聚烯烃类热塑性弹性体

汽车内饰热塑性聚烯烃弹性体（TPO）搪塑表皮性能及工艺研究关键词：汽车内饰表皮；搪塑TPO；搪塑PVC；绿色环保为解决汽车内饰搪塑PVC 表皮在抗老化、耐低温、环保等方面的缺陷，介绍了一种新型的搪塑TPO 表皮，通过对比分析搪塑TPO 表皮和搪塑PVC 表皮的性能及其成型工艺特点，搪塑TPO 表皮具有密度小、低气味、低VOC、耐低温、耐老化等优异的特性，也需要更长的凝胶和塑化时间。

在轻量化和绿色环保的趋势下，搪塑TPO 表皮将在汽车内饰制造领域得到更加广泛的应用。

搪塑成型工艺最开始是为聚氯乙烯（PVC）类材料设计开发的，其广泛地应用于汽车内饰领域，可以生产出纹理和结构复杂的零件（如仪表板、门护板等零件）。

但PVC 在抗老化、耐低温等方面存在缺陷。

TPO 作为一种新型的热塑性聚烯烃弹性体材料可用搪塑工艺成型。

TPO 具有密度小、低气味、低VOC、耐低温、耐老化等优异的特性，可以满足汽车内饰复杂设计、轻量化以及绿色环保的要求。

01汽车内部装饰表皮成型工艺车内部零件（仪表板/门护板等）装饰表皮成型工艺主要有真空吸塑（阳摸和阴模）、聚氨酯喷涂（PU Spray）和搪塑（Slush molding）等。

搪塑具有设计自由度高、制品美观、手感舒适、无内应力、材料成本低等优点，目前在欧美车系中应用比较普遍。

日、韩系车型仪表板/门护板以TPO 真空吸塑为主，聚氨酯喷涂工艺由于成本高，只在部分高端车型上有应用。

各种表皮成型工艺的特点如表1 所示。

表1 汽车内饰表皮成型工艺对比项目阳摸吸塑阴模吸塑PU喷涂PVC搪塑设计自由度复杂纹理低中等高高尖角低中等高高标识/刻字低中等高高成型过程效率高中等中等低模具成本低中等中等高模具寿命高高高低成型材料技术难度低低高中等成本低低高中等总成本低中等高中等02搪塑原理搪塑工艺是对模具加热，将用于制造表皮的粉末状材料与受热的模具型腔面接触塑化、烧结等, 最终得到与模具型腔形状及纹理一致的表皮成型过程[1]。

聚烯烃弹性体(Polyolefin elastomer)(POE)是美国DOW化学公司以茂金属为催化剂的具有窄相对分子质量分布和均匀的短支链分布的热塑性弹性体。

这种弹性体的主要性能非常突出，在很多方面的性能指标超过了普通弹性体。

POE分子结构与三元乙丙橡胶(EPDM)相似，因此POE也会具有耐老化、耐臭氧、耐化学介质等优异性能，通过对POE进行交联，材料的耐热温度被提高，永久变形减小，拉伸强度、撕裂强度等主要力学性能都有很大程度的提高。

多用途的POE弹性体能够超过PVC、EVA、SBR、EMA和EPDM，今后POE可能取代传统的EPDM。

由于POE的优异性能使其在汽车行业、电线电缆护套、塑料增韧剂等方面里都获得了广泛应用。

由于POE有较高的强度和伸长率，而且有很好的耐老化性能，某些耐热等级、永久变形要求不严的产品直接用POE即可加工成制品，可大大地提高生产效率，材料还可以重复使用。

交联普通聚乙烯的研究已经有几十的时间，但对交联茂金属弹性体的报道还很少。

1POE的结构与性能1.1POE的结构特点POE之所以具有优异的性能，可实现高速挤出，与以下特点有关：(1)辛烯的柔软链卷曲结构和结晶的乙烯链作为物理交联点，使其具有优异的韧性又具有良好的加工性；(2)相对分子质量分布窄，与聚烯烃相容性好，具有较佳的流动性；(3)没有不饱和双键，耐候性优于其它弹性体；(4)较强的剪切敏感性和熔体强度，可实现高挤出，提高产量；(5)良好的流动性可改善填料的分散效果，同时亦可提高制品的熔接痕强度。

