TPE、TPO……這些汽車輕量化的關鍵材料,你都掌握了嗎?
新型工程塑料越來越多地應用在汽車工業中。在衆多工程塑料中,熱塑性彈性體是最為适用于汽車輕量化的材料之一,近年來被更多的汽車制造商為采用。久爍小編總結了一些該領域的技術知識,供大家參考。
熱塑性彈性體(TPE)已經成為廣泛替代傳統橡膠和部分塑料的極具發展前景的新型材料。目前已經發展到十幾個品種。常見的主要有苯乙烯類(TPS)、聚烯烴類(TPO)、聚氨酯類(TPU)、聚酯類(TPEE)、聚酰胺類(TPAE)等。全球消費穩增,中國需求強勁。
▼熱塑性彈性體的發展回顧
數據顯示,2016年全球TPE市場需求約為570萬噸,消費結構中TPS約占48%、TPO占29%、TPU占14%、TPEE占6.5%、其他TPE占9%。據預計,未來幾年全球TPE市場将以年均5.2%的速度增長,到2019年達到670萬噸,市值有望突破240億美元。 對于亞洲、非洲等發展中國家集中的地區,TPE人均消費遠低于世界平均水平,未來這些地區TPE需求将以高于世界平均水平的速度增長。目前亞太地區對熱塑性彈性體産品的需求占總需求的45%,預計到2019年該地區需求量将占到全球總量的50%。 中國TPE消費量約占全球總消費量的33%,是全球TPE需求增長最快的國家之一,尤以汽車為中心應用市場将保持年均15%左右的高速增長,未來幾年中國TPE需求依然強勁,預計消費年均增速将在8%左右,高于世界平均水平。 POE作為改性劑,既可以改性橡膠,也可以改性塑料。由于POE 的加工溫度較低,因而與非極性橡膠,特别是EPR、EPDM、NR、SBR 及BR 等的混合較為容易。 POE 的最大應用還是在塑料制品上。用POE 改性PP,對其缺口沖擊強度提高很大;将馬來酸酐接枝POE 後的彈性體用來改性PA6,可使材料的吸濕性減小、沖擊強度大幅提高。 TPO主要包括乙烯-α-烯烴共聚熱塑性彈性體(POE)和動态硫化熱塑性彈性體(TPV)。迄今為止,中國仍未能商業化生産POE,産品均需進口。 得益于研院所和高校長期的研究,國産POE技術已取得了階段性進展。2015年11月,由浙江大學、中石化北京化工研究院研發的“1000噸/年POE生産技術工藝設計包”通過了鑒定,該技術有望在幾年内獲得商業化應用。 目前國内企業,如道恩、北化新橡科技等已跻身于全球TPV行業前列。TPV的主要應用領域為汽車行業,随着汽車輕量化和綠色環保趨勢日益凸顯,TPV将得到更為廣泛的應用,或将成為增長最快的TPE品種之一。 聚烯烴類熱塑性彈性體(TPO)主要包括嵌段共聚物、接枝共聚物和共混物3種類型,其中采用茂金屬催化劑合成的聚烯烴熱塑性彈性體乙烯—辛烯共聚物(POE)和動态硫化法制備的熱塑性動态硫化膠是兩種主要的聚烯烴類熱塑性彈性體。 茂金屬聚烯烴彈性體乙烯—辛烯共聚物茂金屬催化劑與一般傳統的Ziegler-Natta 催化劑相比,具有理想的單一活性中心,因而能精密控制相對分子質量分布、共聚單體含量及其在主鍊上的分布和結晶結構。合成的聚合物是高立構規整聚合物,相對分子質量分布很窄,從而能準确控制聚合物的物理機械性能和加工性能。 茂金屬催化聚烯烴類TPE最早由美國Dow化學公司采用Insite技術開發而成,并于 1994年推向市場,是近幾年發展較快的TPE品種。茂金屬催化劑具有催化活性高、單活性中心的特點,其催化制備的聚合物具有相對分子質量分布窄、聚合物結構可控等優點,已成為繼Ziegler-Natta 催化劑之後的新一代烯烴聚合催化劑。 ▼商業化茂金屬催化劑聚烯烴彈性體品種 TPV 是熱塑性彈性體(TPE)的一種特殊類型,與具有彈性的嵌段共聚物不同,而是由彈性體—熱塑性聚合物共混物的協同作用生成,具有比簡單共混物更好的性質。 