汽车吸能缓冲块的原材料结构与性能的研究

陈龙

摘 要：汽车在发生碰撞时，部分零部件通过变形来吸收碰撞能量，以减小碰撞对车内人员或者行人的冲击。文章介绍了用于汽车吸能缓冲块的聚烯烃弹性体（Polyolefin elastomer，简称POE）结构与性能的研究。文章制备了高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）与POE熔融共混物，研究了POE含量对PE/POE热塑性弹性体体系中结构与性能的影响。

关键词：吸能缓冲块;聚乙烯;聚烯烃弹性体

1 前言

汽車的碰撞安全性能是消费者买车时关注的重点指标，汽车在发生碰撞时，部分零部件通过变形来吸收碰撞能量，以减小碰撞对车内人员或者行人的冲击。因此，设计合理的吸能零部件是车企在前期开发过程中需要重点考虑的，一般通过选择合理的材料和设计特殊结构，然后使用软件仿真分析得出最优结果。

本文介绍的吸能缓冲块，其原材料基体就是聚乙烯热塑性弹性体（简称PE/POE）。POE作为一种热塑性弹性体，是一种饱和的乙烯-辛烯共聚物。由于POE的内聚能较小，其表观切变粘度对温度的敏感性接近聚烯烃树脂，与聚烯烃树脂共混更容易得到较小的弹性体粒径和较窄的粒径分布，有利于基体树脂的加工性能和冲击性能的提高，显示了增韧增强的复合效应，吸能效果优异。

本文制备了高密度聚乙烯（HDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）与POE熔融共混物，研究了POE含量对PE/POE热塑性弹性体体系中结构与性能的影响。

2 实验部分

原料：高密度聚乙烯（HDPE，牌号2200J）、线性低密度聚乙烯（LLDPE，牌号7042）、聚烯烃弹性体（POE，牌号DF610）。

实验流程如下：

（1）转矩共混。将不同比例的HDPE（2200J）/POE和LLDPE（7042）/POE分别在转矩流变仪中充分混合，转速为40RPM，温度分别为170℃、165℃和175℃。

原料配比：HDPE（2200J）/POE=100/0、85/15、75/25、50/50、

25/75、0/100;LLDPE（7042）/POE配比同上。

（2）压制成型。分别将HDPE（2200J）/POE和LLDPE（7042）/POE混合物在压机上压制成型，模压压力为10MPa，压机三个板的温度分别为175℃、175℃和180℃。

（3）制样。用制样机制成哑铃状样品。

（4）拉伸实验。使用万能电子材料试验机做拉伸实验，拉伸速率50mm/min。

3 POE含量对PE/POE共混体系拉伸性能的影响

从图1可以看出：随着POE含量的增加，POE/HDPE（2200J）共混体系的拉伸强度逐渐降低，当POE含量在0-15%之间时，拉伸强度下降比较快，当POE含量在15-50%之间时，拉伸强度下降比较平缓，当POE含量在50%以上时，拉伸强度的下降速度又相对较快。另一方面，随着POE含量增加，断裂伸长率不断升高，而在POE含量在0-25%之间时，断裂伸长率增加迅速，而在POE含量在25%以上时，断裂伸长率增幅相对变小但仍然平稳增长。这说明POE含量在15%到50%之间时，POE对HDPE材料的增韧效果较佳。

从图2可以看出：无POE时，LLDPE本身的断裂伸长率就非常大，而随着POE含量的加入，断裂伸长率仍然不断提高，说明POE的加入有提高其伸长率的作用。同高密度聚乙烯一样，随着POE的加入，其拉伸强度开始降低。当POE含量加入在0-25%之间时，拉伸强度下降比较平缓，而当POE含量在25-75%之间时，拉伸强度的下降速度快，当POE的含量高于75%时，拉伸强度又平衡了下来。从断裂伸长率和拉伸强度综合考虑，说明POE在共混体系中含量在0到25%之间时，增韧效果较好。

4 结论

通过制备不同POE含量和不同牌号PE的PE/POE热塑性弹性体共混体系，研究了不同含量的POE、不同牌号的PE对PE/POE共混体系的影响。我们发现，POE含量在15%-25%时，对PE/POE热塑性弹性体体系增韧效果最佳;且相同POE含量下，LLDPE/POE比HDPE/POE共混体系的增韧效果好。该试验结果对吸能缓冲块的选材和配比具有指导意义。