面向汽车应用的热塑性硫化弹性体

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　　当今汽车行业需要具有成本效益的汽车部件，不仅要求重量更轻，而且还需要保持功能性且具有高品质性能。汽车的内饰设计由不同部件的“外观”和“触感”决定，例如车门装饰板和门板。外部密封系统（例如玻璃导槽和玻璃封装）必须集精美外观、出色的长期耐久性以及高密封性能于一身。热塑性硫化弹性体 (TPV) 与聚丙烯结合使用时，可以提供最有效的解决方案，满足汽车行业的需求。它们具备低密度、优异的部件 /成本比例以及卓越的加工性能等优点。在本文中，我们将介绍两种新的热塑性硫化弹性体概念。其中一种适用于汽车内饰，用作聚丙烯的二次成型表层包胶；另一种是新型高流动性热塑性硫化弹性体，用于直接固定密封玻璃和任何其它要求精美外观的工程部件。
　　1. 简介
　　汽车行业最近的趋势表明，热塑性硫化弹性体在密封系统和汽车内饰中的应用得到增长。密封系统通常是弹性体、金属和表面改性剂的复杂装配件。大多数这样的部件传统上是由挤出硫化三元乙丙橡胶以及注塑成型转角和端盖部件构成的。使用热塑性硫化弹性体后，无需使用硫化阶段，减少后续的去除毛边工序，因此制造周期缩短，可使用更简单的加工设备，能耗降低。此外，热塑性硫化弹性体的密度比相应的三元乙丙橡胶混炼胶低 25-30%。因此，可以实现更低的系统重量，获得更高的生产率。
　　由于热塑性硫化弹性体是聚烯烃，它们在聚烯烃循环流中是100%可回收的，因此可以帮助满足汽车工业的环境要求。热塑性硫化弹性体的表面具有“舒适触感”，利于在多种汽车内饰部件和系统的设计中采用。
　　现在，汽车行业正在逐步采用全新的制造工艺（例如实现功能部件一体化制造的多组件注塑成型）来生产内饰部件，这样不仅可以降低成本，同时还能保持功能性。这些新的工艺正在替代更为复杂的部件和昂贵的材料。
　　在本文中，我们将介绍一种具有“舒适触感”的山都平热塑性硫化弹性体 (TPV)，这种材料是专为汽车内饰开发的。接下来，我们还将介绍一种新型山都平 TPV，这种材料专门为高流动性注塑成型设计，可以针对固定玻璃封装密封提供更好的表面外观。本研究旨在帮助客户开发出适用于汽车内饰和密封系统的新型材料成分，不仅具有很高的生产效率，还能提供精美的表面外观。
　　2. 汽车内饰应用
　　2.1 向纯聚烯烃汽车内饰方向发展
　　在汽车内饰模块（例如仪表板）中，使用不同的材料组合可以满足工程要求和消费者对于表面质感的预期。为了设计这样一个模块，需要将不同材料与成本高昂的复杂生产步骤相结合，例如：
　　● 注塑成型
　　● 聚氨酯发泡
　　● 表层热成型
　　● 基材喷漆
　　● 去毛边/裁切
　　汽车市场的趋势是使用更多的聚烯烃材料，因为这些材料具备降低成本、可回收利用和减轻重量的优点。使用热塑性硫化弹性体，可以通过双色注塑成型工艺，使内饰面板表层具有“舒适的触感”（图 1）。
　　

　　热塑性硫化弹性体的优势包括：
　　● 更高的表面品质（与涂覆，硬质聚丙烯相比）
　　● 更低的成本（与涂覆，聚氯乙烯/热塑性聚烯烃表层相比）
　　● 更少的生产工序
　　● 降低了存货和物流成本。
　　2.2 “舒适触感”的定义
　　热塑性硫化弹性体表层提供了类似于软触漆热塑性聚烯烃或聚氨酯表面的“温暖的触感”。热塑性硫化弹性体的这种触感主要受到颗粒配方的影响（图2）。与硬质聚丙烯或 ABS 共聚物部件相比，另外一个优势是改进了隔音性能（举例而言）。
　　

