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汽车用特种橡胶发展现状9 G# V& q. i9 A( T2 S$ c0 A' ]
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由于汽车橡胶配件使用条件日益苛刻,目前许多橡胶配件已经由通用橡胶转用特种橡胶制造,现将汽车工业用主要特种橡胶品种分述如下:
4 J; D2 @) @5 S; M2 [ 丙烯酸酯橡胶
; d# P- M+ s( w& T 丙烯酸酯橡胶(ACM)具有优异的耐热性、耐油性、耐臭氧性和热稳定性,与氟橡胶、硅橡胶相比,其价格较为适中,而其耐热油和热氧老化性优于NBR,因此,近年来成为汽车工业着重开发推广的一种密封材料。该橡胶在汽车上主要用做耐高温油封、减震部件和液压胶管。主要密封制品包括曲轴前后油封、变速箱油封、气门杆油封和阀杆密封等。* s5 \' p U; N) i5 O a! S
我国近年来在ACM的研制开发方面也有一定进展,并建起了具有一定生产规模的ACM装置,其中有吉化公司有机化工厂和北京化工大学合作研制开发的年产500t生产装置,已于1995年初投入生产;另外由成都大龙实业公司研制生产的汽车用AR-100标准型ACM也投入了生产。此外,国内生产ACM的还有北京通县通运工业集团高分子材料公司和苏州助剂厂等单位。估计目前全国ACM生产能力有2000t/a,但实际产量不到千吨。我国ACM装置均没有达到经济规模,绝大多数装置处于试生产阶段,生产的ACM产品无论在数量上还是质量上均满足不了汽车工业的要求,因此,目前用于生产汽车配件的
- z& A) K- c o1 x' mACM基本上依靠进口。根据预测,2005年我国ACM需用量将达到0.8万t,2010年需求量为1.0万t,因此,ACM在我国尚属需要大力发展的特种橡胶品种。
8 w/ j% ?% N+ O% p* ?7 ^* V 氟橡胶4 G$ \+ o; z( v! M3 N% y4 Y
氟橡胶(FKM)是近年来汽车用特种橡胶中用量增长最快的胶种之一。世界上FKM生产能力为1.4万t/a,年产量约7000t,其中60%用于汽车制品。该胶与NBR相比,具有优异的耐高温性能、耐各种新型燃油和燃油添加剂性能及形状稳定性。FKM主要用于发动机阀杆密封、气缸套密封、离合器密封、空气滤清器密封、燃油泵密封及燃油胶管内层胶等。为适应汽车工业需要,近年来国外开发出了具有耐低温柔性、含氟量为30%~40%的磷腈氟橡胶,可在280℃下长期使用,另外还有耐H2S性突出的含氟醚橡胶等。0 T& m( ]% k, H5 L D6 B
国内FKM生产厂家有上海有机氟研究所(三爱富公司)和四川晨光化工研究院等单位,目前全国产量400t左右,基本上能满足国内需要,但与国外产品相比,品种牌号不如国外多,美、日等国均有60多个牌号,撕裂强度好,而且在生胶合成时就加硫化剂,因而工艺性能好,成品率高。为适应汽车燃油结构的变化,氟橡胶新品种不断被开发,如美国3M公
0 V5 m, ?! K1 N司研制成功的耐燃油(包括含20%乙醇和液化气的燃料)Flaorel 2182氟橡胶和FKM-542氟橡胶,且后者对高压蒸汽稳定;英国Dowty公司开发的高含氟量Fluorobon 97110氟橡胶,其制品可在-15℃~200℃温度下使用,对汽油、脂肪烃及臭氧有很好的稳定性。
8 }4 ]3 R+ g5 v 乙丙橡胶
, |4 ~; y6 B! n/ B 乙丙橡胶(EPDM)具有优异的耐热、耐臭氧、耐老化和电绝缘性,且易与聚烯烃塑料共混,已广泛用于汽车配件、防水卷材、电线电缆及塑料改性等众多领域。EPDM与丁基橡胶并用制造汽车内胎,可延长内胎使用寿命。由于用途广泛,在世界合成橡胶消费总量中,EPDM约占7%,其产耗量在合成橡胶中位居第三。在汽车用橡胶中,EPDM是耗用量最大的胶种,主要是制造门窗密封胶条、散热器胶管及其他零件。
$ d) j' Q4 n$ l$ [ 20世纪60年代,我国就开展了EPDM合成技术与产品应用研究,并建成了千吨级工业试验装置,但因技术水平不高,产品质量差,此产品满足不了国内需要,全部依靠进口。为满足国内市场对EPDM的需要,吉化公司引进了日本三井油化技术,于1997年建成2万t/a EPDM生产装置,该装置可生产24个牌号的EPDM产品。目前国产EPDM已开始在各种制品中推广应用。据有关资料预测,2005年我国EPDM需求量为6万t,2010年预测为9万t。据此情形,吉化公司的2万t/a装置还# c, L9 c6 {6 j& o9 w% P& l) M
