1.汽車輕量化

近年來，減少汽車燃油用量已成為改善全球氣候問題的重要組成部分，汽車輕量化迫在眉睫。

汽車輕量化是在滿足汽車使用要求、安全性能和成本控制的前提下，將結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計及制造技術(shù)與多種輕量化材料應(yīng)用集成，實現(xiàn)汽車整備質(zhì)量減重。汽車輕量化可減少燃料消耗、降低排氣污染、保護乘員安全，已成為世界汽車技術(shù)發(fā)展的趨勢。其中，熱塑性彈性體作為汽車輕量化的關(guān)鍵材料，在汽車領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。

2.熱塑性彈性體

近年來，采用共混、填充、增容、共交聯(lián)、嵌段共聚、化學(xué)接枝、互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)等合成與加工改性技術(shù)，既可保持聚合物本身的優(yōu)點又可利用復(fù)合效應(yīng)改善某些原有缺陷，材料的綜合性能得到大幅提高，為開發(fā)更多的TPE產(chǎn)品奠定了良好基礎(chǔ)。

3.車用熱塑性彈性體

汽車零部件采用TPE材料不僅可以減少重量、提高零部件性能及整車回收利用率，還能改善外觀，自20世紀(jì)90年代以來，TPE在汽車領(lǐng)域的用量增長很快并逐步取代了傳統(tǒng)橡膠材料。汽車輕量化及全球范圍內(nèi)汽車燃油經(jīng)濟性標(biāo)準(zhǔn)的愈發(fā)嚴格，是推動全球TPE需求量增長的主要因素。相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，未來5年內(nèi)TPE將有平均5.5%的綜合增長率，而作為全球最大TPE市場的亞太地區(qū)在2022年價值有望達到78.2億美元。

3.1苯乙烯類熱塑性彈性體

苯乙烯類熱塑性彈性體（ThermoplasticElasticofStyrene，TPS）是TPE的鼻祖，其硬端由苯乙烯類組成，軟端由聚丁二烯等組成，是目前世界上產(chǎn)量最大、發(fā)展最快的一種熱塑性彈性體。TPS的最初產(chǎn)品被稱為SBS（聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物），是在常溫下表觀性狀最接近于橡膠的TPE材料。TPS具有優(yōu)異的耐摩擦和抗疲勞性能、良好的拉伸強度和彈性且價格低廉，經(jīng)飽和加氫所制成的TPS-SEBS等具有優(yōu)異的耐臭氧、耐氧化、耐紫外線和戶外耐候性能。由于在非動態(tài)用途方面可與乙丙橡膠媲美，該類熱塑性彈性體可用于密封條、裝飾條、制動手柄、換檔手柄手球等汽車部件。

3.2熱塑性聚烯烴彈性體

熱塑性聚烯烴彈性體（TPE、TPO）由橡膠和聚烯烴構(gòu)成，橡膠組分為三元乙丙橡膠、丁腈橡膠和丁基橡膠，聚烯烴組分主要為聚丙烯和聚乙烯；聚丙烯-乙丙橡膠的配比一般為（5~60）/100，最好為（20~35）/100。動態(tài)部分硫化熱塑性聚烯烴彈性體（TPEV/TPV）是三元乙丙無規(guī)共聚物與聚烯烴樹脂加入硫化劑（有機過氧化物或與硫黃硫化體系并用）后，于密煉機中共混并借助硫化劑部分交聯(lián)而得。

TPO/TPV具有耐磨、耐候、耐撕裂、耐沖擊、耐臭氧、耐紫外、耐酸堿等優(yōu)異性能，最大應(yīng)用領(lǐng)域為汽車配件制造行業(yè)，其中用量最多的有EPDM/PP和NBR/PP兩類。可以通過注射、擠出、熱成型、吹塑成型、壓延機加工等多種手段，將TPO/TPV制造成形狀復(fù)雜的制品；也可根據(jù)需要添加各種顏料，將成品調(diào)成不同顏色；還可加入抗氧劑、軟化劑、填充劑等配合劑，改善TPO/TPV的加工性能和使用性能并降低成本。

隨著汽車向高性能、長壽及輕量化發(fā)展，汽車部件采用TPO/TPV取代傳統(tǒng)熱固性硫化膠的速度越來越快，功能化開發(fā)進一步拓展了TPO/TPV在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。汽車外飾件系統(tǒng)中，可將TPO/TPV應(yīng)用于保險杠、車身外板、車輪護罩、擋泥板、車門檻板、散熱器格柵、車牌照板、車側(cè)鑲條等；汽車內(nèi)飾件系統(tǒng)中，TPO/TPV主要用于儀表板、扶手、內(nèi)飾板蒙皮、安全氣囊外皮等；汽車密封系統(tǒng)中，TPO/TPV的應(yīng)用包括雨刮條、玻璃導(dǎo)槽、大燈密封圈、擋風(fēng)玻璃密封條、三角窗密封條、油箱蓋密封圈等；汽車發(fā)動機系統(tǒng)中，TPO/TPV可用于空氣導(dǎo)管、電氣接線套、燃料管防護罩等；此外，TPO/TPV還可在底盤及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于等速萬向節(jié)保護罩、軸架懸置防護罩、齒條和小齒輪防護罩等。

