汽车用特种橡胶发展现状

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汽车用特种橡胶发展现状
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：
" r" c. T# Y- x: e9 ?; J9 Q0 f丙烯酸酯橡胶
' c1 e1 Q+ ?0 X/ y' C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。
/ V6 y9 |* ~; D# P. s- [+ z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
ACM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。
+ @5 C9 M, W$ ?氟橡胶
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。
9 ]2 p  l+ C$ o5 p! P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。
　　乙丙橡胶
1 s$ p) Y8 ]2 v. X, t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。
% V) W) E! ]. M, S. n% {  v' f20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。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。
! h$ g! V0 a' E. `+ A氢化丁腈橡胶
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。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。
- v  p' I5 d0 g: |: [2 p- [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。
热塑性弹性体
9 T  ~8 u; ?, E( `' o! k2 T, l* w3 e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。
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。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。
) F' h3 V9 Y: Q" ]　　硅橡胶
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。
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。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

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我也来个：
特种橡胶在汽车中的应用
西北橡胶塑料研究设计院 雷海军 武晶

特种橡胶以其特殊优异的性能於多个领域取代普通橡胶制品，尤其是汽车行业。根据汽车不同橡胶部件的具体要求，也要相应地选用不同的特种橡胶材料。

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汽车用各种高压胶管渐采用特种橡胶，以满足更高性能要求（相片提供：Goodyear）

用于汽车的橡胶部件很多，并在汽车系统中发挥着不同的作用，如胶带用于运动传输，密封件用于支撑径向或往复运动部件，垫片和O形圈用于密封油或燃油，胶管用于输送液体或气体，膜片用于控制流体或气体等。用途不同，对所用橡胶的种类、性能等的要求也不同。要根据材料的耐燃、耐油、耐热以及低温柔性和密封能力等来选择使用。有时，同一装置也可能选用不同的材料，主要取决于应用温度、燃油和油品的种类以及汽车的设计要求。

汽车发动机
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4 Q8 o& U( {( E! L8 l( n同步带

, G2 l1 L0 p0 ~( p同步带用于带动曲轴凸轮同步运转。同金属链条相比，同步带可以有效降低带与链轮的接触噪音，也不需要润滑，而且具有轻量化的特点。同时，由于其柔韧性，也可适用于多轴驱动。在曰本，有70%以上的小汽车使用同步带，在欧洲则高达80%以上。
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5 Z: ^& I  L2 R# `6 k以前橡胶同步带主要采用氯丁橡胶（CR）覆盖胶。而氢化丁橡胶（HNBR）具有更优越的性能，因此在汽车用同步带获得了更多应用。HNBR综合性能比CR优胜，在较宽的温度范围内具有稳定的复数模量、较好的低温性能、耐热和耐臭氧性能、优异的耐屈挠性能和良好的耐油性。
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在胶带功能试验中，HNBR同氯丁橡胶（CR）覆盖胶相比，在相同的运转时间下前者的耐热水平高出40°C。同时，HNBR的寿命是CR的2倍，耐久性超过了10万公里。
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: p0 v- H- c5 w密封件和垫片

密封系统主要用于阻止液体或其它材料泄露。有时用金属、塑料或织物制造密封件，但更多的是使用橡胶。当发动机和传动系统使用石油系列润滑油时，密封材料一般选用丁（NBR）、丙烯酸酯橡胶（ACM）、硅橡胶（VMQ）或氟橡胶（FPM）。
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% q9 ~' |# _/ K发动机用油要求寿命长、粘度低（节油）、高温下润滑平稳等，因此通常发动机油含有多种添加剂。NBR在净化剂、防老剂和抗磨剂环境中会受到严重破坏，而HNBR、FPM、ACM在高温下置于含添加剂的油中长时间浸泡後，还能保持较好的强度性能。尽管ACM的拉伸强度较低，但它在除磷酸烷基酯和环烷酸铅以外的所有添加剂中都能保持性能稳定。FPM的物理性能也不高，但它具有极好的耐热和耐油性能。HNBR在这几种橡胶中的拉伸强度最大，对各种添加剂的抗耐性也是最好的，只有二硫代磷酸锌对其有轻微的影响。

, u9 y, [) T4 X" @' Q2 T* ^& M长期以来，汽车行业一直用NBR和软木橡胶制造发动机用的垫片，但现在以使用ACM和VMQ为主，以满足耐热、密封能力和压缩耐久性的要求。在正常条件下，VMQ比ACM的低温屈挠性和耐热性要好，但VMQ在机油中长时间浸泡後会显着软化，相比之下，FPM和ACM则无劣化现象。
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机油散热器胶管和空气输送管

* }5 S8 w6 k! l( L  l润滑油散热器胶管和机油散热器胶管曾以内层胶NBR、外层胶CR为主。为了改善耐热性，还曾选用过氯醚橡胶（ECO）和氯化聚乙烯（CM），现在广泛使用ACM和AEM。空气输送管和进气管必须具有良好的屈挠性、耐候性、减震性、耐真空塌陷性和耐油性。多种弹性体（如CR、NBR/PVC、EPDM、ECO、CM、ACM）和热塑性弹性体（如聚酯、聚丙烯与EPDM的共混体）被选用于该用途，乃基于不同的车辆有不同的设计要求。

