热塑性聚酯弹性体的研究进展与应用(2)

2020-03-29 12:43

4.1 汽车配件

与橡胶材料相比,用TPEE 制作的各类汽车弹性,体制件具有更加优异的综合性能,耐高温、低温特性更好,特别是抗疲劳性能是其它弹性体所无法比拟的[16]。TPEE 在汽车配件中主要用于生产CVJ 防尘罩、转向器防尘罩、减震器防尘罩、安全囊壳体、牵引联结罩、发动机进气风管、汽车线缆、汽车卫星天线扣、门锁总成、门把手密封环、消音齿轮、管塞、堵塞、窗玻璃减震座、减震底盘、底盘耐石击涂层等[1,8,6,17]。目前,TPEE 最大的应用领域就是汽车行业[13]。 4.2 工业应用

采用TPEE 制作的软管内壁更光滑,壁厚可以更薄,使其更轻、更柔顺。用TPEE 可以制作输油管、燃气输送管、气动管线、盘管等。TPEE 性能稳定,可用于制备带编织层的液压管。优良的耐磨性和低蠕变性使TPEE 制成的传动带在很多地方可以代替织物-橡胶层压传动皮带[18]。TPEE 的使用,可以帮助驱动汽车组件(如促动器)、复印机等的机械齿轮更轻便、更强大、噪音更低且更耐用。此外,TPEE 还可用于在高温、腐蚀性化学品等复杂环境条件下的密封件、垫圈等。 4.3 轨道交通

TPEE 拥有优异的抗疲劳性、耐压缩变形性和耐环境侵蚀性,且载荷能力更高,在-40 ℃~150 ℃时,TPEE的性能可保持一致,在轨道减振、轨道与车辆的缓冲、减振等方面成功获得应用。

车钩缓冲装置是用于使车辆与车辆、机车与动车相互连挂,传递牵引力、制动力并缓和纵向冲击力的部件,其使用特性要求具有耐高速冲击或吸收储存加大冲击的能力,然而以往主要采用的钢质弹簧结构或橡胶缓冲器由于能量吸收能力等原因已不适应目前的高速铁路运输体系[19]。相比较而言,TPEE 缓冲件性能稳定,结构简单、用量少、质量轻,吸收率高、可显著提高缓冲容量,检修方便,能适应铁路运输重载、高速的需要。我国大秦铁路上的重载货车就采用了TPEE 缓冲器,性能相当稳定。当前TPEE 弹性体缓冲垫的主要代表为德国DUREL 公司生产的DFC-E100 型缓冲垫和美国Miner 公司生产的TF-880 型缓冲垫[20,21],我国时代新材料科技股份有限公司历经2 年的研发,获得成功,成为第3 家能生产该类型产品的公司。经各方面性能比较得出,时代新材TPEE 车购缓冲器产品的载荷和回弹性均优于国外样品。

TPEE 所生产的铁路枕木垫已在国内地铁、高铁投入使用[22]。铁路枕木垫位于铁轨和铁路枕木之间,它的使用有效地降低和缓冲了火车高速通过铁轨时所产生噪音、热量、高速震动和冲击,保护了路基和轨枕,延长扣件系统使用寿命并保障轨交运行时的乘坐舒适性。与传统橡胶垫板相比,TPEE 制成的铁路枕木垫

采用了全新弹性模式,同时运用屈挠和压缩两种变形提供双重减振效果,TPEE 铁路枕木垫较低的动/静刚度比使其具有优良的减振或隔振性能,而且TPEE 枕木垫制品使用寿命超长[23,24],据估计,其使用寿命周期大致相当于4个橡胶垫,3 个EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)垫或2 个TPU 垫。此外,TPEE 用于WJ-8 型弹性发泡垫板、高速车一系减振垫以及货车旁承磨耗板也呈现出非常好的使用效果。

4.4 运动休闲、家具

TPEE 可以用作运动鞋底的柔软嵌入物、环状绑带和透气内衬。滑雪板鞋跟和系带等配件的生产可以用TPEE 代替其他材料,凭借低温下优异的耐冲击性和柔韧性,DuPont 公司还开发出用于滑雪靴轴环和滑雪鞋鞋底的TPEE 产品。此外,TPEE 还可用于户外运动的防寒防护服以及高尔夫球运动制品等。

TPEE 制成的床垫弹簧,在产品使用周期内富有弹性而且无需担心变形问题,并可以根据个人身形的不同而使床垫弹簧形成不同的弯曲程度,令消费者更舒适。DuPont 等公司在座椅的坐垫和靠背采用弹性面料,并通过加入TPEE 材料,赋予了弹性背网和动态悬挂控制系统弹性和耐用性,极大提升了座椅的舒适程度,以及无拘无束的活动能力,可随人体姿态变化随意弯曲,使用寿命同时还得到了延长。 4.5 电子电气

可用TPEE 制作手机键盘、天线壳体和密封件等。日本Shuehiro 公司利用TPEE 生产周期短、质量轻的特点,代替传统的硅橡胶制作遥控器按键,取得理想效果[25]。用TPEE 制作手机天线护套的手机发出的电波对大脑影响小,使用安全。在电子电气领域,TPEE 的一个重要应用是用于生产电缆。由于具有卓越的耐油性、耐化学品(包括油脂)性,优良的绝缘性能耐电晕性,出色的低温柔韧性,以及比PP、PE(聚乙烯)和PVC(聚氯乙烯) 更耐高温等特性[26,27],TPEE 适用于多种商业应用领域,从小家电到吊桥电缆,都可使用。DuPont 公司产品Hytrel 在横贯大西洋的光纤电缆及其他海上领域已应用数十年之久。TPEE 用于线缆制作,在获得很好强度的同时,线缆的绝缘层和护套可以做得更薄,因此,TPEE 也经常被选用于生产更细小的绝缘电缆,质量小、成本低、弯曲半径小,有利于在狭小的空间内进行布线。 4.6 高分子改性剂

TPEE 还是很好的高分子材料改性剂,柔韧性好,熔体稳定性高、黏度低,可用于提高材料的高、低温冲击强度,柔顺性和共混体系兼容性[28,29,30]。TPEE 与PET、PBT共混可提高韧性,促进结晶,改善熔体流动性;与PC共混,可提高低温冲击强度,改善耐环境应力开裂性能;与软质PVC 共混可提高室温柔顺性,改善低温性,提高抗挠曲性;与ABS 共混可提高韧性,改善耐候性、耐油性;

与PP 共混可提高韧性,改善表面极性,提高与涂料的结合力。 4.7 其它

TPEE 还可用于食品的存储、包装材料以及用作医疗器械材料等。如DuPont 公司产品Hytrel 用于Niagara Foot 假肢设计[31],全球首家为手动轮椅生产轻质紧凑型手柄驱动附件的厂商NuDrive 也在手柄驱动附件生产中设计采用了TPEE 材料[32,33]。

5 结语

TPEE 作为TPE(热塑性弹性体)的一种,是一类综合性能优异的工程弹性体,其全球消费量以每年8 %左右幅度在增长,速度显著超过整个TPE 行业的平均值。我国作为一个飞速发展的新兴经济体,TPEE 需求量更是以超过10 %的速度增长。然而,目前我国TPEE总体生产规模较小,品种不够丰富,产品质量还需要不断提高,各种因素导致国内TPEE 在很大程度上还依赖于进口。而且,随着国家一系列新的经济发展战略和政策的出台,对轨道交通等行业的发展提出更高、更快和更迫切的要求,TPEE 市场将持续向好。因此,我国必须加大对TPEE 的研究

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