我国汽车用橡胶制品发展面面观 - 产经纵横

车用橡胶需求呈现新趋势

　　随着汽车市场的升级换代和国产品牌的兴起，我国汽车工业正处在提速换档时期，其变化主要表现在以下三方面：
　　一是在确保车辆安全、可靠、舒适、豪华的前提下，进一步延长汽车的使用寿命，并实现所有配件(包括橡胶件)的免维护已经成为车企的目标，这对橡胶制品的性能和质量提出了更高的要求。
　　二是汽车对环境的污染源来自废气排放的毒性物质(例如烃类、氧化氮、一氧化碳等)和燃料的渗漏(燃料中的碳氢化合物散发到大气中)。为减少对大气的污染，目前主要采取的措施是使用更清洁的燃料和安装催化转换装置。然而燃料升级会导致发动机周围温度有所上升，从而对车用橡胶制品的耐油、耐热性能提出了更高要求。
　　三是随着发动机室的小型化，其周围的环境温度将愈来愈高。这就要求车用橡胶制品必须具有更强的耐高低温性能。
　　由于汽车工业的上述变化，原来采用通用橡胶制造的配件已经不能满足要求，而必须采用特种橡胶来替代。
　　目前，在一些中高档轿车中，除密封条外，已经有很多橡胶配件采用ACM、氟硅橡胶、AU和ECO制造。

