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车用热塑性弹性体耐候方案全方位解析
2015-10-15

热塑性弹性体(ThermoplasticElastomer-TPE)亦称为热塑性橡胶(ThermoplasticRubber-TPR),是一类兼具橡胶和塑料特性的新型高分子材料。根据TPE材料分子中主链构造的差异可分为苯乙烯类TPS SBSSISSEBSSEPS,其他);聚烯烃类,直链烯烃的共聚物(单纯混掺型TPO,动态加硫型TPV);工程塑料系(热塑性聚氨酯TPU,聚醚酯弹性体TPEE,聚酰胺弹性体TPAE,有机氟系弹性体TPF),此外还有聚二烯类间规聚合TPB,反式聚异戊二烯TPI等。

                           
热塑性弹性体在汽车行业应用优势:

密度低??轻量化

直接回收利用??环保

耐候性好、使用寿命长??可靠性

产品一致性好??内饰美观

复合注塑、挤出、吹塑??设计自由度大

加工成型简单??生产效率高

耐高温、强度高??满足特殊使用环境要求

热塑性弹性体在汽车行业应用

目前汽车上常用的热塑性弹性体主要分为四大类,分别为聚烯烃类 (TPOTPV)聚酯类 (TPEE)聚氨酯类 (TPU)苯乙烯类 (TPS)

TPO是目前汽车制造中使用最活跃的TPE,主要用在汽车保险杠、内饰表面材料,此外有应用在门窗密封条、档泥板、转向齿轮箱护套、燃油管等;

TPV材料具有明显优越性能,价格较昂贵,限值大范围推广应用,主要优势提高汽车外部部件协调性,主要用在高级乘用车的保险扣、汽车门窗防水密封条,汽车玻璃导槽密封条,此外有应用在角型防冲档、风档、空气阻流片及各种送风、输水胶管、油封、垫片等;

TPEE主要用在等速万向节护套、满足耐候、耐油、耐热的要求。此外,TPEE吹塑成型制造的转向齿条护罩、悬挂护罩、变速箱操纵防尘罩;注塑成型制造的连接轴套、手制动滑轮、防尘密封环等;挤出成型制造的线束和电缆护套等广泛应用于汽车制造领域;

TPU具有优良的耐磨性和耐弯曲疲劳性,自汽车零部件的应用十分广泛,可用于连接轴套、换挡拉杆手柄,密封环及垫片等;

TPS主要用于汽车胶管、密封垫和胶黏剂上。


TPE用耐候助剂作用机理

TPE材料的光老化降解遵循材料老化机理,TPE材料吸收太阳光中能量达到激发态,产生自由基,自由基与空气中氧气发生反应产生过氧化自由基,过氧化自由基引发聚合物进一步降解形成过氧化物,自由基链段不断增长,导致材料力学性能降低,表面失光,直至失去使用价值。

耐候助剂在TPE材料的老化过程中是如何起作用的,通过下面反应机理图作进一步说明。


   TPE材料收到太阳光中紫外光照射,在达到激发态前紫外线吸收剂(UVAbsorber)吸收太阳光的能量,通过化学结构的转变将热能消耗掉,阻止TPE材料达到激发态,吸收剂需要一定的光程,所以对制品内部起到很好的保护作用。当TPE材料在光、热的作用下产生自由基,受阻胺类光稳定剂(HALS)并不吸收紫外线,而是通过捕获基材产生的自由基,阻止其继续产生自由基而终止光老化进程。这两类光稳定剂作用机理具体介绍如下:

紫外线吸收剂

一类能选择性地有效吸收对聚合物有害的紫外线而自身具有高度耐光性的有机化合物,包括羟基二苯甲酮、羟基苯并三氮唑类、羟苯基三嗪、水杨酸酯、苯甲酸酯、肉桂酸酯、草酰苯胺。主要吸收剂作用机理如下:


二苯甲酮类紫外线吸收剂作用机理



苯并三氮唑类紫外线吸收剂作用机理



三嗪类紫外线吸收剂作用机理

    几种主要的紫外线吸收剂吸收谱图差异如下:


   

    不同种类紫外线吸收剂吸收波段有限,丙烯酸盐类以及草本酰胺类在短波波段(≤350nm)有较强的吸收,二苯甲酮类吸收剂有较宽的吸收双峰吸收,苯并三氮唑类紫外线吸收剂具有最宽的双峰吸收,吸收效率要优于二苯甲酮类吸收剂,三嗪类具有最强的紫外吸收峰,吸收效率最高。为了达到客户要求的全波段吸收,可以将不同种类的吸收剂复配使用,覆盖全波段的紫外线吸收。

受阻胺光稳定剂

受阻胺类光稳定剂(HALS)作用机理:HALS并不直接捕获自由基,而是四甲基哌啶氧化物去捕获自由基。N-烷氧基结构的HALS产物比较活泼,能继续捕获自由基,使之转变为较稳定的R-RR-O-RR-OO-R等化合物,终止了光老化进程,其效率是紫外线吸收剂高2-4倍。


HALS光稳定剂在遇氧气条件下转换为四甲基哌啶氧化物。



   

HALS光稳定剂对TPE材料表面起到很好的光稳定保护,因此,HALS与紫外线吸收剂的复配使用,可获得真正的协同效应,最大限度赋予TPE良好的光稳定性。


新秀化学提供全方位耐候解决方案

新秀化学针对不同TPE材料开发了一系列的耐候解决方案,如添加二苯甲酮类吸收剂塑诺稳531与HALS类的塑诺稳622复配使用,在聚烯烃弹性体(TPO)薄膜制品里可取得比较好的效果;如添加塑诺稳5586(水杨酸类UVA)和5583(受阻胺类HALS)复配使用,可用于提升CPVC和TPO等弹性体超长效耐候方面的需求;如添加塑诺稳5566,综合了多种耐候机理,在针对聚氨酯弹性体(TPU)方面有较好的耐候效果。如添加紫外线吸收剂塑诺稳5519与HALS类的塑诺稳5589复配使用,为车用TPV密封导槽提供优异的长效耐候需求,满足其力学性能的要求;如添加紫外线吸收剂塑诺稳5523,塑诺稳5544复配HALS的塑诺稳622协同作用,为阻燃聚苯乙烯弹性体TPS提供优异的耐候需求。



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