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随着能源与环境问题日益加剧,人们对于减轻车重,降低尾气排放的要求越来越高。“以塑代钢”是汽车轻量化的一个重要手段,随着塑料工业的发展,高性能材料应用于汽车越来越广泛。目前,汽车塑料化的部件包含了几乎所有的内饰件与外饰件,还包括了一部分发动机周边部件。车用塑料的种类主要有聚丙烯(PP),ABS,PC/ABS,尼龙(PA),热塑性弹性体(TPE)等,其中,TPE在汽车中的应用占有重要地位,尤其是在汽车气囊盖板的应用上。用于汽车气囊盖板的材料大多数是热塑性聚酯弹性体(TPEE),TPEE具有高强度,高韧性,优异的耐油性与抗疲劳性、耐磨耗等特性。这是其他TPE所无法比拟的,但TPEE价格高,来源少,在一定程度上限制了其在中低端车型上的应用。而烯烃类弹性体(TPO)来源广,价格低,具有大规模应用的潜力,但较低的力学强度大大制约了其在汽车气囊相关部件上的使用。因此,高强度TPO材料的研究对于扩大TPO材料在汽车上的应用具有重要意义。 本研究采用了PP/POE共混体系,制备了高强度TPO材料。通过选取不同分子结构的PP树脂与POE配混,测试并表征其力学性能与流变特性,得出了该体系的一般性规律。 由共混物的力学性能可以看出,PP/POE体系中,PP的性能主导了材料的强度与模量,POE提供了韧性与柔性。POE的添加大幅提升了混合物的韧性,却降低了材料的强度。POE8150的增韧效率高于POE DF810,POE DF810对于体系拉伸屈服强度的保持性明显高于POE8150。该体系中,POE份数相同时,共混物的力学性能与PP基材的种类有直接关系,均聚PP/POE共混物的韧性差于共聚PP/POE共混物,长链支化均聚PP/POE共混物力学性能综合特性介于均聚PP/POE共混物与共聚PP/POE共混物之间,但韧性大大优于均聚PP/POE共混物。 由共混物的流变特性可以看出,PP/POE复合体系中, POE种类与添加量相同时,共混物熔体拉伸张力的顺序为HMSPP/POE>共聚PP/POE>均聚PP/POE。对于以均聚PP与共聚PP为基体的PP/POE体系,随着POE含量的增加,零剪切熔体粘度上升,熔体拉伸应力提高。低剪切条件下,熔体粘度的剪切敏感性下降。在高剪切条件下,熔体粘度的剪切敏感性与纯树脂接近。 对于以长链支化PP为基体的PP/POE体系,随着POE含量的增加,零剪切熔体粘度下降,熔体拉伸应力降低。在低剪切与高剪切条件下,熔体粘度的剪切敏感性均下降。低剪切条件下,随着POE含量的增加,PP/POE8150体系对剪切的敏感性下降幅度高于PP/DF810体系。 从实验的结果中,优选了两款综合性能最优的材料,两款材料均具有很高的拉伸屈服强度与优异的韧性,从性能上看,有作为气囊盖板使用的可能。其中一款还具有较高的熔体拉伸张力,可满足于挤出或吹塑的成型要求。 最后,文中对研究工作作了总结,从配方与材料物性角度论证了高强度TPO材料开发的技术可行性。根据现有研究成果,提出了该课题的下一步研究方向。同时展望了具有高熔体强度特性的高强度TPO的应用前景,可以看出车用高强度TPO材料,作为新型材料,具有密度低,原料来源广,综合成本低,回收方便等其他热塑性弹性体所不具备的优势,在汽车中将会得到更多的推广,必将有一个广阔的前景。