热塑性弹性体TPV结构性能及其在汽车系统的应用.pdf
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1、热塑性硫化胶TPV的结构性能及其应用热塑性硫化胶(TPV)的结构性能及其应用佘庆彦 田洪池 韩吉彬 陈文泉 刘小平山东道恩北化弹性体材料,山东龙口 1000291 1 热塑性弹性体的分类热塑性弹性体的分类热塑性弹性体(Thermoplastic elastomers,TPE)是一种在常温显示橡胶高弹性,高温下又可进行塑性加工的一类高分子材料,兼有热塑性塑料的加工成型特征和硫化橡胶的弹性,常被人们称为第三代橡胶。与传统的橡胶材料相比,TPE 具有可反复成型,边角料和废弃物可回收利用的特点,因此,TPE 成为目前开展速度较快的高分子材料品种之一。目前,经过多年的开发,TPE 品种得到很大的丰富。通
2、常,按交联性质的不同,主要可分为物理交联型和化学交联型两大类;按高分子链结构特征的不同,主要可分为嵌段聚合物和接枝聚合物两大类;而在商业流通中,习惯按其制备生产方法的不同进行分类,主要分为化学合成法和橡/塑机械共混法两大类如表1。表 1 热塑性弹性体TPE的种类聚苯乙烯弹性体嵌段共聚物SBS、SEBS、SIS聚酯类聚氨酯类嵌段共聚物多嵌段共聚物聚酰胺类聚烯烃类化学合成法聚硅氧烷类氟烯烃共聚物氟橡胶类氯化丁基橡胶接枝聚苯乙烯类接枝共聚物热塑性弹性体均聚物聚丁二烯橡胶接枝聚苯乙烯类乙丙橡胶接枝聚苯乙烯类高 1,2聚丁二烯反 1,4聚异戊二烯简单非硫化共混法动态硫化共混法局部硫化 TPOTPO全硫化
3、TPVTPV乙丙橡胶/聚丙稀类机械共混法二烯烃橡胶/聚烯烃类NR/PP(PE)SBR(BR)/PP(PE)NBR/PP非交联型交联型1NBR/PVC 类热塑性硫化胶TPV的结构性能及其应用离子型IIR/PPACM/PPNBR/PACPE 弹性体/树脂类2 2 热塑性硫化胶热塑性硫化胶(TPV)(TPV)的结构及性能特点的结构及性能特点热塑性硫化胶Thermoplastic vulcanizate,TPV是采用动态全硫化技术制备的一类共混型热塑性弹性体材料,其中动态全硫化是指首先将热塑性树脂与橡胶熔融共混,然后投入交联剂,橡胶相在强烈的机械剪切作用和交联剂的化学交联作用下,被剪切破碎成大量微米级
4、交联橡胶颗粒,分散在热塑性树脂连续相基体中的过程。因此,TPV 的结构特征不同于高分子合成方法制备的热塑性弹性体 如苯乙烯嵌段共聚型TPE,而是具有特殊的海-岛相态结构,其结构如图 1 和图 2 所示。其结构具有以下特点:1橡胶粒子粒径为 12m,橡胶粒子的交联密度大于710-5mol/ml,粒子内部还含有填充增强剂、增塑剂和其他配合剂。这些数目众多的细小交联橡胶粒子呈分散相存在,且粒子之间应没有化学键接,从而赋予了TPV 优良的高弹性。2少量的塑料相包覆在交联橡胶粒子周围形成连续相,从而赋予了TPV 优良的热塑流动性和可反复加工性。CPE/PVCCPE/PA填料和增塑剂填料和增塑剂交联橡胶粒
5、子交联橡胶粒子塑料连续相塑料连续相图 2 TPV 的扫描电镜照片图 1 TPV 结构示意图上述的特殊海-岛相态结构决定了 TPV 材料具有优良的综合性能,使其成为传统热固性橡胶的一种理想替代材料。与传统热固性橡胶相比,TPV 不仅具有热固性橡胶的高弹性和使用性能,而且,打破了热固性橡胶的成型方法和回收方法,可采用塑料的各种成型方法进行成型价格,且可以方便地进行回收再利用。TPV 的性能特点总结如下:1兼具热塑性塑料加工便利性和热固性橡胶的高弹性;2 免硫化,制品成型工艺简单,大大降低了能耗;3性能范围宽广,硬度范围从邵氏 25A50D,应用温度范围从-60140。低硬度 TPV邵氏 A95 以
6、下性能更接近于橡胶,高硬度TPV邵氏 A95 以上性能更接近于韧性塑料;4材料可反复回收利用,大大节约了资源,保护了环境;5同物理交联型TPE如SBS相比,TPV 中的橡胶相属于化学交联,因此TPV 具有优良的耐热性能和耐老化性能。此外,TPV 制品还具有良好的外观手感及气味。2热塑性硫化胶TPV的结构性能及其应用3 3 热塑性硫化胶热塑性硫化胶(TPV)(TPV)在汽车系统的应用在汽车系统的应用通用型通用型TPVTPV在汽车系统的应用在汽车系统的应用TPV的最大应用领域为汽车配件制造行业,汽车配件具有种类多、总量大的特点,而TPV可采用多种加工手段如挤出、共挤出、注塑等来满足不同制品的要求,
7、目前得到广泛应用的主要为EPDM/PP TPV和NBR/PP TPV两大类。随着汽车向高性能高速、平安、舒适、节能、环保、长寿命及轻量化开展,汽车部件特别是汽车密封系统、发动机系统等采用TPV取代传统的热固性硫化胶的呼声越来越高。TPV在汽车密封系统的应用有挡风玻璃密封条、侧边反射镜的密封、遮阳篷的密封材料等;在汽车发动机系统的应用包括空气通风管、软管、防护罩、防震座垫、轴套等。在其他汽车部件的应用有刹车部件(皮碗、皮圈)和消音部件等。目前,在轿车应用领域,EPDM/PP TPV正以每年16%增长速度取代传统热固性橡胶。通常,按照国际上通用的部件分类方法,TPV主要应用范围主要有如下几类:耐候
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