国内车用橡胶制品尚待提质升级

　　改革开放三十多年来，我国国产车用橡胶制品行业的整体水平有了大幅提高，基本满足了汽车工业的需要。但由于受原料、模具加工和执行标准偏低等因素的影响，我国汽车橡胶产业在产品品种、品质和使用寿命方面与国外先进水平相比尚有差距。
　　1.油封。油封是一种高技术含量的精密橡胶零件，也是汽车中最主要的密封件。近年来，随着车体的轻量化、行驶的高速化、发动机室的小型密集化，润滑油的温度愈来愈高，轴的线速度也愈来愈快。例如，气阀瞬时温度已普遍超过300℃、油封后部的工作温度也要求在250℃左右，曲轴后油封的线速度已在20米/秒以上。
　　通过技术引进和产品结构调整，我国油封工业加快新技术应用和新产品开发，产品性能、质量和品种有了较大幅度的提高，特别是技术含量较高的汽车发动机、变速箱油封方面，FKM、ACM、HNBR、聚四氟乙烯油封及复合型特殊油封在制造技术上有了明显进步。
　　目前，我国汽车用油封从结构上正在向外露、半外露骨架和复合结构方向发展。在性能上正在向高速、长寿命、耐高温、耐多种介质方向发展。从材料上正在向FKM、ACM、HNBR、VMQ等胶种发展。其中流体动力油封是高速油封的发展方向。这种油封是在密封唇上刻上各种花纹，其沟槽能将渗漏出的油由花纹“泵回”油腔。流体动力油封唇部的花纹已由原来的斜纹(单向)、螺纹(双向)向“八”字形、正弦波形、凸台形、块状形、网状交叉形和三角形等方向发展。由于流体动力油封的密封性能好、可适用较大的轴偏心量，因此可用于线速度高、摩擦条件苛刻、热载荷大、轴偏心量大的部位的密封，且使用寿命较长。
　　未来油封的发展趋势是复合型油封，即采用铝骨架粘合氟橡胶，使用注射硫化工艺制作而成的整体油封。例如聚四氟乙烯组合油封，就是在油封唇口部位贴合聚四氟乙烯片，在聚四氟乙烯片中添加玻璃纤维、石墨、二硫化钼等。
　　2.密封条。汽车上使用橡胶密封条的主要作用是起密封、减振和装饰作用。防止外部的风、雨、尘土等有害物质侵入车内，减小汽车在行驶中门、窗等部位产生的振动，以保持车内的乘坐舒适性和清洁性，并使被密封部位装置的工作环境得到改善，工作寿命得以延长。
　　汽车密封条按功能可分为车窗、车门、顶棚防水、装饰和镶嵌密封条，汽车橡胶密封条主要采用EPDM及其并用体系，以及热塑性弹性体制备。为适应引进轿车的需要，相关企业还开发了多种材料、多种硬度、多种结构的复合挤出密封条，以及以橡胶植绒密封条、表面涂覆有机硅涂层或PU涂层密封条为代表的车窗密封条。
　　据不完全统计，我国生产汽车密封条的厂家有近百家，但只有少数企业具备橡胶、塑料和植绒复合生产密封条的综合生产能力，可以给整车配套密封条的企业则更少。
　　总体来看，我国汽车用橡胶密封条生产能力处于过剩状况，供大于求，但轿车用密封条仍有一部分需要进口。国外产品内在品质好，外观漂亮，密封效果上乘，使用寿命高，而国内产品耐老化性能、耐磨性及外观欠佳，特别是复合型变截面异型密封条和多方向橡胶植绒条还需要进口。
　　3.胶管。汽车胶管在汽车底盘、发动机和车身三大系统中起着输送油、气、水及传递动力的作用，是汽车的重要零部件。汽车胶管主要包括刹车制动软管、空调器管、散热器管、燃料油管、动力转向管、输油管、液压管、异型胶管等。主体材料一般采用NBR、CR、氯化聚乙烯(CPE)、氯磺化聚乙烯( CSM)、EPDM、ECO和HNBR及它们的并用胶，骨架材料一般为维纶、聚酯帘线等。成型工艺多为硬芯法、软芯法和无芯法三种。
　　目前，我国汽车胶管的生产在规模、品质、品种、能级和系列化配套能力还有提升的空间，尤其高档次的轿车胶管与国外产品差距较大，目前只能配套中低档胶管，像防抱死系统、转向系统等胶管则还需进口。
　　具体来讲，我国汽车胶管需要重点开发的品种主要有：耐新型燃料油胶管、薄壁纺织胶管、多通道异形胶管、动力转向胶管、高性能制动管、耐新型制冷剂软管、耐臭氧管、耐油管、耐热型胶管、减小制动管、离合器管等，压缩空气胶管的噪声也是胶管行业的研究重点。
　　4.传动制品。传动制品在汽车中起传递动力和速度的作用，一般分为三角带(即V型带)和同步齿形带两种。与金属链条传动相比，胶带传动具有噪音小、重量轻、无需润滑等优点。
　　汽车传动带主要有V带(包括包布V带、切割V带和多楔V带)和同步带。V型带在汽车上用于冷却风扇、冷却水泵及刹车压缩机、助力泵和空调转向装置等传动系统。
　　同步齿形带用于汽车发动机配气点火。其使用条件为速度高、传动功率大、温度高。我国轿车用传动带特别是同步齿轮带生产起步较晚，但经过多年的努力也开发了一些产品，基本上满足了轿车的需求。
　　发达国家传动带的生产已形成多品种、规格齐全的系列化产品。从发展趋势看，同步齿形带和多楔带比V型带处于优先位置。与国外先进产品相比，目前我国汽车V带和同步带的原材料还需要进一步的丰富，档次还需要提高，使用性能和使用寿命也有待改进。
　　根据对胶带的耐热性、长寿命要求，主要采用CR、CSM、CPE、HNBR和SBR等作主体材料。特别是使聚甲基丙烯酸锌均匀分散在HNBR中所获得的聚合物合金(ZSC)具有超高强度和优异的耐久性。
　　5.减振制品。随着汽车工业的发展，高档轿车生产数量增加，汽车用减振橡胶制品需求快速增加。据了解，一辆高档轿车上的减振橡胶制品高达60 件之多。
　　目前重点研究的橡胶减振制品有耐300℃高温的发动机垫与轴套液压减振器、电子自动控制液压减振器、扭转减振器等。液压减振器是通过橡胶弹性体密封流体(通常为不冻液，如乙二醇和丙二醇的混合液)，利用流体的液压支撑起缓冲作用的。扭转减振器主要用于缓和曲轴的扭转动作，所用材料正转向耐热性能和减振性能优良的EPDM和乙烯/丙烯酸酯弹性体。
　　我国汽车用减振制品今后的发展方向是标准化、系列化，重点是国外已成功应用的液压减振器和扭转减振器。开发新型减振橡胶材料，重点是进一步提高橡胶减振材料的耐热性，开发低动倍率、高阻尼的新型弹性体材料，大幅度提高减振橡胶制品的动态性能。
　　6.安全制品。汽车上的安全制品主要有制动皮膜皮碗和防尘罩等。我国汽车用制动皮膜(隔膜)、制动皮碗的产品性能基本上能满足汽车工业的要求。但随着汽车高速、安全、舒适性的进一步提高，还需以国外先进标准为目标，不断地提高产品的品质档次。
　　今后应重点发展采用氟硅橡胶、聚酯织物为骨架材料制作而成的轿车用供油压力调节器膜片。作为防尘罩用的材质，最重要需求就是耐候性好，而且要根据使用部位的不同提高耐屈折、耐油、耐磨特性。
　　制动气室橡胶隔膜广泛应用于各种类型重型汽车(载重货车、拖车、客车、军用车等)的制动系统、空气制动器、传递压力制动的关键部件，是关系到行车安全的橡胶制品，亦称安全元件。随着汽车高速、舒适、可靠性(安全)的要求越来越高，对汽车制动气室关键部件之一的橡胶隔膜提出了更高的要求。
　　据统计，在车辆正面冲撞时，安全气囊可以有效降低30%的乘员死亡率，并可有效减轻乘员在车祸中的受伤程度，已成为越来越多轿车的标准配备。汽车安全气囊是由带橡胶衬里的尼龙织物制成的，折叠起来大约只有5立方厘米左右，并且要求橡胶膜要尽可能的薄。在车辆发生碰撞时，安全气囊充气大约只需要0.03秒,且充气之后能有效地保持气压。这么高的充气速度,要求气囊具有很好的密封性能、弹性和抗老化性能才能满足事故状态下的需要。