制備熱塑性硫化橡膠的關鍵技術是動态硫化技術,這一技術的進步之一是采用低成本的現有加工方法,通過将現有的聚合物進行共混來制備新産品。與傳統的、資金投入強度高的生産新材料的工藝相比,該工藝還能滿足對大型聚合裝置的環保要求。TPV 技術的另一些優于作為熱塑性彈性體來源的嵌段共聚物的地方是:上限使用溫度高、耐烴類介質和壓縮永久變形小。 茂金屬催化聚烯烴類TPE發展十分迅速,目前,世界上已成功開發出多種茂金屬催化聚烯烴類TPE産品,主要有Montell公司的Adflex(反應器型改性聚丙烯)、UCC公司的Flexomers(乙烯-丁烯共聚物)、Exxon Mobil公司的Exact(茂金屬乙烯-辛烯共聚物)、Du Pont-Dow公司的Engage(茂金屬系乙烯-辛烯共聚物)等。國内茂金屬催化聚烯烴彈性體制備目前還沒有大規模生産報道,研究主要集中在增韌改性共混領域。 聚烯烴熱塑性彈性體是一種高性能聚烯烴産品,其在高溫下可以像熱塑性塑料一樣加工,而在常溫下又呈現橡膠彈性,并且價格低、密度小、彎曲彈性模量高、低溫抗沖擊性能好、流動性好、易加工、可重複使用,這些特性又使其在汽車内外飾領域大有可為。據相關數據顯示,使用TPO可以使車重減輕20%~25%,被認為是汽車輕量化的理想材料,未來開發和應用值得業内期待。 1.聚烯烴熱塑性彈性體在汽車上的應用 聚烯烴熱塑性彈性體 (TPO)在高溫下可以像熱塑性塑料一樣加工,而在常溫下又呈現橡膠彈性,且具有價格低、密度小、彎曲彈性模量高、低溫抗沖擊性能好、流動性好、易加工和可重複使用等性能,因此已得到廣泛的應用。 聚烯烴熱塑性彈性體作汽車外裝件主要用于: 保險杠、 散熱器格栅、 車身外闆 ( 翼子闆、後側闆、車門面闆 ) 、車輪護罩、擋泥闆、車門檻闆、後部活動車頂、車後燈、車牌照闆、車側鑲條及其它保護膠條、擋風膠條等;作内飾件主要用于:儀表闆、儀表闆蒙皮、内飾闆蒙皮、安全氣囊外皮層材料等;作底盤、轉向機構用于:等速萬向節保護罩、等速萬向節密封、齒條和小齒輪防護罩、軸架懸置防護罩;作發動機室内部件及其它方面:空氣導管、燃料管防護層、電氣接線套等。1998年全世界TPO在汽車上的用量約為 45.36萬噸 ,其中90%用于汽車外裝件。 2.聚烯烴熱塑性彈性體在汽車上的應用開發動向 1998年TPO占世界汽車保險杠原料市場的85%,其中歐洲占汽車保險杠原料市場的90%,美國占75%,日本占95%。TPO在保險杠市場中份額持續上升的重要原因是材料性能的大幅度改善, 特别是彎曲彈性模量、 低溫抗沖擊性和熔體流動速率的改善, 這些性能的提高有助于降低保險杠壁厚、 減輕質量、減少材料消耗和加工時間,并使保險杠性能保持不變,并降低成本。 (1)TPO在汽車保險杠上的應用開發動向 D&S國際塑料公司推出汽車用新一代TPO,用作汽車保險杠,壁厚可減至 2.5mm(原為3.5mm),使保險杠質量減輕 31%(1.18kg),成型周期縮短 15s。與原來的TPO相比,其彎曲彈性模量提高一倍 (1482.4MPa), 拉伸強度提高60%(27.6MPa),硬度較高 (75~80洛氏硬度 ) 。熔體流動速率也提高一倍 (15~25g/10min) 。 此外, 新一代TPO的低溫抗沖擊性、 耐化學藥品性和塗裝性也較優越。 該公司推出的混合型TPO産品, 具有較低的線脹系數, 尺寸穩定性好,能滿足汽車配件對尺寸偏差日益嚴格的要求, 具有較低的收縮率、 高的流動性、良好的塗裝性和低溫抗沖擊性 ( 沖擊強度為 3.53MPa),已用作新的大衆 Beetle車的保險杠。該車在公路安全保險協會進行的小型汽車碰撞試驗中性能最佳。Montell 公司生産的高彎曲彈性模量TPO已被用于該車保險杠,其壁厚從3.2~3.5mm,降為 2.4mm,質量為2.37kg,大大節省了成本和縮短了成型周期,顯示了巨大的應用潛力。