难以满足将来发展的需要。
4 m5 X: y+ [" e3 m3 [8 ~, {1 }( n; d 氢化丁腈橡胶+ g# I& i% R; z# S, U8 ]5 U% e
氢化丁腈橡胶(HNBR)是将乳聚丁腈橡胶溶液在催化和高压下加氢而成的。它是国外20世纪80年代中期开发成功并投入批量生产的产品,目前只有日本瑞翁和德国拜耳公司生产。这种橡胶的特点是:耐热性能好,过氧化物硫化胶在160℃空气下可以连续使用1000小时以上,而NBR在150℃便失去连续使用价值;耐油性优异,耐燃油和掺醇燃油性能均大大优于相应的NBR及NBR与PVC的混合物;耐寒性优于NBR;耐臭氧老化性能及耐多种介质(热水、酸、碱、醇)性能突出;耐磨性与强度亦佳。由于HNBR上述一系列优越性能,在汽车厢橡胶制品中应用日益广泛,用量不断增加。主要用途是汽车同步带底胶、高性能v带底胶、汽车各种胶管内层胶及接触燃油的密封件等。虽然其价格较贵(约36美元/ks),但在高性能的产品中仍得到广泛应用。
# J) ?1 `6 U( n* F) \ 我国对HNBR的研究开发工作也取得了一定成果。吉化公司研究院和兰化公司研究院先后开发成功此胶,并通过了鉴定。据报道,吉化试制品各项性能已达到日本瑞翁公司生产的Zetpol 2020的水平。HNBR在特种橡胶中是最有发展前途的胶种之一,主要用于代替NBR、CR及FKM,其需求量将日益增多,目前国内消费主要依靠进口。
% e8 B8 N' ]/ ~ 热塑性弹性体
: P: |. z; n: x) a( n4 @ 热塑性弹性体(TPE)是近年来发展较快的一种新型高分子材料,它在世界范围内耗用量的增长速度远远高于通用橡胶品种,其原因是TPE兼有塑料和橡胶的双重特性,一方面它有类似硫化橡胶的弹性、强度及形变能力,另一方面又有类似于热塑性塑料的加工特性,可省去传统硫化橡胶加工的复杂硫化设备,因此,具有省资源、省能源及生产效率高的特点,加之废料可以回收利用,有利于环境保护,因此各国都对TPE的开发与应用予以高度重视。20世纪90年代,国外汽车上TPE用量增长较快,1995年每辆车用量近10kg,占汽车橡胶零件总用量的10%。TPE在汽车上的最大用途是密封条,因其具有与EPDM类似的性能,而且耐撕裂强度优于EPDN。同时,TPE在重量上又轻于EPDM,这一点正适合于目前汽车工业提出的轻量化目标。另外,TPE在汽车胶管防尘罩、各种垫圈、防护条及保险杆罩等零件中也有广泛应用。据国外资料报道,日本三菱公司用TPE材料Santoprene做汽车后挡板挡风密封材料比用橡胶节省成本5%~10%,而且可提高材料回收利用率及耐久性。
" D' a, ]: w$ Y# i" i2 X 国内轿车上所用的万向节防护套就是用进口的TPE材料(Santoprene)制造,此材料国内研究成果很多,但没有建设工业化装置的计划。从满足汽车工业及其他行业对TPE日益增多的需要考虑,应该建设TPE工业装置。国内吉化研究院和北京化工大学(与余姚化工厂合作)有少量产品出售。近期合成橡胶技术开发中心的市场调查表明,TPE有相当好的市场前景。& W. J S% x- o
硅橡胶0 {; L* V" O. v* c/ i# Q
硅橡胶(VMQ)具有良好的耐屈挠性、耐高温性、耐寒性及耐老化性,而且价格较FKM便宜,主要用于汽车凸轮轴、阀盖和油箱底壳静密封、各种耐油密封件、O型密封圈、衬垫和减震制品。是目前汽车上应用较多的一种特种合成橡胶。
, _" F/ Z% }! t) |# r, f# z& d! | 国内在VMQ开发生产方面做了大量工作,目前已具备一定生产能力。1999年我国硅橡胶产量为3800t。主要生产企业有:深圳石化精细化工有限公司、杭州永磷有机硅公司、吉化公司、晨光化工研究院、北京化工二厂和上海树脂厂等单位。国内产品一些牌号已达到国外同类产品水平,如无需二次硫化的硅橡胶、高抗撕硅橡胶以及各种混炼胶。国内产品
, c1 s( c K9 m; z与国外产品相比,主要是结构化控制程度差。特种硅橡胶(氟硅、磷硅、腈硅)既保持有普通硅橡胶优异的高低温性能,又增强了耐油性和耐热性,比氟橡胶加工性能好,国外已用于轿车气缸罩衬垫和耐热管内层胶,国内尚需研制开发此品种。9 M- j. Q/ c% {) ~) I
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