1.2POE的性能特点POE采用溶液法聚合工艺生产的，其中聚乙烯链结晶区(树脂相)起物理交联点的作用，一定量的辛烯的引入削弱了聚乙烯链的结晶区，形成了呈现橡胶弹性的无定型区(橡胶相)。

聚合物的微观结构决定其宏观性能，与传统聚合方法制备的聚合物相比，一方面它有很窄的相对分子质量分布和短支链，因而具有优异的物理机械性能(高弹性、高强度、高伸长率)和良好的低温性能；又由于其分子链是饱和的，所含叔碳原子相对较少，因而具有优异的耐热老化和抗紫外线性能；窄的相对分子质量分布使材料在注射和挤出过程中不易产生挠曲。

热塑性弹性（TPE）材料常见的四大类热塑性弹性体即TPE，是一种兼具橡胶和塑料性能的材料，在常温下显示橡胶弹性，在高温下能够塑化成型的高分子材料。

热塑性弹性体高分子链的基本结构特点是它同时串联或接枝某些化学组成不同的塑料段（硬段）和橡胶段（软段）。

硬段间的作用力足以凝集成微区（如玻璃化微区或结晶微区），形成分子间的物理“交联”。

软段则是自有旋转能力较大的高端性链段。

热塑性弹性体是弹性体重要组成，常见的热塑性弹性体有以下几类：苯乙烯类热塑性弹性体、聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体。

一、乙烯类热塑性弹性体苯乙烯类嵌段共聚物型热塑性弹性体是最早研究的热塑性弹性体，是目前世界上产量最大、发展最快的一种热塑性弹性体。

主要包括SBS、氢化SBS(SEBS)、SIS 和氢化SIS 等。

苯乙烯类热塑性弹性体室温下的性能与硫化橡胶相似，弹性模量异常高，并且不随相对分子质量变化。

其凭借强度高、柔软、具有橡胶弹性、永久变形小的特点，在制鞋业、塑料改性、沥青改性、防水涂料、液封材料、电线、电缆、汽车部件、医疗器械部件、家用电器、办公自动化和胶粘剂等方面具有广泛的应用。

二、聚氨酯类热塑性弹性体聚氨酯类热塑性弹性体（TPU）一般是由平均相对分子质量为600～4000 的长链多元醇（聚醚或聚酯）和相对分子质量为61～400 的扩链剂及多异氰酸酯加成聚合的线性高分子材料。

TPU 大分子主链中长链多元醇（聚醚或聚酯）构成软段，主要控制其低温性能、耐溶剂性和耐候性，而扩链剂及多异氰酸酯构成硬段。

由于硬、软段的配比可以在很大范围内调整，因此所得到的热塑性聚氨酯既可以是柔软的弹性体，又可以是脆性的高模量塑料，也可制成薄膜、纤维，是TPE 中唯一能够做到的品种。

TPU 具有极好的耐磨性、耐油性和耐寒性，对氧、臭氧和辐射等都有足够的抵抗能力，同时作为弹性体具有很高的拉伸强度和断裂伸长率，还兼具压缩永久变形小、承载能力大等优良性能。

TPO-聚烯烃热塑性弹性体ThermoplasticPolyolefin，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。

TPV-动态硫化热塑性弹性体：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，是ThermoplasticVulcanizate的简称，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。

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。

热塑性弹性体按照其基材和共混方法可分为以下主要几类：TPS、TPO、TPU、TPEE、TPVC等几大类1、TPS-苯乙烯类TPE(SBS、SIS、SEBS、SEPS)：为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯嵌段型的共聚物，其性能最接近SBR橡胶，约占全部TPE一半左右。

2、TPO-聚烯烃热塑性弹性体ThermoplasticPolyolefin：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。

TPV-动态硫化热塑性弹性体：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，是ThermoplasticVulcanizate的简称，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。