3.3聚氨酯類熱塑性彈性體

聚氨酯類熱塑性彈性體（TPU）是由異氰酸酯、聚醚（或聚酯）大分子多元醇與小分子擴鏈劑構(gòu)成的嵌段共聚體；一般由異氰酸酯及擴鏈劑構(gòu)成硬段，由低聚物多元醇柔性長鏈構(gòu)成軟段，硬段和軟段交替排列形成重復(fù)結(jié)構(gòu)單元。除了含有氨酯基團以外，TPU分子內(nèi)及分子間可形成氫鍵，硬段和軟段可形成微相區(qū)并產(chǎn)生微觀相分離，獨特的分子結(jié)構(gòu)使TPU成了一種既保持橡膠高彈性又具有塑料的高硬度和高強度的高分子合成材料。卓越的耐磨性使TPU獲得了“耐磨橡膠之王”的美譽，TPU還具有隔音、耐油、耐水、耐溶劑、耐屈撓、耐老化、機械強度高、濾震性好、黏接力強、硬度范圍廣等優(yōu)異性能，但耐熱性和耐壓縮性較差，外觀易變黃且易粘模具。通過采用不同種類的固化劑、多元醇和擴鏈劑等原料，可以合成出性能各異的多種TPU產(chǎn)品。相關(guān)機構(gòu)預(yù)測，由歐洲、亞太和美國主導(dǎo)的全球TPU市場到2020年價值有望超過730億美元。

汽車塑料件的發(fā)展趨勢是不斷推出高性價比且可回收再生的材料，促進了TPU廣泛應(yīng)用于汽車的多種部件，包括輪胎、座椅、地墊、頭枕、門板、氣囊、軸套、儀表盤、遮陽板、減震墊、換檔拉桿手柄手球、隔音降噪及密封材料等；采用玻璃纖維增強的增強型聚氨酯彈性體，可顯著提高材料的剛性和沖擊性，用于制作汽車保險杠等大型部件。

3.4聚酯類熱塑性彈性體

聚酯類熱塑性彈性體（TPEE）屬于線型嵌段共聚物，除了具有硫化橡膠所特有的性能外，還兼具熱塑性塑料的加工特性。由于TPEE的模量比相同硬度的其他熱塑性彈性體要高，當(dāng)以模量為重要的設(shè)計條件時，采用TPEE材料可縮小制品的橫截面積以減少材料用量；通過改變軟硬段比例，可調(diào)節(jié)TPEE的硬度范圍；TPEE的耐熱性能優(yōu)異，且硬度越高耐熱性越好，在140℃連續(xù)加熱10h基本不失重，180℃高溫下加熱10h失重僅為0.1％；TPEE的耐寒性能也很出色，且硬度越低耐寒性越好，可在-40℃的低溫下長期保持性能不變。此外，TPEE的機械強度高且耐疲勞、耐油、耐耗、耐化學(xué)介質(zhì)等性能優(yōu)異，但耐熱水性較差。在汽車零部件領(lǐng)域，TPEE常用于油管、門鎖、密封圈、前照燈、進氣軟管、安全氣囊、齒輪齒帶、安全帶部件、轉(zhuǎn)向節(jié)防塵罩、門把手密封環(huán)、衛(wèi)星天線卡箍等。

4.存在的問題

雖然熱塑性彈性體具有無毒、環(huán)保、易回收、質(zhì)感柔軟、硬度可調(diào)、著色便捷、物理化學(xué)性能好、適應(yīng)多種加工工藝等顯著優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用過程中，TPE材料也存在一些不足之處：

（1）物理性能會隨溫度上升而下降，塑性形變增大；

（2）當(dāng)纏結(jié)點不足或纏結(jié)點不是結(jié)晶相時，耐溶劑性較差；

（3）某些TPE材料在加工前需要進行干燥處理；

（4）制品價格較高。基于熱塑性彈性體的以上缺陷，相關(guān)技術(shù)人員仍在不斷研發(fā)及改進。

5.結(jié)語

然而，現(xiàn)有TPE材料的某些性能無法達到汽車零部件實際應(yīng)用中的高要求，如耐熱性、耐壓縮性、耐久性等，這激勵了全球技術(shù)人員對TPE材料的功能性研究持續(xù)活躍，新品種TPE及其復(fù)合材料不斷涌現(xiàn)并應(yīng)用于各領(lǐng)域。從合成技術(shù)和加工工藝方面考慮，TPE材料的未來發(fā)展方向包括：

（1）研究對TPE進行化學(xué)交聯(lián)改性的新方法。

（2）開發(fā)不同材質(zhì)TPE材料的復(fù)合成型技術(shù)。

（3）將納米技術(shù)與TPE材料應(yīng)用相結(jié)合。

（4）開發(fā)可回收再利用的新型TPE材料等。隨著輕量化材料的不斷開發(fā)及改進，熱塑性彈性體在汽車領(lǐng)域的使用將進一步降低系統(tǒng)成本、提高部件性能、減輕整備質(zhì)量等，為汽車輕量化營造輝煌未來。