汽车用橡胶配件的进展.docx

陈运熙汽车用糠胶配件的进展 99汽车用橡胶配件的进展陈运熙(北京糠腔工业研究设计皖100039)1汽车用橡胶配件鼍况1000多种，规格有8000多个。每辆车平均有11汽车工业与镰胶棚品工业的关系100200种。200-300个橡胶配件，用胶量20 汽车工业已成为我国国民经济的支柱产 -40kg不等常用胶种有14种之多。业。其发展影响并带动相关产业特别是零配件 以掳国几种汽车为铡，每辆汽车橡胶配件 工业的发展。其中与我们有关的橡胶制品工业 及混炼胶用量如表1所示。我匿汽车历年橡胶 是一个重要组成。同时零部件工业的发展及整 用量如表2所示。各种橡胶在几种汽车中的单 体水平也制约着汽车工业的发展。车用量如表3所示(根据中国汽车配件公司资据有关资料统计，1998年我国汽车产量为 料)。 1627万辆；1999年预计产量为170万辆，保有 Iz汽车对挂胶密件的要求 量约为1460万辆；2000年产量璜计为180万汽车橡胶配件在汽车行驶中除受应力、应 一200万辆。保有量约为1500万1600万辆。变作用外。还需经受高低温，接触燃油、润滑油、 有关专家指出，汽车工业投资1，相关工业需要投资27才能实现同步发展。汽车橡胶配件在衰1车胶岛件夏露蓐较甩量 汽车工业中占有非常重要的位置，其产品性能 好坏、质量高低直接影响着整车质量。为适应 汽车工业的发展国内外均投入了大量的资金 和人力对汽车用橡胶配件从材料、产品结构、装 备、加工工艺等方面进行大量的工作并取得了很大的进展。据资料统计。包括轮胎在内的橡胶产业，年 耗胶量的70是用于汽车工业。从橡胶用量看，60用于轮胎，40用于制品。汽车用橡胶注；表中鼓宇不包括轮聃、腔f、胶带的用度量。制品按其使用部位可分为发动机部分，车身部分和底盘部分三大块。主要产品有胶管、胶带、衰2中一汽车驶配件的蠢奠用量骨架油封、减震块、皮膜、密封胶条、胶板雨刷胶条、各种胶粘剂和密封腔等。其中有些零件是年份嚣F嚆掣磊瓣与汽车行驶安全有关的至关重要的部件，如制1990501147554201807361319959020250站7038305740动软管、刹车皮膜、刹车片等；还有是功能性都1999件如骨架油封、各种燃油管、减震块及保险杠(预计)170382501806290419041等。目前国内汽车用非轮胎橡胶配件约有挂：衰中用量不含轮胎。衰3国产汽车与引进汽车中主要橡胶消耗量kS辆注：1)包括轮胎用胶量；2)不包括轮胎用胶量。99全国橡胶技术研讨会论文集液压油等各种介质，经受天候老化及振动的考 体；不同胶种之同并用及复合，如NRBR、 验。随着汽车工业的发展、汽车的高速化及社 NBRCR等作为新材料或改性材料，大量用于 会环保对尾气排放的限制，噪声等公害问题的 制造汽车配件，以满足汽车对橡胶配件多方面 提出，对橡胶配件的要求也日益提高。橡胶配 性能要求。 件除应具备一定的物理性能外，要求耐高低温、汽车橡胶配件用弹性体主要有天然橡胶、 耐油，保证在一54135空气中及一40 合成橡胶和热塑性弹性体三类。 149油中能长期使用。此外。还要求耐夭候老211天然橡胶 化、抗震，具有较好的动态疲劳性能和耐久性， 由于其优良的弹性及物理性能，到目前为 保证汽车行驶里程不低于10万km。 止仍是汽车橡胶配件的主要胶种，在我国其耗胶量占全部汽车橡胶配件耗胶量的500,6以上。2汽车用橡胶量件的进晨主要应用是各种减震制品、刹车皮碗、皮膜等。21汽车橡胶配件用橡胶及弹性体为降低成本，改善性能。很少单独使用，一般并 近年来汽车橡胶配件用橡胶及弹性体的发用部分普用合成橡胶，如NRaR，NRSBR等，展有以下3个特点。 我国天然胶产量有限，目前5006靠进口。 (1)合成橡胶在汽车配件中消耗比例呈上212合成檬胶升趋势。以我国为倒，汽车配件中合成橡胶与是汽车配件中发展较快，更新换代最快的 天然橡胶的比例90年为1：2，95年为1：15。一部分。