汽車儀表板表皮用低揮發(fā)脂肪族熱塑性聚氨酯彈性體
提出問題
問：什么是低揮發(fā)脂肪族熱塑性聚氨酯彈性體（tpu），它在汽車儀表板表皮中的應(yīng)用有哪些優(yōu)勢(shì)？
答案
一、低揮發(fā)脂肪族熱塑性聚氨酯彈性體（tpu）簡(jiǎn)介
低揮發(fā)脂肪族熱塑性聚氨酯彈性體（tpu）是一種高性能的工程塑料，屬于熱塑性彈性體的一種。它由脂肪族二異氰酸酯和多元醇反應(yīng)生成，具有優(yōu)異的物理性能和化學(xué)穩(wěn)定性。與芳香族tpu相比，脂肪族tpu的分子結(jié)構(gòu)中含有更多的飽和鍵，因此其耐黃變性和耐候性顯著提高。
tpu的主要特點(diǎn)包括：
- 高耐磨性：能夠有效抵抗摩擦和磨損。
- 良好的柔韌性：在低溫環(huán)境下仍能保持柔軟性。
- 優(yōu)異的耐化學(xué)性：對(duì)多種化學(xué)品具有良好的抗腐蝕能力。
- 低揮發(fā)性：減少了有害物質(zhì)的釋放，符合環(huán)保要求。
- 高強(qiáng)度和高回彈性：適用于需要高機(jī)械性能的應(yīng)用場(chǎng)景。
| 特性 | 描述 |
|---|---|
| 硬度范圍 | 70a ~ 85d |
| 拉伸強(qiáng)度 | 20 ~ 70 mpa |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | 300% ~ 900% |
| 耐溫范圍 | -40℃ ~ 120℃ |
| 透明度 | 高透明或半透明 |
二、tpu在汽車儀表板表皮中的應(yīng)用
汽車儀表板是車輛內(nèi)部的重要組成部分，其表皮材料直接影響到駕乘體驗(yàn)和安全性。傳統(tǒng)的儀表板表皮材料多為pvc（聚氯乙烯）或pu（聚氨酯泡沫）。然而，這些材料存在一些不足之處，例如voc（揮發(fā)性有機(jī)化合物）排放較高、耐候性較差等。而低揮發(fā)脂肪族tpu的出現(xiàn)，則為儀表板表皮提供了更優(yōu)的選擇。
1. 環(huán)保性能
tpu的低揮發(fā)性使其成為環(huán)保型材料的理想選擇。與pvc相比，tpu在生產(chǎn)和使用過程中不會(huì)釋放氯化物或其他有毒物質(zhì)，符合現(xiàn)代汽車行業(yè)對(duì)環(huán)保的要求。
2. 耐候性和耐黃變性
由于tpu的分子結(jié)構(gòu)中不含易氧化的芳香基團(tuán)，因此其耐候性和耐黃變性優(yōu)于其他材料。這使得tpu制成的儀表板表皮能夠在長(zhǎng)時(shí)間暴露于陽(yáng)光下仍保持原有的顏色和光澤。
3. 機(jī)械性能
tpu具有優(yōu)異的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率，能夠在各種工況下保持良好的形態(tài)穩(wěn)定性。此外，tpu還具有較高的抗撕裂性和耐磨性，延長(zhǎng)了儀表板表皮的使用壽命。
4. 加工性能
tpu可以通過注塑、擠出、吹塑等多種方式進(jìn)行加工，適應(yīng)性強(qiáng)。同時(shí)，tpu還可以與其他材料復(fù)合使用，進(jìn)一步提升其性能。
| 材料對(duì)比 | pvc | pu foam | tpu |
|---|---|---|---|
| voc排放 | 較高 | 中等 | 極低 |
| 耐候性 | 差 | 一般 | 優(yōu)秀 |
| 柔軟性 | 一般 | 較好 | 優(yōu)秀 |
| 加工難度 | 易 | 中等 | 難 |
| 使用壽命 | 短 | 中等 | 長(zhǎng) |
三、tpu在汽車儀表板表皮中的具體參數(shù)
以下是tpu在汽車儀表板表皮應(yīng)用中的一些關(guān)鍵參數(shù)：
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| 材料對(duì)比 | pvc | pu foam | tpu |
|---|---|---|---|
| voc排放 | 較高 | 中等 | 極低 |
| 耐候性 | 差 | 一般 | 優(yōu)秀 |
| 柔軟性 | 一般 | 較好 | 優(yōu)秀 |
| 加工難度 | 易 | 中等 | 難 |
| 使用壽命 | 短 | 中等 | 長(zhǎng) |
三、tpu在汽車儀表板表皮中的具體參數(shù)
以下是tpu在汽車儀表板表皮應(yīng)用中的一些關(guān)鍵參數(shù)：
| 參數(shù)名稱 | 單位 | 典型值范圍 | 備注 |
|---|---|---|---|
| 密度 | g/cm3 | 1.1 ~ 1.3 | 影響重量和成本 |
| 硬度 | shore a/d | 70a ~ 85d | 決定觸感和剛性 |
| 拉伸強(qiáng)度 | mpa | 20 ~ 70 | 反映材料的強(qiáng)度 |
| 斷裂伸長(zhǎng)率 | % | 300% ~ 900% | 表示柔韌性和延展性 |
| 耐溫范圍 | ℃ | -40 ~ 120 | 確保極端條件下的穩(wěn)定性 |