ACM与CSM应用前景广阔

　　ACM是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体，具有耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线等性能，广泛应用于各种高温、耐油环境中，特别适用于汽车曲轴、阀杆、汽缸垫、液压输油管等，有“汽车胶”的美称。ACM 制品用于汽车工业的主要制品有轴封，包括前后曲轴、操作手柄、小齿轮、传动轴等，以及变速箱中活塞密封、立式离合器及变速箱手动操纵杆密封、阀杆密封、O型圈、油盘密封垫、支重轮密封、轴承防尘罩、气动刹车滑行控制密封、电绝缘制品（包括电点火电缆、火花塞套、散热胶管）等。
　　ACM生产与消费主要集中在西方发达国家和地区。由于汽车速度提高导致发动机室温升高，汽车配件的环境温度通常高达150℃以上。另外，含醇燃料和无氟冷冻剂的使用，对汽车配件的耐油性和耐化学品性提出了更高的要求。因此，以前用NBR和CR制备的传统配件已不能适应现代汽车的要求，正逐渐被性能优异的 ACM 所替代。据了解，国内主要轿车、客车和载重货车平均每辆消费ACM约10千克左右。
　　CSM 由低密度聚乙烯或高密度聚乙烯经过氯化和氯磺化反应制得,其着色、耐油、耐热、抗氧化、耐腐蚀、阻燃、耐磨等性能良好，用途广泛。目前世界上仅有美国、日本、俄罗斯和中国等少数国家建有生产装置。尽管CSM属小吨位橡胶品种，但由于性能优越和发展前景看好，国内已有多家企业计划扩建或新建装置。
　　CSM在国外已广泛用于汽车工业，随着我国汽车工业零配件国产化进程加快，CSM 在汽车工业的潜在消费量巨大。而目前国内生产能力不能满足市场需求，今后要加快非溶剂法合成CSM的研究，可以借鉴其他氯化高聚物的非四氯化碳溶剂研究与开发经验，加快环保工艺的研发。同时，更要加大应用研究力度，特别要加大在汽车领域的应用开发力度，在产品品牌上实现系列化、专用化、精细化、高纯化。

未来产品开发聚焦高性能、专用化

　　目前，我国汽车橡胶配件虽然在数量上能满足汽车生产的需要，但产品的高新技术含量较低，不能完全达到高性能汽车的要求。同时，专用橡胶的品种规格少，质量不稳定，工艺性能还需要提高，尤其是引进车型橡胶制品的国产化所需原材料更是缺少，只有靠进口来解决，且主要需进口ACM、EPDM、NBR、耐油性硅橡胶、丁基橡胶、热塑性橡胶和氟橡胶等7种橡胶。
　　我国汽车工业正处于上规模、上档次、上水平的高速发展时期，越来越多的高新技术和车用橡胶制品材料应用于汽车，特别是轿车的制造中。今后国内应充分利用萤石资源，通过引进国外资金和技术发展氟橡胶；在现有生产基础上，加大丙烯酸酯橡胶的生产与应用技术开发力度；利用中石油丁腈橡胶装置，开发高性能汽车橡胶制品专用丁腈橡胶；扩大氯磺化聚乙烯橡胶装置的生产规模，并尽快采用环保效果好的非四氯化碳溶剂或固相法生产工艺；加强硅橡胶、氯醇橡胶的研发。我国汽车用特种橡胶制品应当向高性能化、专用化和本土化方向发展。