3、TPU-聚氨酯热塑性弹性体Thermoplasticpolyurethaneelastomer：聚氨酯热塑性弹性体又称热塑性聚氨酯橡胶，简称TPU，是一种(AB)n型嵌段线性聚合物，A为高分子量(1000-6000)的聚酯或聚醚，B为含2-12直链碳原子的二醇，AB链段间化学结构是用二异氰酸酯，通常是二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)连接。

热塑性聚氨酯橡胶靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。

在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。

4、TPVC-聚氯乙烯热塑性弹性体，是Polyvinylchloridebasedthermoplastic的简称。

热塑性弹性体sebs熔点SEBS（聚烯烃共聚物）是一种热塑性弹性体，具有优良的机械性能和耐热性能。

它包括两种不同类型的聚烯烃，即热塑性聚烯烃（SBS）和热塑性弹性聚烯烃（SEBS）。

SEBS是一种高分子材料，具有良好的机械性能和耐热性能，可用于制造各种高性能的塑料制品。

SEBS的熔点一般为120-140℃，由于SEBS的结构和分子量较低，在低温条件下可以达到较高的熔点。

此外，SEBS具有良好的机械性能，它具有良好的抗冲击性能，耐拉伸性和耐磨性，这些特性使它具有良好的抗冲击性能，并可用于制造各种高性能的塑料制品。

SEBS具有优良的耐油性，可以抵抗多种机械油、石油和天然油等有机液体的腐蚀，并且不会因为这种腐蚀而改变其物理性能。

此外，SEBS具有优异的耐腐蚀性能，可以抵抗多种水溶性的腐蚀剂的腐蚀，并且不会因为腐蚀而改变其物理性能。

此外，SEBS具有良好的耐化学性能，可以抵抗多种酸碱性物质的腐蚀，并且不会因为此类腐蚀而改变其物理性能。

SEBS具有良好的水溶性，可以抵抗水溶性有机物质的腐蚀，并且不会因为腐蚀而改变其物理性能。

SEBS具有良好的热稳定性，它可以承受高温，而不会对其物理性能产生任何影响。

此外，SEBS的耐热性能比其他热塑性弹性体要好，因为它的分子量较低，可以承受更高的温度。

综上所述，SEBS是一种热塑性弹性体，具有优良的机械性能和耐热性能，熔点为120-140℃，具有良好的抗冲击性能、耐拉伸性、耐磨性、耐油性、耐腐蚀性和耐化学性能，可以承受高温，具有良好的热稳定性。

因此，SEBS是一种非常理想的热塑性弹性体材料，可以用于制造各种高性能的塑料制品。

浅谈聚烯烃热塑性弹性体一、前言聚烯烃弹性体主要是指聚烯烃热塑性弹性体，那么首先让我们粗略的了解一下热塑性弹性体。

热塑性弹性体一般简称TPE(thermoplastic elastomer)，具有传统塑料的加工成型快速之便，并具有传统橡胶弹性佳、抵押所变形等优点，硬度恰好介于传统的橡胶和塑料之间。

此外，TPE成品仍可再回收成型，改进了一般传统热固性橡胶废料的回收问题。

并能有效地降低资源浪费及环境污染。

因此，TPE在这些方面的应用有逐渐取代部分橡胶的趋势。

特别是气机车零配件、运动器材等高附加价值的挤出（extrusion）、注射(injection)等产品。

到2004年为止，TPE的年平均增长率可达7.7%。

在TPE的两大类一类为嵌段共聚合物（block copolymer）,如聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚合物(SBS)、聚氨酯(TPU)等；另一类为聚烯烃系橡塑共混物（TPO）及交联型TPO(TPV)。

接下来我将重点从结构、性能、应用等方面谈谈自己对聚烯烃系橡塑共混物的了解。

二、高分子物理基本知识与理论分析作为热塑性弹性体的一种，聚烯烃热塑性弹性体有着和其他热塑性弹性体相同的结构特征：（1）、大分子链之间存在交联结构此种交联可以使物理交联，也可以是化学交联，但以物理交联为主。

