车用TPO提高加工性能塑造完美外观半圆键

车用TPO：提高加工性能，塑造完美外观

车用TPO：提高加工性能，塑造完美外观 2011年12月03日 来源： 在2008年SPE的车用TPO全球会议上，可削减成本的新方法成为该会议的中心议题之一。这些新方法包括：减少混配工序，并建立模内着色和制品涂刷之间的联系。此外，茂金属TPO弹性体方面的新进展，以及PP和TPO 纳米复合材料的新型制备方法，也成为此次会议的亮点。新配方陶氏汽车的新型TPO将低光泽度与耐磨损性结合起来，可用于模内着色（MIC）成型汽车内饰件。陶氏的研究人员在报告中说，这种名为Velvex的先进增强型弹性体缩小了其模内着色在表面质量及耐久性方面与TPO表面涂刷之间所存在的差距。

图1 将原有TPO与陶氏的At-Press TPO混料系统混合，据说能够降低成本，使材料具备弹性的同时具备更好的尺寸和机械性能

据称，Velvex TPO具有非常均匀和较低的光泽度，其弹性模量类似于低光泽度的滑石填充TF-TPO和尼龙/ABS。不过，Velvex TPO的独特之处在于，弹性体与PP混合后形成了双连续相，能够生产低熔接缝制品，这一特点与纯PP相似。与此相反，弹性体（分散相）与PP（连续相）发生相分离的TF-TPO材料中，其制品的熔接缝则很清晰，并伴随有明暗相间的斑纹。陶氏展示了Velvex与TF-TPO二者之间在熔接缝上的明显区别。在抗刮擦性能上，Velvex TPO也优于TF-TPO。用一条1mm直径的触针以18N的载荷进行测试，Velvex表现出比TF-TPO更好的抗刮擦性能和弹性回复能力。在刮擦测试前，Velvex与TF-TPO的光泽度分别为0.9和1.3，刮擦后则为1.0和1.8。此外，Advanced Composites公司也开发出了一种新型TPO，该材料将高流动性和高熔体强度结合起来，能够用其发泡成型汽车门板和内饰件。该牌号为ADX-1047的TPO在使用化学发泡剂时，可达到A级表面标准，其流动性和物理性能都非常优异，发泡后的重量比采用通常的TPO混配物或PP反应器共混合金低30%。该材料的熔体流动指数为65，适于成型薄壁制品。

图2 Dow的Velvex TPO（右）比标准TPO（左）能够消除熔接缝

高效混配陶氏汽车的研发部门报道了At-Press TPO共混系统。该系统不仅能够节约生产成本，而且在改变材料的收缩性能、线性热膨胀系数（CLTE）、刚性、韧性以及耐热性等方面获得了更高的灵活度。该系统包括PP、功能性滑石母粒和一种茂金属催化的弹性体。根据配方设计，体系在成型设备内混合，并且在通常的成型条件下，滑石和弹性体之间分散良好。该At-Press工艺最初开发用于汽车外饰件的制造，现在，该技术已经在汽车内饰的应用上得到了广泛的认可。陶氏表示，该技术已经达到了颜色一致、低光泽、低气味、低有机物挥发、抗刮擦和消除斑纹等要求。与传统TPO不同的是，At-Press工艺具有优良的混合性能、成型重复性和均一的制品重量及收缩性。通过灰分燃烧，部件所含的滑石含量具有非常高的一致性，表明材料混合状况良好。一般来说，At-Press工艺的波动小于0.35%。在2007年，克莱斯勒和Flint Hills Resources（FHR）获得了Huntsman的PP业务，并联合开发反应器共混合金工艺来生产高性能TPO，以期在现有低温性能的基础上满足更多的应用需求，如头部冲击防护和安全气囊等应用，同时该体系的混配成本比普通TPO更低。由于克莱斯勒需要一种柔性模量达到1000MPa、密度更低、-40℃低温下保持柔韧以及弹性形变超过450%的材料。而FHR发现，将这些性能集中在一种材料上的唯一办法就是制造反应器合金。为此，FHR开发了AP7810-HS，其柔性模量为1053MPa，并具有-30℃的低温柔韧性。另外，该材料在成型时流动性极佳，且具有良好的抗刮擦性和优异的尺寸稳定性。弹性体的升级在此次大会上，来自陶氏弹性体的团队探讨了用于增强TPO性能的聚烯烃弹性体的最新进展，其中一个主题是用于热成型的柔性低光泽TPO片材的开发。该高熔体强度聚烯烃弹性体能够使TPO片材获得优秀的纹理重现性（grain replication），以及低于2%的60°光泽度。陶氏在报告中提到，在使用2.5-MFR的高熔体强度PP的情况下，只有该系列的3种弹性体能够使热成型过程中熔体下垂得到控制，并为片材产品带来低光泽度和良好的纹理重现性。这3种弹性体都是乙烯-丁烯聚合物，具有中等大小的拉伸粘度，以及小于0.5的MFR，他们分别是：Flexomer DFDB 1088 NT，熔点114℃，密度0.885g/cm3；Engage 7387，熔点47℃，密度0.870g/cm3；Engage 7487，熔点37℃，密度0.860g/cm3。

