熱塑性彈性體TP0-TPV在汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)中的應(yīng)用及性能特征

隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展 ,在謀求高質(zhì)量、高性能與獨(dú)特性的同時(shí) ,汽車(chē)的安全性得到越來(lái)越高的關(guān)注 ,安全氣囊正成為新型汽車(chē)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)特征。第一個(gè)汽車(chē)安全氣囊在 20世紀(jì) 70年代出現(xiàn)于美國(guó)的通用公司的汽車(chē)上 ,隨后 ,安全氣囊裝備的速度在世界范圍內(nèi)迅速增長(zhǎng)。安全氣囊從開(kāi)始只為駕駛員裝備的前排氣囊發(fā)展到現(xiàn)在的乘客前排氣囊、胸側(cè)安全氣囊、窗簾式安全氣囊、膝氣囊等。在北美洲 ,最新的豐田汽車(chē)最多共裝有 12個(gè)安全氣囊。由此可見(jiàn) ,汽車(chē)的安全氣囊系統(tǒng)已進(jìn)入一個(gè)全新的發(fā)展時(shí)期。

汽車(chē)安全氣囊系統(tǒng)除了傳感器、微處理器、氣體發(fā)生器和氣囊等主要部件外 ,氣囊蓋

也是十分重要的一個(gè)部件。熱塑性彈性體是汽車(chē)安全氣囊蓋板的主要使用材料。用作安全氣囊蓋板的熱塑性彈性體主要有

聚烯烴共混型熱塑性彈性體 ( TPO、TPV ) 、

聚氨酯型熱塑性彈性體 ( TPU ) 、

聚酯型熱塑性彈性體 ( TPEE) 。

不同級(jí)別的車(chē)型 ,安全氣囊系統(tǒng)的配置是不同的。從低檔車(chē)的只配主駕氣囊到高檔車(chē)的多

個(gè)氣囊甚至十多個(gè)氣囊 ,每臺(tái)車(chē)氣囊蓋板材料的使用量差別很大。從目前市場(chǎng)來(lái)說(shuō) ,單臺(tái)車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)配置 (駕駛員氣囊和附駕氣囊 )約需 600 g,至少需 200g。按國(guó)內(nèi)年產(chǎn) 600 萬(wàn)輛車(chē)計(jì)算 ,僅這一項(xiàng) ,每年需要該類(lèi)材料 1 200  t～3 600 t。

　汽車(chē)安全氣囊蓋板材料種類(lèi)及性能特征

目前 ,汽車(chē)安全氣囊蓋板一般采用熱塑性彈性體 ,主要有 TPV  ( TPO ) 、TPU

TPEE。三者由于分子組成及結(jié)構(gòu)的差別 ,使之具有不同的性能。

1.  TPV ( TPO ) 、TPU、TPEE的結(jié)構(gòu)特征

熱塑性彈性體的共同結(jié)構(gòu)特征是必然含有分子間作用力足夠大的物理交聯(lián)段 (或在高

溫下能夠解離的化學(xué)鍵 ) 和自由旋轉(zhuǎn)能力較大的高彈性鏈 段 。物理交聯(lián)段起著分子間化學(xué)或物理的交聯(lián)作用和補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)。材料兼具橡膠的彈性和塑料的可加工性[聚烯烴共混型熱塑性彈性體是一種動(dòng)態(tài)硫化型的熱塑性彈性體( TPE) , 是橡膠[二元乙丙橡膠(EPM) 、三元乙丙橡膠( EPDM) 、丁腈橡膠(NBR)等]與聚烯烴樹(shù)脂(主要為PP和PE)共混,在共混過(guò)程中使橡膠與交聯(lián)劑產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)形成只有幾微米的橡膠粒子分散于聚烯烴連續(xù)相中。部分交聯(lián)的共混物稱(chēng)為TPO,完全動(dòng)態(tài)硫化時(shí),橡膠粒子的凝膠量大于97% ,其動(dòng)態(tài)硫化共混物稱(chēng)為TPV。

TPU是一類(lèi)由與異氰酸酯反應(yīng)而生成的氨基甲酸酯硬段與聚酯或聚醚軟段相互嵌段結(jié)合的熱塑性橡膠。分子間的氫鍵交聯(lián)和偶極作用或高分子鏈間的輕度交聯(lián)是材料具有熱塑性能的主要原因。隨著溫度的升高或下降, TPU的上述兩種交聯(lián)形式具有可逆性。

