热塑性弹性体在汽车上的应用和发展

黄曦桥

前言

热塑性弹性体（TPE）是一种具备橡胶一样的弹性，却可以用热塑性塑料加工设备进行加工的材料， 其具备密度小、 容易回收、性能介于塑料和橡胶之间等优点，广泛应用于汽车制造业。随着科学技术的发展和环境保护的需要， 热塑性弹体的应用范围不断扩大，用量也逐年增长。 本文简要介绍了热塑性弹体在汽车行业里的应用及其未来发展趋势。

一、热塑性弹体（TPE）在汽车行业里的应用

TPE 是由软硬链段构成，其中软的部分起弹性作用，硬的部分起工程性能作用。根据其组成成分和混合方式，可以将TPE 分成TPO、TPU、TPV、PVV/NBR、COPE、POE 等几类， 相比橡胶加工，TPE 生产不需要复杂的硫化设备，对资源的利用率和生产效率都很高，其废料也可以回收利用。 TPE 在世界范围里用量的增长速度远远高于传统的橡胶品种， 世界各国对TPE 的开发和应用都投入了大量的人力和物力。 汽车上常用的TPE 品种主要有烯烃类 （TPO）、 笨乙烯类 （SBC）、 聚酯类 （TPEE）、 聚氨酯类（TPU）。 下面对其在汽车中的应用做简要概述。

1、烯烃类（TPO）在汽车中的应用

烯烃类（TPO）主要用做汽车的保险杠、门窗密封条、内饰表皮材料、档泥板等。 它是汽车制造业中使用最活跃的热塑性弹性体，尤其是在80 年代生产出的动态硫化TPO,接着又开发出性能更好的完全交联动态硫化TPO。 由于其出色的耐老化性、耐油性和突出的机械性能、人们越来越重视它在汽车领域的应用。 表1列出了几种国产保险杠材料的性能参数[1]：

2、笨乙烯类（SBC）在汽车中的应用

笨乙烯类（SBC）相比其他类的TPE 有如下几个特点：1.耐低温，与沥青、树脂的相容性十分好，实用于对沥青和树脂的性能改良；2.耐药性、耐水性能强，尤其是将氢加入到SEPS 和SEBS之后，其耐老化性和耐热性明显增强；3.材料硬度可以达到绍尔A40～A70,可以将其制成性状相似于橡胶的产品；4.初粘力大、粘结性能好。 可以作为塑料改性剂（如改性聚苯醚MP-PO、抗冲聚苯乙烯HIPS）、粘接密封剂使用（如热熔性粘接密封条、胶粘带等），大量应用于汽车行业。

3、聚酯类（TPEE）在汽车中的应用

聚酯类（TPEE）在汽车上的主要用于：1、等速万向节护套。在热塑性弹性体还没出现时， 等速万向节护套主要用氯丁橡胶制造，但由于其耐热性和耐曲挠疲劳性很差，在高温环境使用使经常发生开裂而失效。采用聚酯类（TPEE）制造等速万向节护套后，材料的耐久性和强度均得到了很好的提升， 在整个汽车寿命内都不需要更换。 再加上吹塑成型技术的发展成熟，TPEE 的生产效率和质量越来越好， 产品重量相比原来的橡胶材料降低了不少。 2、悬挂护罩、转向齿条保护罩、变速箱操作杆防尘罩都可以采用吹塑成型的技术加工TPEE 制造；汽车上应用的各种防尘密封圈、连接轴套、手制动滑轮可以采用注射成型法加工TPEE 制造；电缆保护套和线束可以采用挤出成型法加工TPEE 制造。

4、聚氨酯类（TPU）在汽车中的应用

TPU 可以分为聚酯型和聚醚型两大类，在耐热性、耐磨性、抗紫外线性、动态负载能力等方面，聚酯型要好于聚醚型，但在抗生物性、耐水性方面，聚醚型要优于聚酯型。聚氨酯类（TPU）具备的这些特点，使其在汽车零部件的制造中应用非常广泛，如各种联轴节的轴套和垫圈、换挡拉杆手柄、螺旋伸缩电线、各种束线的插接件、齿形带、悬挂连接绞链、弹簧限位块、液压气动悬挂隔膜、悬挂链接铰链、减震隔膜等。

表1 国产保险杆材料性能参数

二、热塑性弹性体（TPE）未来的发展方向

热塑性弹性体在先阶段虽然还不能完全取代传统的硫化橡胶材料，但它的应用在近年来取得了很大大发展，尤其是动态硫化技术的成熟，为其在各行各业的应用开拓了广阔的舞台。 热塑性弹性体取代传统塑料、 橡胶材料不但符合汽车行业要降低振动、控制噪音、减轻车身质量又不影响其使用寿命等要求，更是环境保护、资源再生等一系列时代问题提出的要求。 TPE 作为一种先进的材料，未来将在各个方面逐渐取代PVC 的应用，从国外相关机构研究报告来，到2020 年，将有65%的PVC 会被TPE 所取代，在汽车这个行业也不会例外。

笔者结合多年的实践经验和查阅相关文献资料， 预计未来热塑性弹性体（TPE）的发展方向应该从以下几个方面入手[2]：（1） 开发异种材料之间的复合成型技术，逐步完善吹塑成型的技术、注射成型技术、挤出成型、水发泡成型技术；（2）通过放射线、电子射线等后交联技术来提高热塑性弹性体制品的性能， 进一步扩大其在汽车行业的应用；（3）研究利用茂金属催化剂合成新的热塑性弹性体材料；（4） 研究热塑性弹性体材料和个子高分子材料的共混合金技术，如Semi-IPN 技术与各种增容技术，为新材料的开发提高更大的发展空间；（5）研究塑性弹性体材料的新配方、加大对纳米复合材料的开发、进一步提高废料的回收和利用等。

结言

随着科学技术的发展和环境保护的需要， 各个汽车零部件的供应商积极的加大了对热塑性弹性体材料、设备、工艺等方面的投入，相信在未来的汽车行业中，热塑性弹性体会发展着更大的作用。

[1]蒋造云.汽车保险杠的轻量化设计[J]. 材料开发与应用.2008 (05)

[2]虞钟华.热塑性弹性体及其在汽车中的应用(下) [J]. 上海化工. 2005 (02)