熱塑性彈性體在汽車上的應用和發展

黃曦橋

前言

熱塑性彈性體（TPE）是一種具備橡膠一樣的彈性，卻可以用熱塑性塑料加工設備進行加工的材料， 其具備密度小、 容易回收、性能介于塑料和橡膠之間等優點，廣泛應用于汽車制造業。隨著科學技術的發展和環境保護的需要， 熱塑性彈體的應用范圍不斷擴大，用量也逐年增長。 本文簡要介紹了熱塑性彈體在汽車行業里的應用及其未來發展趨勢。

一、熱塑性彈體（TPE）在汽車行業里的應用

TPE 是由軟硬鏈段構成，其中軟的部分起彈性作用，硬的部分起工程性能作用。根據其組成成分和混合方式，可以將TPE 分成TPO、TPU、TPV、PVV/NBR、COPE、POE 等幾類， 相比橡膠加工，TPE 生產不需要復雜的硫化設備，對資源的利用率和生產效率都很高，其廢料也可以回收利用。 TPE 在世界范圍里用量的增長速度遠遠高于傳統的橡膠品種， 世界各國對TPE 的開發和應用都投入了大量的人力和物力。 汽車上常用的TPE 品種主要有烯烴類 （TPO）、 笨乙烯類 （SBC）、 聚酯類 （TPEE）、 聚氨酯類（TPU）。 下面對其在汽車中的應用做簡要概述。

1、烯烴類（TPO）在汽車中的應用

烯烴類（TPO）主要用做汽車的保險杠、門窗密封條、內飾表皮材料、檔泥板等。 它是汽車制造業中使用最活躍的熱塑性彈性體，尤其是在80 年代生產出的動態硫化TPO,接著又開發出性能更好的完全交聯動態硫化TPO。 由于其出色的耐老化性、耐油性和突出的機械性能、人們越來越重視它在汽車領域的應用。 表1列出了幾種國產保險杠材料的性能參數[1]：

2、笨乙烯類（SBC）在汽車中的應用

笨乙烯類（SBC）相比其他類的TPE 有如下幾個特點：1.耐低溫，與瀝青、樹脂的相容性十分好，實用于對瀝青和樹脂的性能改良；2.耐藥性、耐水性能強，尤其是將氫加入到SEPS 和SEBS之后，其耐老化性和耐熱性明顯增強；3.材料硬度可以達到紹爾A40～A70,可以將其制成性狀相似于橡膠的產品；4.初粘力大、粘結性能好。 可以作為塑料改性劑（如改性聚苯醚MP-PO、抗沖聚苯乙烯HIPS）、粘接密封劑使用（如熱熔性粘接密封條、膠粘帶等），大量應用于汽車行業。

3、聚酯類（TPEE）在汽車中的應用

聚酯類（TPEE）在汽車上的主要用于：1、等速萬向節護套。在熱塑性彈性體還沒出現時， 等速萬向節護套主要用氯丁橡膠制造，但由于其耐熱性和耐曲撓疲勞性很差，在高溫環境使用使經常發生開裂而失效。采用聚酯類（TPEE）制造等速萬向節護套后，材料的耐久性和強度均得到了很好的提升， 在整個汽車壽命內都不需要更換。 再加上吹塑成型技術的發展成熟，TPEE 的生產效率和質量越來越好， 產品重量相比原來的橡膠材料降低了不少。 2、懸掛護罩、轉向齒條保護罩、變速箱操作桿防塵罩都可以采用吹塑成型的技術加工TPEE 制造；汽車上應用的各種防塵密封圈、連接軸套、手制動滑輪可以采用注射成型法加工TPEE 制造；電纜保護套和線束可以采用擠出成型法加工TPEE 制造。

4、聚氨酯類（TPU）在汽車中的應用

TPU 可以分為聚酯型和聚醚型兩大類，在耐熱性、耐磨性、抗紫外線性、動態負載能力等方面，聚酯型要好于聚醚型，但在抗生物性、耐水性方面，聚醚型要優于聚酯型。聚氨酯類（TPU）具備的這些特點，使其在汽車零部件的制造中應用非常廣泛，如各種聯軸節的軸套和墊圈、換擋拉桿手柄、螺旋伸縮電線、各種束線的插接件、齒形帶、懸掛連接絞鏈、彈簧限位塊、液壓氣動懸掛隔膜、懸掛鏈接鉸鏈、減震隔膜等。

表1 國產保險桿材料性能參數

二、熱塑性彈性體（TPE）未來的發展方向

熱塑性彈性體在先階段雖然還不能完全取代傳統的硫化橡膠材料，但它的應用在近年來取得了很大大發展，尤其是動態硫化技術的成熟，為其在各行各業的應用開拓了廣闊的舞臺。 熱塑性彈性體取代傳統塑料、 橡膠材料不但符合汽車行業要降低振動、控制噪音、減輕車身質量又不影響其使用壽命等要求，更是環境保護、資源再生等一系列時代問題提出的要求。 TPE 作為一種先進的材料，未來將在各個方面逐漸取代PVC 的應用，從國外相關機構研究報告來，到2020 年，將有65%的PVC 會被TPE 所取代，在汽車這個行業也不會例外。

筆者結合多年的實踐經驗和查閱相關文獻資料， 預計未來熱塑性彈性體（TPE）的發展方向應該從以下幾個方面入手[2]：（1） 開發異種材料之間的復合成型技術，逐步完善吹塑成型的技術、注射成型技術、擠出成型、水發泡成型技術；（2）通過放射線、電子射線等后交聯技術來提高熱塑性彈性體制品的性能， 進一步擴大其在汽車行業的應用；（3）研究利用茂金屬催化劑合成新的熱塑性彈性體材料；（4） 研究熱塑性彈性體材料和個子高分子材料的共混合金技術，如Semi-IPN 技術與各種增容技術，為新材料的開發提高更大的發展空間；（5）研究塑性彈性體材料的新配方、加大對納米復合材料的開發、進一步提高廢料的回收和利用等。

結言

隨著科學技術的發展和環境保護的需要， 各個汽車零部件的供應商積極的加大了對熱塑性彈性體材料、設備、工藝等方面的投入，相信在未來的汽車行業中，熱塑性彈性體會發展著更大的作用。

[1]蔣造云.汽車保險杠的輕量化設計[J]. 材料開發與應用.2008 (05)

[2]虞鐘華.熱塑性彈性體及其在汽車中的應用(下) [J]. 上海化工. 2005 (02)