7 R3 ^- J2 \& r9 \0 s- |' x/ k燃油系统和液压系统
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燃油系统用胶管

8 g2 Y- ]9 O( `2 e, C& r; {燃油系统一般由油箱、过滤器、泵和连接管组成。燃油输送管可由钢、热塑性塑料（一般为聚胺）或补强橡胶制成。

1）燃油胶管

目前有两种供油系统：化油器和喷油泵。化油器系统用胶管一直是以NBR或NBR/PVC（PB）作内层胶，CR作外层胶，直到芳香族组分含量高的汽油投入使用後，情况才发生了变化。芳香族组分含量高的汽油会引起内层NBR龟裂，把液体NBR用作不抽出的增塑剂可解决这一问题。
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  _  Y4 l+ f* T! W由于发动机室的温度升高了，燃油胶管的外层胶已从CR变为氯磺化聚乙烯（CSM）或环氧氯丙烷―环氧乙烷―烯丙基缩水甘油醚（GECO）的三聚物、增大GECO中的烯丙基缩水甘油醚（AGE）的含量可改善GECO的耐臭氧和耐热性能。GECO现在广泛用作燃油胶管的外层胶，与CR和CSM相比，它经试验油抽提後仍具有优异的动态耐臭氧性能。
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在燃油喷射系统中，目前主要用两种类型的胶管：油泵和喷油阀之间的高压胶管、调压器和油箱之间的低压胶管。高压胶管的内层胶采用FPM，因为它具有低的汽油渗透性，良好的耐氧化汽油性和优异的耐热性。低压胶管的内层胶用FPM或HNBR。同FPM相比，HNBR的燃油渗透性较差，但价格低。和NBR比较，HNBR在氧化汽油中浸泡试验後拉伸强度则较高，且具有良好的综合物理性能。
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  N# b6 J7 F& v9 Q) v2 m9 Q2）注油口胶管
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连接加油口盖和油箱的注油口胶管一直用PB制造。最近开发了FPM三聚物内层胶，GECO外层胶的注油胶管，进一步降低汽油渗透性。在挥发物管理条例愈来愈严格的情况下，这一点至关重要。
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; K% @, y1 ^& g2 F" M" Q+ a. @3）挥发胶管

6 h* w/ U% e( ]& f8 T挥发胶管与化油器燃油系统用胶管所用的材料相同，即一般用NBR作内层胶，CR作外层胶。
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4）控制胶管（连接真空控制阀和吸气岐管）

控制胶管用3种橡胶材料，根据使用温度而定。随工作温度的提高，材料从NBR/CR变为GECO直到ACM。已开发出了新型ACM胶料，具有良好的综合物理性能。
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燃油系统用密封件和膜片
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燃油泵膜片是化油器系统中典型的燃油泵结构件。膜片要承受发动机产生的热影响，因此不仅要求在汽油中具有良好的耐久性，同时必须具有较高的耐热性。曾经使用的材料有NBR和PB，现在已开始改用HNBR和FPM，因为需要耐氧化汽油，对于密封件而言，NBR、PB、HNBR和FPM都可用于减震器、绝缘体和油封，至于选用哪种材料则要根据具体使用温度而定。

液压转向系统用橡胶制品
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% Q! {/ x* E9 X0 _# p  g9 ]3 O# n液压转向系统有两种胶管：油泵和变速箱间的高压胶管；变速箱与油箱之间的低压胶管。过去两种胶管都分别以NBR和CR作内层和外层胶。低压胶管的内层胶现在使用ACM或CSM，以提高其耐热性，由HNBR内层胶和CSM外层胶组成的新型高压胶管比过去的胶管耐热性更好。

空调系统用橡胶制品
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% B! O3 u3 N% Y9 `9 r9 O当制冷剂为CFC12时，胶管的内层胶为NBR，外层胶为CR。现在制冷剂和润滑油产生了变化，要求使用更好的材料，而且胶管由两层变为三层。内层具有高耐热性和低渗透性，中间层具有低渗透性，外层具有较高的耐热性和耐候性。现时使用的胶管为PA与EPDM共混胶，IIR和EPDM或改性PA共混胶，IIR和氯化IIR（CIIR）三层胶管。
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  c& b5 Z' w6 C: F空调压缩机密封件用橡胶材料，需要有较高的耐溶剂性，既要耐CFC-12又要耐HFC-134a，没有一种单一的橡胶材料可同时耐两种制冷剂，但共混材料可满足这一要求，这种材料被称为RBR（耐两种制冷剂的材料）。

1 `$ V; D. p* a. H4 Y汽车工业对各种零部件提出了越来越高的要求，具有耐热、使用寿命长、低渗透性、高耐磨性的特种橡胶在汽车行业将获得曰益广泛的应用。

BLADDER

我就不来了。。。纯粹的来学习，提前声明不是灌水啊。我不乱灌水很多年。