主要用于制造各种传动带、软管、密封 预计到2000年将达到1：1。这主要因为天然件、膜片等部件。世界主要合成橡胶生产厂及 橡胶资源有限同时合成橡胶比天然橡胶有更好 生产能力如表4所示。我国几种合成橡胶历年 的耐高温、耐油及天候老化等性能。产量如表5所示。目前我国规模较大的合成橡 (2)车用橡胶配件中，使用合成橡胶的品种胶生产厂有14家，总生产能力为817万吨近年增加，并开发出许多性能优秀的新品种。年。居世界第4位。 近年来氟橡胶、氟硅橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、氢 汽车用几种主要的特种合成橡胶近年发展 化丁脯橡胶等特种合成橡胶在汽车配件中得到情况如下。 日益广泛的应用。在汽车上的应用已成为这些(1)丁腑橡胶。以耐油著称，耐热、耐老化 胶种的主要市场。性能优良。是在中等温度下(使用温度为一40(3)复合高分子材料的应用越来越广泛。12012)应用最广的一种耐油橡胶，也是汽车配 橡塑并用如NBRPVC胶料、TPO热塑性弹性件的主要胶种，主要用于制造各种耐油软管、衰田外主曩合成腔生产厂囊生产生力kt年陈运熙汽车用橡胶配件的进展 101表5如年代我目合成攮胶产量万t密封件及膜片。在日本70的NBR是用于汽国外对于耐油翻品要求标明其耐热及耐油 车工业，目前我国汽车工业丁腑橡胶用量约占等级。耐油弹性体日前惯向于按SAE J200分 总消耗量的22一30。类体系进行分类。如图1所示。耐热等级是根 1980年由德国拜耳公司首先开发出氢化据在适当温度下热空气老化70 h后拉仲强度 丁腈橡胶使丁腈橡胶使用温度提高到150变化率不大予30，伸长事变化不大于50。 170且具有较好的低温性能，耐臭氧老化性硬度变化不大于15度(邵尔A)的指标迸行 能、耐硫化氢。老化后好的屈挠性能及好的性能分类；耐油等缓则是根据在一定温度(一般到 平衡。HNBR首先在汽车工业中取代CR用同150)下在IRM 903油中浸泡70 h的体积膨步带取得成功。在同样的运转时间内其使用强胀作为指标。 度可比CR带提高40，在相同的使用条件下 (2)氯丁橡胶。具有优良的耐热、耐天候老 可比CR带长100000kin的耐久性。目前在轿化性能及良好的桔结性能，是汽车配件用橡胶 车中广为使用。传动带制造商力图进一步将其的主要品种之一。主要用途是翩作软譬、同步 用于v带、风扇带及交流电机传动带等方面，带、风扇带、雨刷、防尘罩及胶粘剂。目前杜邦 估计很快会扩展到公共汽车、摩托车等车辆。公司有30多个品牌，电气化学公司有20多个 我国HNBR处于试用阶段，目前吉化公司研究 品牌。我国有干胶9十品牌和胶乳10个品脾， 院成功的用钯系催化剂成功地试制出饱和度有长寿化工总厂、青岛化工厂、山西省化工厂3 90的HNBR。相当于瑞翁公司zepol 2020L，家生产。总生产能力28万吨年。 已用于制造汽车密封。(3)聚丙烯酸膏橡胶。具有优异的耐油(特目前，国外丁腈胶品种牌号达370多种，总 别是含极性瀑加剂的齿轮油、发动机油及汽车 生产能力为522万吨年，我国品牌只有30多 液压油)、耐臭氧和耐热性能。使用温度为150 种，有兰化和吉化两家生产，总生产能力约为2 180C，仅次于氟橡胶和硅橡胶。主要用于发 万吨年。最近，兰化又准备进口一套15万吨 动机驱动系统密封件如曲轴油封及各种油管，年装置，这样，我国丁腈胶生产能力将达到3近年来汽车行业需求逐年增加。我国目前由北 万35万吨年。京化工研究院及成都科技大学研究开发23 种聚丙烯酸醇橡胶，并已投入批量生产但产量不大质量不稳定。 据报导，fl本合成糠胶公司开发了一种新型JSR-FR橡胶，藏化后对氯化燃料稳定性达 到氟橡胶水平，耐热性能优于氯醚橡胶，耐臭氧 性能相当于聚丙烯酸醵橡胶，耐油密封性能相 当于NBR。 j(4)氯醚橡胶。具有优良的低温柔顺性耐 侯性、耐油性及低的气体透过性。主要用于膜 片、燃油软管、液压软管。