　　2.3 山都平8211-85M350 TPV的性能
　　山都平8211-85M350 TPV表面解决方案将硬质聚丙烯表面与通过热成型或背向注塑成型生产的表层结合在一起（图3）。与目前采用的软触漆相比，它还提供了具有成本优势的表面解决方案。为了满足主机厂对内饰表面的要求，我们经过优化推出了新的牌号，可以提供以下性能：
　　

　　● 抗刮擦性（图4）[1]
　　

　　● 耐温性（在110°C下经过老化后无粘黏/无光泽变化）（图 5）[2]
　　● 耐化学性和可清洁性（表1）[3]
　　● 低异味和低雾化
　　● 良好的流动性
　　● 优异的聚丙烯粘接性能
　　

　　2.4 汽车应用和潜在应用
　　山都平8211-85M350 TPV提供了一种经济高效的“舒适触感”表面解决方案，可以改善汽车内饰的品质。它具备优异的抗刮擦性能，易于清洁。这种纯聚烯烃系统针对低雾化和低异味进行设计，可以减轻重量和改进可回收性，使产品更环保的解决方案。它可用于内饰应用，例如：
　　● 门板
　　― 上部翻板
　　― 雕饰
　　― 扶手
　　● 中央控制台
　　● 下部仪表板区域
　　

　　3. 玻璃封装
　　在玻璃封装应用中，根据玻璃的尺寸、所需的密封性能以及成本目标，目前可采用多种商业化材料解决方案。热塑性硫化弹性体提供了加工性能（无需硫化）、持久密封性（交联相）、低密度和抗室外老化性的最佳平衡（表2）。
　　

　　3.1 目标
　　现在用于玻璃封装的热塑性硫化弹性体牌号加工起来不像其它热塑性弹性体或聚氯乙烯那样简单。因此，通常会出现称之为“虎纹”的表面缺陷。要消除虎纹，需要进行人工表面处理，这就增加了工序的成本。山都平M200 TPV系列提供了以下优势，可以解决行业的需求：
　　● 低粘度、低注塑成型压力
　　― 与普通的山都平TPV牌号相比，注塑压力降低20%
　　― 流动性提高30%
　　● 优美的表面外观
　　― 无虎纹
　　● 对玻璃有粘着力
　　― 在热老化后保留粘结力
　　● 光泽度比普通山都平TPV牌号更高
　　― 可以通过模具表面粒度处理来调整光泽度
　　3.2 山都平M200 TPV系列的特性和优势
　　● 与其它山都平TPV牌号相比，全新系列在各种剪切速率下的动态粘度更低（图6）。
　　

　　● 使用山都平M200 TPV可以在更低的注塑压力下制造部件，而且表面无流痕（图7、8）。对于75邵氏硬度A的热塑性硫化弹性体，注塑压力可以减少约15%，而且表面外观更出色。
　　

　　

　　● 图9中显示了物理性能。山都平M200 TPV具备更好的压缩和拉伸永久变形性能，与三元乙丙橡胶不相上下。
　　

　　全新的山都平121-60/75M200 TPV牌号具有特殊的流变性，可以提供高流动性。这对最终用户和模具制造商来说是巨大的优势：
　　● 改善了表面外观，减少可见流痕
　　― 减少玻璃破碎的风险
　　― 降低注塑压力
　　● 流动的各向异性减小，从而减少了翘曲
　　● 光泽度更高，设计更灵活
　　― 通过模具表面粒度处理与挤出型材表面匹配
　　4. 总结
　　全新的山都平TPV牌号可以满足汽车内饰和耐候密封部件的严格要求：
　　● 可以减轻重量
　　● 改善表面外观和触感
　　● 耐久性
　　● 可再回收性
　　由于简化了加工工艺和减少了各种制造步骤，从而节约了成本。
　　参考资料
　　[1]
　　刮擦测试ISO 4865-02
　　[2]
　　热老化测试，埃克森美孚化工内部实验室参考号：031601
　　[3]
　　可清洁性测试：WSS-M15P4-E 3.11/FLTM BN 112-08；清洁剂：福特加强级乙烯基清洁剂(end)