汽车密封系统用高（回）弹性Santoprene热塑性硫化胶（TPV）

刘明，译

(沈阳第四橡胶股份有限公司，辽宁 沈阳 110021)

0 引言

热塑性弹性体（TPE）是一类具有橡胶和热塑性塑料综合优异性能的材料，例如具有优异的压缩永久变形性能而显示出很好的密封性，另外，还具有普通热塑性塑料那样的可加工性能。而热塑性硫化胶（TPV）就是制备出的TPE一个分支。TPV可以通过动态硫化方式制备出来，而橡胶则是在热塑性聚合物中硫化而聚合物则是在温度升温过程中进行相近的混合（混炼）或素炼。TPV的弹性，拉伸性能和硬度的控制则是通过较硬的热塑性聚合物相与例软的橡胶相比较的变化来实现的。大家都知道TPV具有普通硫化橡胶优越的密封性能，优异的物理性能，很好的耐高温性能和优异的耐化学品性能。鉴于这些优越性的表现，Santoprene热塑性硫化胶（TPV）已经成为了适于各式各样汽车密封应用的多用途材料了。TPV在汽车密封领域的应用，包括玻璃、雨水流道胶条（H型密封条），动态密封件，车头（罩）通风格密封件和车窗上部密封镶条等。（Santoprene是美国Exxon Mobil Chemical公司的产品注册个商标）Santoprene TPV基材料密封系统连续地增长，与普通的热固性基材料密封系统相比具有许多的优越性，例如，无需进行硫化就可以加工，还有与其它热塑性聚合物的共挤出能力不仅降低了成本，还获得了许多有益的性能，例如有低摩擦力高光滑（泽）的表面，耐划痕和耐擦痕。TPV的加工费用要明显的低于热固性橡胶，例如，生产和制备TPV基风雨密封条的工厂只需要大约可对比的EPDM生产线空间的1/3左右，降低了设施和总计费用。与热固性EPDM相比,TPV可以降低材料的密度,使设计最优化，它可以以更薄和更轻型材结构制备出具有同等压缩负荷变形的产品部件。例如，采用Santo prene热塑性硫化胶（TPV）制备出的汽车风雨密封条可以比用EPDM制备出同样的产品重量轻20%，还有，TPV在生产和制造产品过程中，由于产品的胶边和碎屑都可以进行熔化并重新模压，故不会产生废料。总之，用TPV在生产汽车风雨密封条时可以把废料率降低50%。由于TPV在生产产品过程中不用硫化而消除了热硫化过程可以在生产过程中降低50%能源消耗。在汽车玻璃（雨水）流水槽系统，现在的发展趋势是从安装（雨水）流水槽到框架嵌入玻璃的方式，已经惹人注目地提升了材料性能要求。除了要改善密封性能，还期待汽车玻璃框架的设计要降低噪音、降低振动，防止外面的（雨）水和灰尘侵入，同时还传递出优美的外观美学感受。汽车风雨密封条（件）的设计因而要求采用能够提供优异的弹性，耐紫外线、耐老化、性能稳定的材料。典型的机动车辆是每辆采用多达17 kg的EPDM橡胶。而具有优异弹性的高性能热塑性硫化胶（TPV）为替代较重的EPDM（不只如此），达到车辆轻量化提供了唯一的可能，在本文中我们证明和确认了所设计完成的一种新型高（回）弹性San toprene热塑性硫化胶TPV E400产品系列的某些关键特性与性能，可以满足汽车密封系统的产品性能的诸项要求。

1 San toprene高（回）弹性（HR）热塑性硫化胶TPV E400的物理和弹性性能

San toprene高（回）弹性热性硫化胶（TPV）规格系列已经开发出来，获得了优异的弹性性能，很好的物理性能并具有易于加工的特性。表1列出了Santoprene 121-60E400和已商品化的邵尔A硬度60、TPV规格为121-58W175热塑性硫化胶的物理性能。新型的TPV材料表现出了优秀的拉伸强度和伸长率性能，还有很不错的压缩永久变形性能，有相近的硬度指标，121-60E400硫化胶表现出相当高的拉伸断裂强度，100%定伸应力和较低的压缩永久变形。另外，Santoprene HR级硫化胶在高温下浸泡在ⅠRM903号油后，溶胀降低很明显，在ⅠRM903号油降低了胶料的溶胀则表明热塑性硫化胶（TRV）具有很好的耐油性能。