国外有瑞翁公司、 Daiso公司和Niplooni Zeon公司三家生产。中 国有武汉有机化工厂和沧州化工厂少量生产。圉1耐油j惟体按sE 2分类情况品种有均聚强一种，共聚型2种。由于硫化时。_-_，I-_l_-_-_-一一一，t糕良99全国橡胶技术研讨会论文集放出的Ha对模具有腐蚀，在配方上应给以注 体。目前，广泛用于制造汽车保险杜和仪表盘。 意。由于其优良的耐气透性，可望成为轮胎气 国内由北京化工研究院等单位研制开发的 密层的良好材料。 TPO业已工业化生产并用之于汽车工业。此 (5)乙丙橡胶。具有优良的耐天候老化、耐外，由孟山都公司开发的NBR改性PP的共混 热、耐臭氯及电绝缘性髓。广泛用于汽车工业。 料，商品称为Geolast的耐热热塑性弹性体；杜 主要用于门窗密封胶条、加热器水管、电缆护邦公司开发的Hytrel属同类材料，可耐热、耐套、刹车软管、皮膜、传动带等捌品，并大量用于 油、耐燃料，使用温度为一50-135。 制作TPO热塑性弹性体。世界乙丙橡胶总生 22汽车橡胶制品 产能力约为l万吨年。我茸乙丙胶一直处接产品结构及汽车糠胶配件可分为以下几 于以进口为主的局面，仅兰化及北京化工研究 类。近年来，汽车用橡胶配件从材料、结构及加 院有过小批量生产，1991年吉化引进日本三井 工工艺等方面均有很大进晨。- 石油化学公司技术，形成2万吨年生产能力， 22。1汽车用糠致软蕾 有5个二元乙丙和19个三元乙丙腔的牌号。燕橡胶软管主要用于输送燃料、油、水、空气 山石化集团公司也计翅建立40万吨年乙丙及传递动力。主要有燃油管、加油管、动力控制 胶生产装置。 管、铆动软管、油冷却器管、离合器管、捧气管、(6)硅橡胶及硅氟椽胶。硅橡胶有优异的 空气导管和水管等，大多数是外径雪5355 耐高低温性能，可在一一250下使用，但不 的三维弯管。由于汽车行驶时的振动及冲击， 耐油。氟硅橡胶兼具氟橡胶和硅橡胶二者优 不仅要求耐热、耐油、耐老化而且要求柔软。为 点。可用于作发动机系统密封件，如曲轴后油 适应汽车对胶管多种性能要求，胶管主体材料 封，隔膜及排气管件等。一种与三元乙丙橡胶 由单一胶种发展到由23种材料组成。如液 共混料称为SEP的材料，在任何温度下使用寿 压油冷却器管、发动机油管由单一的NBR发展 命都比单用三元乙丙胶有大幅度提高。通过加 到内层用NBR，外层用CR，为进一步改进耐热入专门的添加荆。可使驻F获得最佳综合性性，目前很多车辆已发展为内层用ECO,FKM能。 或ACM外层用CSM，E(=o；同时NBRPVC、 (7)氟橡胶。以耐高温及耐介质性能优异EPDM及TPO等材料可用于不同的软管。如 驰名。主要用制造发动机部位密封件、输燃油 TPE，可用于一些不十分重要的空调器软管。 软管及零件。日本50的氟橡胶用于汽车工 补强层材料用芳纶、短纤维、聚醋、尼龙等材料 业。我国有上海有机合成研究所及晨光化工研 以减轻质量提高强高。此外，包括制动管、燃油 究院生产。为适应汽车燃油结构的变化，氟橡管、加热管和冷却水管。树脂管的产量比倒已占 胶新品种不断被开发。如荚国3M公司研翩成 到将近50，也是发展的趋势。以短纤维补强 功的耐燃油(包括古20乙醇和液化气的燃 的胶料通过特制机头挤出成型弯管的技术由孟 料)用Fluorel 2182氟橡胶；FKM-542具有同样 山都公司开发并已得到实际应用。我国汽车软的性能，且对高压蒸汽稳定I英国Dowty公司 管制造也已取得很大进展，并开始使用ACM、 开发高含氟量的Fluorolxm 97110氟橡胶，其制 腿M、HNBR等新型材料，如蒸汽管开始使用 品可在一152强度下使用，对汽油、脂肪 E00，液压管已开始应用HNBR。CSM。散热器 烃及臭氧有很高的稳定性；日本Doikin公可开 腔管中EPDM将逐步让位于EPR等。发的Perfluorogum氟橡胶低温性能嚷显改进，222胶带硫化胶可在一25下使用。胶带主要用于动力传递，品种有同步带、v 213热塑性弹性体带、多楔带等。