并且都具有可逆性，也即是温度升高，交联消失；冷却到室温又能起交联作用。

（2）、分子链中存在着硬段和软段通过硬段或是以物理交联，或是以具有在较高温度下能离解的化学键，以适当排列和连接把软段，及柔性大的高弹性链段连接起来。

硬段不能过长，软段不能过短。

（3）、存在微相分离结构热塑性弹性体在微观上是多相状态，是以硬段的补连续相分散在软段中的分散相中。

聚烯烃类热塑性弹性体则是主要由乙丙橡胶(EPR)与聚烯烃树脂（主要是聚丙烯）经共混而得到的热塑性聚烯烃橡胶，其交联形式可能是由以聚丙烯组分为基础的结晶区所提供。

聚烯烃类热塑性弹性体，具有良好的综合机械性能、耐老化性，较宽的实用温度范围（-50~150摄氏度）。

聚烯烃类热塑性弹性体烯烃类热塑性弹性体包括TPO和TPV(ThermoplasticVulcanizate)两种，热塑性聚烯烃弹性体(TPO)是由软链段(大于20％)的橡胶和硬链段的聚烯烃构成的共混物。

通常橡胶组分为三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)及天然橡胶(NR)；聚烯烃组分主要为聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)。

当前用得较多的是EPDM与PP的共混物，也称改性聚丙烯或改性聚乙烯。

TPO硫化后的硫化弹性体称为TPV．是与TPO不可分割的、相辅相成的热塑性聚烯烃弹性体，是今后TPO主要的发展趋势。

改性塑料用的聚烯烃类弹性体的主要品种及特性：聚烯烃型的热塑性弹性体，包括（1）乙烯-α烯烃共聚物，丙烯-α烯烃共聚物，1-丁烯均聚物和共聚物，丙烯—α烯烃共聚物(茂金属催化) ①非结晶或部分结晶的聚烯烃,即使在低温下仍具有良好的柔软性；②无色透明,折射率和其他烯烃无显著差别,新品种的透明性没有下降；③和各种聚烯烃之间有良好的亲和性,在干混条件下可以成型；④有良好的均匀性,薄膜形成时无凝胶、无胶浆疙瘩；⑤和PE、PP相同,具有良好的耐热老化性、耐天候性。

使用茂金属类催化剂催化后,和XR 相比,分子量分布均匀,具有25 ℃～35 ℃的低熔点,热密封性良好,可防止粘连。

（2）乙烯、12辛烯共聚物（EOM）①结晶度低,具有可挠性、橡胶弹性、压缩永久变形性、耐热性、透明性等性能；②利用内部催化技术,可得到均匀的分子结构；③在分子主链上能接枝大分子长链,具有熔融张力等性能；④在PP中能良好地分散,作为TPO类耐冲击改性材料,生产成本低于EPDM。

（3）乙烯、2丁烯共聚物①通过扩大分子量分布范围,改善工艺性能；②通过控制接枝长链的分子量,提高熔融张力,改善熔融破坏性、挤出膨胀性。

保持了所拥有的力学性能；③由于高分子量、高黏度类型的新产品的线形结构所具有的力学性能,提高了熔融黏度等。

(二）聚烯烃弹性体POE的性能及使用范围聚烯烃弹性体POE的性能及使用范围POE是由辛烯和聚烯烃树脂组成的，连续相与分散相呈现两相分离的聚合物掺混物，通过扫描电子显微镜或相差显微镜的图像表明，可以形成以橡胶为连续相、树脂为分散相或以橡胶为分散相、树脂为连续相，或者两者都呈现连续相时的互穿网络结构。

聚烯烃热塑性弹性体聚烯烃类热塑性弹性体(olefinic thermoplastic elastomers)主若是指二元乙丙橡胶(EPM)或三元乙丙橡胶(EPDM)与聚烯烃树脂共混，毋需硫化即可成型加工的一类热塑性弹性体材料。

丁基橡胶接枝改性聚乙烯亦属此列。

热塑性乙丙橡胶的合成(一)部份结晶型热塑性乙丙橡胶部份结晶型热塑性乙丙橡胶是特种乙丙橡胶和聚烯烃的共混料，其要紧特点在于乙丙橡胶分子链中存在着部份结晶的链段，这种部份结晶链段，由于分子间凝聚力专门大，显示出硬段的性质，起到了物理“交联”作用。

