随着汽车工业的飞速发展,在谋求高质量、高性能与 性的同时,汽车的安全性得到越来越高的关注,安全气囊正成为新型汽车的一个标准特征。第一个汽车 气囊在20世纪70年代出现于美国的通用公司的汽车上,随后, 气囊装备的速度在世界范围内迅速增长。 气囊从开始只为驾驶员装备的前排气囊发展到现在的乘客前排气囊、胸侧 气囊、窗帘式 气囊、膝气囊等。在北美洲, 的丰田汽车 共装有12个 气囊。由此可见,汽车的 气囊系统已进入一个全新的发展时期。汽车 气囊系统除了传感器、微处理器、气体发生器和气囊等主要部件外,气囊盖板也是十分重要的一个部件。热塑性弹性体是汽车 气囊盖板的主要使用材料。用作 气囊盖板的热塑性弹性体主要有聚烯烃共混型热塑性弹性体(TPO、TPV)、聚氨酯型热塑性弹性体(TPU)、聚酯型热塑性弹性体(TPEE)。不同级别的车型, 气囊系统的配置是不同的。从低档车的只配主驾气囊到 车的多个气囊甚至十多个气囊,每台车气囊盖板材料的使用量差别很大。从目前市场来说,单台车的标准配置(驾驶员气囊和附驾气囊)约需600g,至少需200g。按国内年产600万辆车计算,仅这一项,每年需要该类材料1200t~3600t1汽车 气囊盖板材料种类及性能特征目前,汽车 气囊盖板一般采用热塑性弹性体,主要有TPV(TPO)、TPU、TPEE。三者由于分子组成及结构的差别,使之具有不同的性能。1.1TPV(TPO)、TPU、TPEE的结构特征热塑性弹性体的共同结构特征是必然含有分子间作用力足够大的物理交联段(或在高温下能够解离的化学键)和自由旋转能力较大的高弹性链段。物理交联段起着分子间化学或物理的交联作用和补 应。材料兼具橡胶的弹性和塑料的可加工性。聚烯烃共混型热塑性弹性体是一种动态硫化型的热塑性弹性体(TPE),是橡胶[二元乙丙橡胶(EPM)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)等]与聚烯烃树脂(主要为PP和PE)共混,在共混过程中使橡胶与交联剂产生化学交联形成只有几微米的橡胶粒子分散于聚烯烃连续相中。部分交联的共混物称为TPO,完全动态硫化时,橡胶粒子的凝胶量大于97%,其动态硫化共混物称为TPV。TPU是一类由与异氰酸酯反应而生成的 酯硬段与聚酯或聚醚软段相互嵌段结合的热塑性橡胶。分子间的氢键交联和偶极作用或高分子链间的轻度交联是材料具有热塑性能的主要原因。随着温度的升高或下降,TPU的上述两种交联形式具有可逆性。TPEE是一类含有芳香族聚酯硬段(结晶相)和脂肪族聚酯或聚醚软段(连续相)的嵌段共聚物,也称聚酯橡胶。TPEE是线性嵌共聚物,其强度产生于结晶相的聚酯嵌段,或称“硬段”,分散于作为连续相的无定形软段中。连续相由软段和未能结晶的其它聚酯嵌段构成。整个弹性体是一个连续的无定形网络和部分连续的晶态网络结构叠加而成。当弹性体经受外力时,应力首先通过连接分子传至结晶相。当微晶受力而开始取向时,应力传至共聚物的网络结构部分,最终弹性区域承担全部应力,共聚物就像交联弹性体那样产生弹性应变[1这三种弹性体的结构特征及约束模式归纳于表1.2TPV(TPO)、TPU、TPEE的性能特点对比TPV(TPO)、TPU、TPEE的主要性能进行比较,可以看出三者之间的优劣及各自的特点,结果见表种类硬段软段结构特点约束模式TPV(TPO)PE、PPEPM、EPDM共混结晶相NBR合金TPU 酯聚酯、聚醚嵌段共聚结晶相氢键TPEE芳香族聚酯脂肪族聚嵌段共聚结晶相醚、聚酯表2TPV(TPO)、TPU、TPEE的主要性能比较项目TPV(TPO)TPUTPEE密度较小较大适中柔软性一般-良一般-较差一般力学强度一般优 耐压缩变形性一般-良 耐热性良一般优低温特性优一般-良优使用温度范围-50~150℃-35~150℃-70~180℃耐溶剂性较差较优较优耐寒性优一般较优耐候性优一般 耐化学药品性良一般优耐热水性良较差较差加工性良一般 价格较低中等较高由表可以看出,TPV(TPO)、TPU的综合性能明显不如TPEE。特别值得一提的是,TPEE的高低温性能特别突出,有很好的耐热性,在110~140℃连续加热10h基本不失重;低温柔顺性好,低温冲击强度高。在低应变条件下,TPEE的弹性模量比相同硬度的其它热塑性弹性体高,具有优异的耐疲劳性;压缩弹性模量与拉伸弹性模量比TPU高得多,在室温以上,TPEE弯曲弹性模量很高,而低温时又不像TPU那样过于坚硬;耐酸碱性 TPV(TPO);就弹性而言,TPEE的弹性高于TPU约20%。而TPEE 的问题是柔软性不足,耐热水性差,价格高。