隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展 ,在謀求高質(zhì)量、高性能與獨特性的同時 ,汽車的安全性得到越來越高的關(guān)注,安全氣囊正成為新型汽車的一個標(biāo)準(zhǔn)特征。個汽車安全氣囊在 20世紀(jì) 70年代出現(xiàn)于美國的通用公司的汽車上 ,隨后 ,安全氣囊裝備的速度在范圍內(nèi)迅速增長。安全氣囊從開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,新的豐田汽車多共裝有 12個安全氣囊。由此可見 ,汽車的安全氣囊系統(tǒng)已進入一個全新的發(fā)展時期。
汽車安全氣囊系統(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部件。熱塑性彈性體是汽車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) 。
不同級別的車型 ,安全氣囊系統(tǒng)的配置是不同的。從低檔車的只配主駕氣囊到車的多
個氣囊甚至十多個氣囊 ,每臺車氣囊蓋板材料的使用量差別很大。從目前市場來說 ,單臺車的標(biāo)準(zhǔn)配置 (駕駛員氣囊和附駕氣囊 )約需600 g,至少需 200g。按國內(nèi)年產(chǎn) 600 萬輛車計算 ,僅這一項 ,每年需要該類材料 1 200 t～3 600 t。
汽車安全氣囊蓋板材料種類及性能特征
、 目前 ,汽車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)作用和補強效應(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) 、橡膠(NBR)等]與聚烯烴樹脂(主要為PP和PE)共混,在共混過程中使橡膠與交聯(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)的共混物稱為TPO,完全動態(tài)硫化時,橡膠粒子的凝膠量大于97% ,其動態(tài)硫化共混物稱為TPV。
TPU是一類由與異氰酸酯反應(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,也稱聚酯橡膠。TPEE是線性嵌段共聚物,其強度產(chǎn)生于結(jié)晶相的聚酯嵌段,或稱“硬段”,分散于作為連續(xù)相的無定形軟段中。連續(xù)相由軟段和未能結(jié)晶的其它聚酯嵌段構(gòu)成。整個彈性體是一個連續(xù)的無定形網(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,應(yīng)力首先通過連接分子傳至結(jié)晶相。當(dāng)微晶受力而開始取向時,應(yīng)力傳至共聚物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分,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
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 , 而低溫時又不像 TPU 那樣過于堅硬; 耐酸堿性優(yōu)于 TPV( TPO ) ; 就彈性而言, TPEE 的彈性高于 TPU 約20%。而 TPEE大的問題是柔軟性不足 ,耐熱水性差 ,價格較高。
國內(nèi)市場中低檔車型的汽車安全氣囊蓋板主要采用 TPO、TPV 和 TPU。TPEE由于性優(yōu)價高而主要在中車型上使用。國內(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。像汽車部件這種高性能要求的應(yīng)用領(lǐng)域幾乎都采用國外品牌的產(chǎn)品。而國外產(chǎn)品的高價使得一些中低檔汽車只能采用性能一般的其它產(chǎn)品替代。隨著我國近年來汽車工業(yè)爆炸式增長、安全環(huán)保意識的日益加強、成本競爭壓力的日益加大,汽車零部件廠家對低價位高品質(zhì)TPV的需求發(fā)出了強烈的信號,。因此,“十一五”期間規(guī)模化地開發(fā)價格合理、性能優(yōu)異的TPV系列產(chǎn)品,.
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TPU和TPV特性區(qū)別
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