这种物理“交联”点，在加热时呈现塑性行为，具有流动性，因此能够用热塑性塑料加工工艺进行成型加工；而聚合物中的弹性橡胶链段，借助于物理“交联”作用，表现出类似硫化橡胶的性能。

1．部份结晶型热塑性乙丙橡胶的合成采纳四氯化钛—苯甲酸乙酯-三乙基铝催化体系，或改性的铝钛载体催化剂，都能够合成部份结晶型特种乙丙橡胶。

单体原料及其配比，温度、压力，溶液浓度、催化剂浓度等因素，是阻碍乙丙橡胶的重要参数。

部份结晶型热塑性特种乙丙橡胶的特点，在于共聚物弹性体的结构给予该共聚物部份结晶的性质。

其结晶度一样为10～20%(占共聚物的重量)。

2．部份结晶型乙丙橡胶与聚烯烃的共混与部份结晶型热塑性特种乙丙橡胶共混的聚烯烃树脂，一样为聚乙烯或聚丙烯。

在高密度、中密度、低密度聚乙烯中，以低密度(<940kg/m3)成效为宜。

全同或间同结构聚丙烯中，以全同结构为佳。

理想的聚烯烃树脂为聚丙烯，共混比例随用途而异，理想的配比为100份乙丙橡胶混入25～100份聚丙烯。

混炼能够在开炼机、本伯里密炼机、挤出机等设备上实现。

依照加工要求和橡胶制品的性能及应用要求，混炼进程中能够加进如防老剂、增塑剂、增粘剂、填充剂等各类添加剂。

本伯里密炼机是最有效的混炼设备。

要使乙丙橡胶和聚丙烯(或聚乙烯)达到最好的混炼，有几个大体因素。

①强棍使物料产生高剪切应力；②幸免局部过热；③保证充分的混炼时刻，以便分散组分的颗粒能达到理论平稳尺寸。

热塑性弹性体的分类标签：热塑性弹性体分类热塑性弹性体按其构成方式可分成两大类：⑴嵌段共聚物类（苯乙烯系、共聚酯、聚氨酯、聚酰胺），⑵热塑性塑料-弹性体共混物及合金类（热塑性聚烯烃和热塑性硫化物）。

这两类TPE均为两相体系，其中热塑性塑料硬相通过化学或力学的方式与弹性体软相锁接在一起，因此TPE具有两相的综合性能。

常见的TPE品种有：苯乙烯系（SBC或S-TPE）、烯烃系（TPO）、动态硫化合金(TPV)、共聚酯系（TPEE或COPE）、氯乙烯系（TPVC）、聚氨酯系（TPU）、聚酰胺系（TPAE）。

热塑性弹性体具体可分为：⑴苯乙烯类热塑性弹性体（Styrenic thermoplastic elastomer）；⑵聚烯烃类热塑性弹性体（Polyolefin thermoplastic elastomer）；⑶聚氨酯类热塑性弹性体（Themoplastic Polyrethane elastomer）；⑷聚酯类热塑性弹性体（Thermoplastic polyester elastomer）；⑸聚酰胺热塑性弹性体（Polyamide thermoplastic elastomer）；⑹乙烯共聚物热塑性弹性体（Ethylene copolymer thermoplastic elastomer）；⑺1,2聚丁二烯热塑性弹性体（Thermplastic 1,2-poly-butadiene elastomer）；⑻反式聚异戊二烯热塑性弹性体（Thermoplastictrans-polyisoprene elastomer）；⑼热塑性天然橡胶（Thermoplastic natural rubber）；⑽聚氯乙烯热塑性弹性体（Polyvinyl chloride thermoplastic elastomer）；⑾氯化聚乙烯热塑性弹性体（Chlorinated polythylene thermoplastic elastomer）；⑿聚硅氧烷类热塑性弹性体（Polysiloxane based thermoplastic elastomer）；⒀热塑性含氟弹性体（Thermoplastic fluoroelastomer）；⒁离子型热塑性弹性体（Lonic thermoplastic elastomer）；⒂熔融加工型热塑性弹性体（Melt Processible thermoplastic elastomer）。