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摘要：研究車窗導槽以EPDM作為基材，接角采用TPV為材料的應用。在應用的過程中，通過科學的方法來改善提高其連接強度并試驗驗證有效性。試驗結果表明，選用合適的TPV牌號，制定科學的工藝參數以及設計合理的接角結構可以有效提高TPV和EPDM的接角強度，滿足在車窗上的使用壽命。
三元乙丙橡膠（EPDM）具有傳統橡膠的柔軟性、彈性，還具有良好的耐候性。可在-60℃~135℃的范圍內長期使用。同時還具有優良的機械性能如抗疲勞、抗撕裂及耐酸堿、耐臭氧等優點。為滿足不斷增長的綠色環保及可循環利用的需求，TPV慢慢開始扮演重要的角色，并在某些領域開始取代EPDM。未來TPV市場主要受以下因素驅動：一是汽車輕量化的需求。對于目前的汽車行業而言，減輕車體質量以及提高燃料利用率迫在眉睫，因此質輕且性能優異的TPV成為制造商們的之選。二是TPV可循環利用。目前有關汽車用可循環材料的法律法規將逐步規范，監管力度不斷加強，而綠色環保、可循環利用的TPV正是汽車制造商們的球星。EPDM主要在化學特性上比TPE優越，耐油，耐老化性很強，而這些是TPE的弱項。但是TPE在機械性能上比EPDM略優，TPE的伸長率和抗撕裂性比EPDM要好。一些整車廠開始在車窗導槽上推行EPDM作為基材，TPV作為接角材料的設計要求。然而它們畢竟是兩種截然不同的材料，本文重點研究在開發過程中如何提高兩者的粘結強度的實踐，分享經驗教訓。
1 問題概述
1.1 兩種材料的特性闡述
三元乙丙橡膠，簡稱EPDM，由乙烯、丙烯、二烯烴共聚而得到的彈性體。EPDM具有良好的電氣絕緣性能和耐電暈性能；優良的機械性能，拉伸強度、抗撕裂強度；耐熱水和水蒸氣性能好，可以抵抗熱、光及臭氧。
熱塑性硫化彈性，簡稱TPV，包埋在熱塑性基體內的化學交聯（硫化）橡膠，類似于熱固性橡膠，但又像熱塑性塑料一樣可進行熔融加工；細小顆粒狀的橡膠均勻分散，因而具有良好的拉伸強度；鎖定形態可提供穩定的物理特性；其主要的優點有：性能增強，熱封性能持久且成品部件更加美觀；部件/系統成本降低，加工過程簡化且設計靈活，因此制造商能夠制造復雜的部件；擁有可持續發展的機會，減輕部件重量，可在使用壽命結束時進行回收利用和可持續制造。
1.2 產品在實際生產過程中遇到的問題
TPV是EPDM和PP/PE通過動態硫化共聚而成，具有塑料的加工性能和橡膠的物理化學性能。EPDM分子間是通過化學鏈聯結成一個三維空間網型大分子，形成交聯，即化學交聯；TPV分子鏈的運動受到周圍分子的羈絆和限制，即物理纏結。EPDM的分子鍵能大于TPV分子間的作用力（范德華力），EPDM的交聯強度也要大于TPV的纏結強度。
假設以下三種材料組合的接角接觸面積均相同，微觀的看就是接觸點相同，因此可以把交聯點和纏結點看做接觸點間的作用力。
當基材或接角料為TPV時，假設EPDM組分含a，PP/PE組合含b，總量為a+b，由于同一接觸面積，則基材或接角料為EPDM時，總量也為a+b。
從接角材料組合的設計上分析，EPDM+EPDM接角強度，TPV+TPV的組合其次，EPDM+TPV的組合強度。
此外，在脫模、包裝、物流運輸、裝配的過程中，產品的接角很容易受到拉力、擠壓而開裂。如果我們想降低開裂的風險，我們就應該增加接角的強度并且設計改變接角的應力點。
2 優化措施
2.1 選用優質性能的接角材料
JSR EXCELINK 具有較低的密度0.88~0.90g/cm3；較高的熔體流動速率和非常好的注射模壓性能；具有高光澤度并且通過模具的皮紋可以有效得控制光澤度；具備非常好的耐候性且不起白霜和色差。
韌小編注：JSR 1703B是低摩擦規格，硬度15秒，約71A左右，融指@2.16KG，約是5，@5kg，約是60。拉伸強度約在6MPa。JSR的接角TPV，有個特色是，流動性非常的好，但缺點是機械性能略低，壓縮變形也略差。
2.2 優化注射工藝參數
通過加工烘干設備將料溫從250℃提高到280℃。
韌小編注：關于這個加工溫度，小編存在疑問，JSR的接角料，流動性是相當的好，使用這么高的溫度，會有2個問題，①是有飛邊，②是收縮痕厲害，不知道作者廠家是如何解決的。
2.3 接角結構造型上的優化
接角的初始設計的結構是EPDM擠出條和TPV接角的截面是平面接平面，在實際生產及使用過程中，發現接角的開裂位置正是從接角的橫截面開始的。通過力學分析，我們將接角的截面由平面改為臺階面，好處有兩點：（1）增加接角的接觸面積；（2）分散應力點。
3 實驗
3.1 耐氣候交變試驗
試驗標準采用大眾PV 2005-A。該試驗規范適用于對汽車零件，特別是連接件的質量的檢驗，采用循環氣候交變試驗，不僅對新零件，而且還對在樣品和批量產品檢驗時經過特殊預老化之后的零件進行質量檢驗。在此可判斷零件在承受氣候交變負荷時的性能。
試驗方法是將待試驗零件放入準備好的模擬氣候室內并在所要求的循環之后進行鑒定。
3.2 接角強度拉伸試驗
將接角從成品上截取下來，并兩端預留充足的長度；一端固定在基座上，另一端由夾頭緊固，試驗運行速度設置為200mm/min。
4 試驗結果
分別選取做了以上優化的樣品及不做優化的樣品各20件，通過溫濕交變和接角強度拉伸試驗驗證，不做優化的樣品開裂率達到80%，而優化好的樣品開裂率僅為5%。
5 結論
雖然EPDM和TPV結合的強度本身要比EPDM接EPDM和TPV接TPV來得弱一些，但在開發研究過程中，嘗試不同的優化方案：選取最合適的TPV原料、提高TPV料溫、接角強度起到幫助作用。
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參考文獻：
【1】 陳慶華，錢慶榮，肖荔人.EPDM/PP動態硫化熱塑性彈性體的研制及應用[J].工程塑料應用，2002（05）.
【2】 梁誠.熱塑性彈性體生產現狀與發展趨勢[J].石油化工技術經濟，2005（01）.
文章來源：庫博標準汽車有限公司 施君逸