TPEE是一類(lèi)含有芳香族聚酯硬段(結(jié)晶相)和脂肪族聚酯或聚醚軟段(連續(xù)相)的嵌段共聚物,也稱(chēng)聚酯橡膠。TPEE是線性嵌段共聚物,其強(qiáng)度產(chǎn)生于結(jié)晶相的聚酯嵌段,或稱(chēng)“硬段”,分散于作為連續(xù)相的無(wú)定形軟段中。連續(xù)相由軟段和未能結(jié)晶的其它聚酯嵌段構(gòu)成。整個(gè)彈性體是一個(gè)連續(xù)的無(wú)定形網(wǎng)絡(luò)和部分連續(xù)的晶態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)疊加而成。當(dāng)彈性體經(jīng)受外力時(shí),應(yīng)力首先通過(guò)連接分子傳至結(jié)晶相。當(dāng)微晶受力而開(kāi)始取向時(shí),應(yīng)力傳至共聚物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分,最終彈性區(qū)域承擔(dān)全部應(yīng)力,共聚物就像交聯(lián)彈性體那樣產(chǎn)生彈性應(yīng)變

這三種彈性體的結(jié)構(gòu)特征及約束模式歸納于表

1. 　TPV ( TPO) 、TPU、TPEE的性能特點(diǎn)[,對(duì)TPV (TPO) 、TPU、TPEE的主要性能進(jìn)行比

較,可以看出三者之間的優(yōu)劣及各自的特點(diǎn),結(jié)果見(jiàn)表

由表 可以看出 , TPV ( TPO ) 、TPU 的綜合性能明顯不如 TPEE。特別值得一提的是 , TPEE 的高低溫性能特別突出 ,有很好的耐熱性 ,在 110 ～140℃連續(xù)加熱 10 h 基本不失重; 低溫柔順性好 ,低溫沖擊強(qiáng)度高。在低應(yīng)變條件下 , TPEE 的彈性模量比相同硬度的其它熱塑性彈性體高 ,具有優(yōu)異的耐疲勞性;壓縮彈性模量與拉伸彈性模量比 TPU 高得多 ,在室溫以上 , TPEE 彎曲彈性模量很高 , 而低溫時(shí)又不像 TPU 那樣過(guò)于堅(jiān)硬; 耐酸堿性?xún)?yōu)于 TPV( TPO ) ; 就彈性而言 , TPEE 的彈性高于 TPU 約20%。而 TPEE最大的問(wèn)題是柔軟性不足 ,耐熱水性差 ,價(jià)格較高。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中低檔車(chē)型的汽車(chē)安全氣囊蓋板主要采用 TPO、TPV 和 TPU。TPEE由于性?xún)?yōu)價(jià)高而主要在中高檔車(chē)型上使用。國(guó)內(nèi) TPEE 的工業(yè)規(guī)模很小 ,且停留在中低檔產(chǎn)品的水平上。像汽車(chē)部件這種高性能要求的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎都采用國(guó)外品牌的產(chǎn)品。而國(guó)外產(chǎn)品的高價(jià)使得一些中低檔汽車(chē)只能采用性能一般的其它產(chǎn)品替代。隨著我國(guó)近年來(lái)汽車(chē)工業(yè)爆炸式增長(zhǎng)、安全環(huán)保意識(shí)的日益加強(qiáng)、成本競(jìng)爭(zhēng)壓力的日益加大,汽車(chē)零部件廠家對(duì)低價(jià)位高品質(zhì)TPV的需求發(fā)出了強(qiáng)烈的信號(hào),。因此,“十一五”期間規(guī)模化地開(kāi)發(fā)價(jià)格合理、性能優(yōu)異的TPV系列產(chǎn)品,.

　寶瑞龍熱塑性彈性體TPV-TPO顆粒在汽車(chē)安全氣囊蓋的應(yīng)用例子
    目前,較高檔次轎車(chē)的安全氣囊蓋采用聚酯類(lèi)熱塑性彈性體(TPEE)材料,但由于TPEE材料價(jià)格居高不下,許多汽車(chē)配套廠商極力尋找一些替代產(chǎn)品, TPV材料經(jīng)過(guò)改性,可在一定程度上替代TPEE材料生安全氣囊蓋。這是因?yàn)?/span>TPV材料在- 40℃低溫下的懸臂梁沖擊強(qiáng)度可以達(dá)到NB(不斷),同時(shí)其維卡軟溫度可達(dá)

到115℃。

安全氣囊蓋有兩種材料可以使用。日系車(chē)一般使用TPV，歐系車(chē)都使用TPEE。TPV一般使用在90A左右硬度，在國(guó)產(chǎn)車(chē)中，德系車(chē)一般都使用55D硬度的TPEE。而美系車(chē)一般使用45－50D的硬度，理論上是40－55D都可以使用

寶瑞龍高分子材料（天津）有限公司針對(duì)該產(chǎn)品專(zhuān)門(mén)定制了一款高流動(dòng)性產(chǎn)品，具有加工性能好，韌性好，無(wú)氣味，符合汽車(chē)內(nèi)飾材料的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，包括霧度，氣味等

高流動(dòng)性注塑料，專(zhuān)用于汽車(chē)大型注塑制品

性能指標(biāo)：

測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)： 

我公司研發(fā)的安全氣囊蓋TPV料已成功應(yīng)用于一汽大眾、現(xiàn)化、神龍汽車(chē)行列。