其中同步带首先由Uniroyil一 此类材料近年来发展很快，它具有橡胶的家工厂于1946年制造成功，GM公司60年代 弹性和塑料的加工性能而受到汽车工业的欢中期开始使用。由于与曲轴及分配轴同步，噪 迎。典型的品种是孟山都公司首先开发并工业声低、磨损小、质量轻、柔性好，行驶时可多轮选 化生产的TPO,EPDM改性聚烯烃热塑性弹性择而受到重视。近年发展很快日本70轿_一J陈运熙汽车用糠腔配件的进展 103车、欧洲80轿车使用同步带。它由橡胶和织 封公司、武汉东森密封件公司等引进国外先进 物模压而成。胶料一般用CR，但已逐渐被 技术，并投入正常生产。我国密封件质量可望 I-INBR取代。因后者比前者具有更好耐热性 有大的改观及提高。 及更好的性能平衡。可在一40150C下正常工 225胶粘拊度密封胶 作。目前，日本90、欧洲60的同步带是用1996年我国汽车用般粘剂总消耗量是3 HNBR翻造。HNBR巳开始在v带等其它胶 万吨年，其中用量最大的是PVC热熔腔，沥青 带中使用，并用于客车、摩托车等车辆中。此 底攮皎和氯丁胶粘剂；分别为1万吨：0：8万吨 外，也有用耐热性比CR好的CsM，H，DM作和d7万吨；年预计汽车用腔粘剂密封胺 胶带的。 需求量为45万砘。此外，还有丁基密封艘带、 223藏曩御品 聚氯膏、聚丙烯葭醣、童温藏化硅穗胶，但用量。用于减疑汽车振动和噪音，改善汽车操纵很步。稳定性、安全性和舒适性。这类产品要求具有 226其它翻品， 优良的阻尼、减震性能。良好的动态性能和耐久包括内饰翻品：汽车保险杠、雨焉等。以雨 性。产品种类繁多有发动机前后悬置垫、笼馨 尉为由如是爱t何翟按雾j投入人力较多的个 支撑座，挠性联轴节及各种衬套等，形式有角柱 产品。主要是噪声、除水功能，减少牵擦力等问 型。园柱型、圆筒型及复合型。所用材料仍阱天 题，从产品结构、胶料、工艺等方面进行了大量 然胶及其并用胶料为主，为追求更好的耐热、耐 工作。取得较大进展。如用EPDM，VMQ，NBR 老化性能。已开始使用IIR、EPDM、GPO等合 取代CR，以改进老化减少摩擦；其次对材料进 成橡胶。试图取代NR。但由于动态疲劳性能 行表面处理、改进配方也是研究的热点。如对 差，其用量只占很小的比例。EPDM胶条表面涂一层含氟材料或在表面进z24密封翻品行卤化处理(涂层厚度约5一lO_c)，胶料中加固 这类产品包括三部分：骨架油封、往复密体润滑剂等都是比较薪的方法。此外，甩TPE 封及各种垫片；刹车皮瑰、皮膜；门窗密封作内饰板、灯座，TPO作保险杠、仪表板都巳广胶条。其作用是防止体系流体泄漏及外部杂质 泛应用。 进入体系。对保证发动机及各部件正常运转起 着极其重要的作用。由于发动机温度的提高及3汽车蠢发皇件发晨势油中添加剂增加，产品要求有优良的耐热性能 由于汽车市场的激烈竞争，汽车的高速化、 及耐油性能，如骨架油封以往大量使用NBR， 舒适、安全、低成本、节能、环保等各种问题都成 目前巳被AcM，FKM，VMQ及HNBR所取为各大汽车公司竞争的重点目标。进一步提高 代；制动皮膜以往多用NBR及NRBR并用胶 汽车橡胶配件耐高低温、耐老化、耐油(包括含 料，目前轿车中多用EPDM及SBR或NBR；尾 醇燃油及含各种摇加剂的润滑油)性能、动态疲 气排放器阀门膜片则用更耐热的FKM及 劳性能及降低成本乃是今后的发展方向。今后 ECO；防尘套主要用CR，EPDM；密封胶条多甩 发展的趋势是： EPDM及TPE取代CR；TPE因易加工，耐老(1)合成橡胶在汽车用橡胶翩品耗胶量中 化成为密封胶条的发展方向。 所占比重仍将加大，品种会扩大，汽车工业将是骨架油封是密封制品中要求较高、使用条 FKM，ACM，VMQ。HNBR等特种合成橡胶的 件荷刻。制作复杂的部件。国内外从胶料、产品 主要市场。针对汽车工业要求耐热、耐混合燃 结构以至密封机理均作了大量工作。从结构 油等性能要求。开发新胶种及对现有胶种的改 上，局部刻有各种花纹的流体动力