图3 与标准的滑石填充TPO（左）相比，Velvex（右）在18N载荷的抗刮擦实验中具有更浅的压痕

陶氏的上述３种材料都优于该公司的Engage 6386和Engage 8150弹性体——Engage 6386乙烯-丙烯弹性体，具有非常高的拉伸粘度，MFR小于0.5，熔点55℃，密度0.875g/cm3；Engage 8150乙烯-辛烯弹性体，具有较低的拉伸粘度， MFR为0.5，熔点56℃，密度0.870g/cm3。当加入抗刮擦添加剂以后，这3种材料的抗刮擦性能都可达到20N，而其光泽度仅有轻微增加。由于具有优异的低光泽度和抗刮擦性能，这类材料可以在不使用外涂层的情况下，满足2000kJ的耐候性测试要求。在另一个报告中，陶氏弹性体还介绍了其高抗冲性硬质TPO的发展情况。这类TPO材料是由乙烯-α烯烃（EAO）聚合物对滑石增强的PP进行抗冲击改性而制成的，在汽车应用领域的应用可以追溯到20世纪90年代，如今，这种材料已经在硬质塑料领域占据了统治地位。然而，在降低厚度并保持刚性不变的产品应用需求推动下，供应商开始致力于将材料的弯曲模量提高80%，同时不改变其低温韧性。提高材料的熔体流动性也有助于加工商设计制造出更薄的产品，因而这也成为一个发展趋势。此外，抗刮擦性是TPO制品在很长一段时间都要面临的问题，特别是TPO制品在装配线上安装时，这一问题尤其突出。因此，需要新型高性能PP抗冲击改性剂。预计到2009年年中，陶氏弹性体将推出其新的具有高熔体强度的乙烯-α烯烃聚合物，以改善材料在刚性和韧性之间的平衡关系。针对纳米PP的超临界流体加工工艺福特汽车公司旗下塑料集团的材料和纳米技术部使用了超临界流体（SCF）工艺来制造PP/粘土的剥离分散纳米复合材料。由于粘土的纳米片层之间具有很强的结合力，再加上粘土亲水而聚合物基体疏水的相反作用力，因此，很难获得分散良好的剥离型纳米复合材料。同时，聚合物的高熔体粘度也阻碍着粘土的分散。通过在挤出过程中使用诸如CO2或者N2的超临界流体，不仅可以使聚合物的熔体粘度降低，而且可以使粘土剥离成硅酸盐片层而有助于进一步分散。在温度和压力适宜的条件下，所谓“超临界流体”这些像液体一样的气体很容易溶解在聚合物熔体中。当然，超临界流体也会进入到粘土的硅酸盐片层之间，一旦体系的压力降低，超临界流体发生膨胀，就会使粘土剥离成具有纳米尺寸的片层。福特公司已经与Trexel合作，使用MuCell SCF专利技术来注塑和挤出成型轻质微发泡的PP和TPO纳米复合材料制品。新加工方法2008 Chevy Malibu车的双色TPO仪表板是由Faurecia Interior Systems、O’Sullivan Films和KTX Americas联合开发而成的。Faurecia改进了其模内压纹（IMG）工艺。模内压纹工艺是在模具中（来自KTX）进行TPO表面皮层的真空负压成型（来自O’Sullivan Films），接着采用聚氨酯现场发泡来进行表皮与硬质塑料衬底之间灌封。Faurecia在新的工艺改进中不仅减少了原来的加工步骤，而且可将部件重量减轻15%。该新工艺使用了O’Sullivan的双层压合TPO表皮，而底层则使用辐射交联聚烯烃泡沫来代替现场发泡聚氨酯。其中，TPO的层压过程仍然采用真空成型的方法，但是硬质衬底被用作助推塞。在成型期间，在衬底或皮层/泡沫压合层之间使用了胶粘剂。成型后，该部件被打上标签，并采用双色的水性涂料进行喷涂。 (end)

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