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热塑性弹性体的性能分析及应用四

2021年07月07日 长沙机械设备网

热塑性弹性体的性能分析及应用(四)

2.2烯烃类TPE(TPU,TPO)

烯烃类TPE系以PP为硬链段和EPDM为软链段的共混物,简称TPO。由于它比其它TPE的比重轻(仅为0.88),耐热性高达100℃,耐天侯性和耐臭氧性也好,因而成为TPE中又一发展很快的品种。自从1972年在美国由Uniroval公司以TPR的商品名首先上市以来,多年以两位数增长,2000年生产量已达35万t,到2002年估计可达40万t。现在,TPO已成为美日欧等汽车和家电领域的主要橡塑材料。特别是在汽车上已占到其总量的3/4,用其制造的汽车保险杠,已基本取代了原来的金属和PU。

1973年出现了动态部分硫化的TPO,特别是在1981年美国Mansanto公司开发成功以Santoprere命名的完全动态硫化型的TPO之后,性能又大为改观,最高温度可达120℃。这种动态硫化型的TPO简称为TPV,主要是对TPO中的PP与EPDM混合物在熔融共混时,加入能使其硫化的交联剂,利用密炼机、螺杆机等机械高度剪切的力量,使完全硫化的微细EPDM交联橡胶的粒子,充分分散在PP基体之中。通过这种交联橡胶的“粒子效果”,导致TPO的耐压缩变形性、耐热老化性、耐油性等都得到明显改善,甚至达到了CR橡胶的水平,因而人们又将其称为热塑性硫化胶。

利用TPV的耐油性,现已用其替代NBR、CR制造各种橡胶制品。TPV还可以与PE共混,同SBS等其它TPE并用,互补改进性能。现在;在汽车上已广泛作为齿轮、齿条、点火电线包皮、耐油胶管、空气导管以及高层建筑的抗裂光泽密封条,还有电线电缆、食品和医疗等领域,其增长幅度大大超过TPS。

近年,德国又在TPV的基础上推出了聚合型TPO,使TPV的韧性和耐低温等性能又出现了新的突破。美国也开发出综合性能更好的IPN型TPO。1985年又出现完全动态硫化型的PP/NBR—TPV,它以马来酸酐与部分PP接技,以部分NBR用胺处理,形成胺封末端的NBR。这种在动态硫化过程中能形成少量接技与嵌段的共聚物,可取代NBR用于飞机、汽车、机械等方面的密封件、软管等。这种共混体由于两种材料极性不同,彼此不能相容,因而在共混时必须加入MAC增容剂。这类增容剂主要有:亚乙基多胺化合物,例如二亚乙基三胺或三亚乙基四胺;还有液体NBR和聚丙烯马来酸酐化合物等。

现在以AES公司(Monsanto)生产的代表性品种Santoprene(EPDM/PP-TPV)和Geolast(NBR/PP—TPV)为主,广泛用于机械、电气、建筑、食品、医疗等各领域。尤其是在汽车上面,已占到30%—40%,国外每辆小轿车的TPE用量已达10kg,约占汽车零件的10%。TPV可以用塑料加工通用的吹塑、注塑和挤出成型等方式生产各种零件。吹塑制品有汽车的空气净化器导管、齿轮罩防护套、联轴节护套等。注塑制品有塞头衬垫、反光镜衬垫、脚踏刹车衬垫、刹车增力装置导管护套、曲轴罩护套等,还可制造同步带。挤出制品有电线电缆护套、燃料管外层胶和各种密封条。尤其是汽车上的密封条,使用TPV已成为时髦,包括实心和发泡产品,静密封和准动/动态密封制品等等,已基本取代了橡胶。

目前在烯烃基TPE中,TPO约占80%—85%,TPV占15%-20%。正因如此,世界其他各大知名EPDM合成橡胶生产厂家,如DDE(DuPont-DOW)的NOrdel TP,GoodrichTalcar TR,Exxon—Monsanto的Vistaflex和Thionic Polymer,意大利Montedison的DutralTR,德国Bayer的LeveflexEP和Vestoprene,荷兰DSM的KeltonTP,英国Enichem的Unepreene,还有日本JSR、三井石化、住友化学、旭化成等,都先后推出有自己特性的TPO、TPV生产牌号。为适应不同加工方式及用途,一般都在10-20种以上。虽然它们对具体生产方法和生产量大多未公布,但不外乎都是烯烃类的各种熔融共混物。熔融共混的TPV正成为各橡胶、塑料生产厂家竞相发展的新型橡塑材料和最热门的研发课题。还有各种TPO—TPV之间的相互共混,如EPDM/PP-TPV与NBR/PP-TPV,ACM/PP-TPV与EPDM/PA-TPV等,也正成为新的改性共混材料。

我国TPO—TPV的生产使用是从1990年后半年开始的,特别是伴随汽车工业的迅猛发展,TPO—TPV用量每年以10%-20%的速度急增。在2002年生产的325万辆汽车中,至少有一半的小轿车已用上了TPO—TPV制造的保险杠和内外装饰板以及零件。

TPV是TPE世界中增长最快的一族,年增长率在10%-20%以上。由于其加工方法和性能最贴近硫化橡胶,以美国为主,在汽车等产品上覆盖面非常宽广,极具发展潜力。目前,国外密封条、护套、衬垫、包皮等大量向TPV转移。

(待续)

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