表1 Santoprene 121-60E400和121-58W175的热塑性硫化胶的物理性能

*如适用，应在注压机扇形注口2.0 mm注压片上测其试验结果，拉伸强度、伸长率和拉伸应力应在其流动方向上测定，系采用Exxo Mobil 公司的试验方法完成的试验结果，可能与ASTM和1或ⅠSO试验方法不完全一致。

图1和图2将新型Santoprene121-60E400和当前商品化级热塑性硫化胶TPV121-58W175的不同批次性能进行了对比。San toprene121-60E400与121-58W175硫化胶相比，前者具有在70 ℃温度下优异的拉伸、变形和压缩变形性能和较高的（丢）洛氏（durometer）硬度。通过细心地调整热塑性硫化胶（TRV）组份，San toprene E400系列可以在更高的硬度值下达到了更好的弹性性能。另外一个能够决定汽车密封应用材料性能的重要材料参数就是在时间和温度作用下的保持密封力。最理想的是能有更高密封保持力就是保持密封性能。图3则对121-60E400和121-58W175硫化胶的密封保持力进行了比较。而Santoprene 121-60E400则表现出更高的密封保持力，甚至经过24 h后，数据证明改善了密封性能。

图1按修订的TPE-0053方法，50%应力（应变），70 ℃×24 h在应力（应变）下经2 h冷却在测定前经30 min松弛后测定的San toprene121-60E400硫化胶的拉伸变形以及按ASMD2240规定测定的（丢）洛氏（durometer）硬度。

图3将新型的121-60E400 级热塑性硫化胶和商品级121-58W175硫化胶的耐紫外线（UV）性能进行了对比。121-60E400型按照SAE J25217规定试验，在2 500 kJ/m2强度UV暴露下,表现出较低的颜色变化。另外新型121-60E400具有优异的加工性，与其它商品化的Santoprene TPV品级加工性能相同。例如，在采用传统的风雨胶条密封件挤出设备加工时，San toprene121-60E400型的表面粗糙度与121-58W175的相似，（参见图4）。新型Santoprene高（回）弹性型硫化胶与121-58W175型相比，具有较高的熔体黏度，但表现出相似的挤出能力，因而Santoprene HR TPV在大部分应用场合都有望作为相似的加工窗口和最佳的选择。

3 热塑性硫化胶（TPV）应用小结和展望

Santoprene121-60E400热塑性硫化胶是国外有代表性的一种特殊配合新型高（回）弹性TPV可以满足下一代汽车密封系统的高弹性的要求。这种新型的TPV在高温时表现出优异的压缩永久变形性能，并显示出极佳的物理性能。

San toprene121-60E400型在与有相近硬度的商品化TPV比较时，表现出了相当高的密封保持力。这种新型的热塑性硫化胶在按苛刻的PV3307试验方法测定时，与已商品化的TPV相比前者下降30%的压缩永久变形。而新型San toprene HR TPV与其它TPV对比则表现出相当不错的耐紫外线（UV）性能和光滑的挤出表面。它们可以有很宽的加工窗口选择，可以在普通的挤出设备和注压设备加工制备出成品，San toprene HR TPV在许多应用都有优秀的用武之地，在要求有杰出密封性能的场合，例如可以做玻璃雨水流道胶条（H型密封条），动态密封件、车罩通风格密封件、密封套（罩）和车体车窗密封镶条，以及车用压缩导管等密封制品。新型的San toprene HR热塑性硫化胶无疑有效地缩小了普通热固性EPDM和TPV之间差异的空白，同时提供和释放出了现今所有TPV的优势和性能。

自前在国内也有许多制造商和厂家开发出了性能优异的热塑性硫化胶（TPV）广泛用于汽车行业例如东莞市炬烨塑料科技有限公司生产的TPV系列产品，易于焊接，可重复使用，耐臭氧，耐天候老化，优异的拉伸强度，高韧性和高回弹性，优异的电绝缘性，可在-40～+120 ℃温度下使用，产品应用于汽车配件，汽车密封条，高压点火线，防尘罩，进气管，通风管，缓冲气等。广东弘超橡塑实业有限公司也是一家热塑性硫化胶（TPV）制造商，其 牌号RAⅠDFLEX系列就是广泛用于汽车密封系统，汽车罩盖、发动机舱内零部件、汽车密封条，密封件，其洛氏硬度在50～65之间，拉伸强度48～61 MPa，拉断伸长率在670%～240%，撕裂强度19～23 kN/m，都达到ASTM相关标准要求，还有盛嘉伦橡塑（深圳）股份有限公司、深圳塑源实业有限公司，都有TPV系列产品则不一一说明，总之高性能的热塑硫化胶（TPV）在汽车行业表现出辉煌的前景。