Exxon Mobil化學品公司推出一種用茂金屬合成的改性TPO,質量輕并可加工成薄壁保險杠,壁厚減少了25%以上。 (2)TPO在汽車車身外闆上的開發動向 TPO能應用于車身外闆是由于開發了尺寸穩定的TPO配混料,解決了熱膨脹問題。通過配混礦物和玻璃填料與各種橡膠,已将TPO的熱膨脹系數降低 50%~75%,并且剛度、光澤度、耐沖擊性和耐擦傷性也都很高。高模量低線脹系數TPO還可作汽車其它外裝飾件,包括散熱器格栅、車輪護罩、 車門檻闆等。D&S國際塑料公司推出的低線脹系數TPO系列的彎曲彈性模量為552~2275MPa ,線脹系數僅為通用TPO的50%。這對制造尺寸較長的外裝件很有利,可省去為防止彎曲而設計的支撐部分,作側面模塑件和車門檻闆。20%礦物增強品級的TPO的彎曲彈性模量為2275MPa ,性能與一種PC/ABS合金相同,而質量要輕7%,可作車身護闆、車輪護罩、儀表闆等,滿足耐熱沖擊标準要求。混合型TPO産品,具有高光澤,彎曲彈性模量為550MPa ,主要用于汽車側身彩色模塑件。 (3)TPO在汽車其它部件上的應用 TPO又一較大潛在市場是作機動車身門、窗及其它部件的密封材料。目前機動車身密封都采用三元乙丙橡膠, 一輛車約用12kg。歐洲每年生産 1200萬輛機動車, 總需求量超過15萬t ,而全世界約需44萬t/a 。TPO在車内應用的最大潛在市場是取代PVC作大型部件如儀表闆、 車門内裝飾闆等蒙皮。與PVC相比,除了可回收性外, TPO還有如下優點:長期耐紫外線性、顔色穩定性、質量較輕、無增塑劑遷移問題。 TPO的一個缺點是缺乏輕質 PVC皮革樣的柔軟觸感,但利用與苯乙烯類彈性體和硫化膠等填充劑摻混的新配混技術,已使PO-T能具有與PVC十分接近的柔軟性。? 汽車輕量化、節能環保及軌道交通發展,将使交通用塑料需求繼續增長。目前,歐美等國的汽車塑料用量已占10%~15%,中國在10%左右。随着聚烯烴的生産、加工以及催化、填充等改性技術的不斷進步,聚烯烴在汽車行業的應用越來越多,尤其是在當下汽車輕量化、節能環保趨勢下,車用聚烯烴改性材料更是發揮了巨大作用。 目前汽車行業愈加追求輕量化、高性能屬性的材料,通過減少汽車的整體重量,達到節省燃油目的,從而促進企業銷售的增長。汽車輕量化已然成為汽車行業重要發展趨勢之一,而在此趨勢的推動下,衆多輕量化材料的需求正迎來強勁增長。 PS:
深圳久爍塑膠科技有限公司,(中國TPE/TPR材料制造商)成立于2002年,是一家率先研發生産超軟膠TPE、仿矽膠TPE、虛拟肌膚TPE、仿生TPE材料的TPE企業,以成人用品市場類用原材料為主行業,産品從1個0到10個0硬度的親膚TPE材料研發生産,截至目前已有着20多年的超軟TPE材料生産研發經驗。
旗下生産基地(廣東炫麗新材料科技有限公司)坐落于江門恩平,占地45畝30000平,自建花園式工業園廠房,年産能30000噸,擁有12條現代化雙螺杆擠出機生産線。我們緻力于研究和開發新型高分子材料,是一家專門從事研究、開發、生産和銷售以客戶為導向的橡塑材料創新型企業。
我們的核心技術來自德國,我們已經建立了超過40名工程師的技術服務團隊。我們通過了IS09001:201認證,已經注冊了自己的品牌,按國内和國外市場銷售的劃分,分别命名為久爍科技和Gainshine。在2023年,我們申請并獲得了93項國家專利;4項發明專利,通過了知識産權管理體系認證,成為一家名副其實的創新型企業。
業務覆蓋全球範圍,尤其是東南亞和美洲的銷售渠道成熟。為全球市場提供高質量、優異的性價比和住價值的TPE材料。如有對此材料有興趣的請咨詢:13798223311,謝小姐
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