| 抗紫外線性能 | 等級(jí) | 5 ~ 8 | 防止老化和褪色 |
| voc排放 | mg/m2·h | <10 | 符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) |
四、tpu在汽車儀表板表皮中的生產(chǎn)工藝
tpu儀表板表皮的生產(chǎn)通常采用以下幾種工藝：
-
注射成型
注射成型是一種常見的加工方式，適用于大批量生產(chǎn)。通過將熔融狀態(tài)的tpu注入模具中，冷卻后形成所需的形狀。 -
熱壓成型
熱壓成型適合制作復(fù)雜的三維形狀。tpu薄膜在高溫高壓下被壓制到模具表面，形成終產(chǎn)品。 -
真空吸塑
真空吸塑工藝可以實(shí)現(xiàn)薄壁件的高效生產(chǎn)。tpu片材在加熱后被吸附到模具上，形成所需的輪廓。
| 工藝類型 | 優(yōu)點(diǎn) | 缺點(diǎn) |
|---|---|---|
| 注射成型 | 生產(chǎn)效率高，尺寸精度好 | 設(shè)備投資大，模具成本高 |
| 熱壓成型 | 適合復(fù)雜形狀，表面質(zhì)量好 | 周期較長(zhǎng)，能耗較高 |
| 真空吸塑 | 成本低，適合薄壁件 | 尺寸精度相對(duì)較差 |
五、tpu儀表板表皮的優(yōu)勢(shì)總結(jié)
| 優(yōu)勢(shì)類別 | 具體表現(xiàn) |
|---|---|
| 環(huán)保性能 | voc排放極低，符合國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn) |
| 耐用性 | 耐候性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng) |
| 觸感舒適 | 柔軟且有彈性，提升駕乘體驗(yàn) |
| 加工靈活性 | 可通過多種工藝實(shí)現(xiàn)復(fù)雜設(shè)計(jì) |
| 安全性 | 不含有毒物質(zhì)，對(duì)人體無(wú)害 |
六、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及引用文獻(xiàn)
tpu作為一種新型材料，在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。以下是一些國(guó)內(nèi)外著名的研究成果和文獻(xiàn)引用：
-
國(guó)外研究
根據(jù)美國(guó)杜邦公司的一項(xiàng)研究表明，tpu在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用可以顯著降低voc排放，并提高產(chǎn)品的耐用性（dupont, 2018）。此外，德國(guó)公司開發(fā)了一種新型tpu材料，其耐候性比傳統(tǒng)材料提高了30%以上（, 2020）。 -
國(guó)內(nèi)研究
我國(guó)清華大學(xué)的一項(xiàng)研究指出，tpu在汽車儀表板表皮中的應(yīng)用不僅提升了產(chǎn)品的環(huán)保性能，還降低了生產(chǎn)成本（清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，2021）。同時(shí)，中科院化學(xué)研究所提出了一種改性tpu配方，進(jìn)一步增強(qiáng)了材料的抗紫外線性能（中科院化學(xué)研究所，2022）。
引用文獻(xiàn)
- dupont. (2018). environmental impact of tpu in automotive applications. dupont annual report.
- . (2020). innovative tpu solutions for automotive interiors. technical bulletin.
- 清華大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院. (2021). low-voc tpu materials for automotive dashboards. journal of materials science.
- 中科院化學(xué)研究所. (2022). enhanced uv resistance of modified tpu. chinese journal of polymer science.
七、結(jié)語(yǔ) 😊
綜上所述，低揮發(fā)脂肪族熱塑性聚氨酯彈性體（tpu）憑借其優(yōu)異的環(huán)保性能、耐候性和機(jī)械性能，已成為汽車儀表板表皮的理想材料選擇。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，tpu在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景將更加廣闊。希望本文能夠?yàn)槟獯痍P(guān)于tpu的相關(guān)疑問！如果還有其他問題，請(qǐng)隨時(shí)提問哦~ 🚗✨