隨著特種橡膠在汽車上應用越來越廣泛,未來特種橡膠橡膠的發展,除了重視國產化外,還要積極創新開發新型產品。業內專家提出,今后應針對特種橡膠自身性能的缺陷,通過技術創新,加快產品性能改善,才能縮短與國際先進技術的差距,適應汽車行業的發展。
新工況呼喚特種膠
汽車特種橡膠主要應用于變速箱、發動機、燃油、傳動、空調系統,可以滿足高性能、低能耗、低排放、低噪音與超長使用壽命的要求,用量不斷增加,汽車用橡膠的膠種也將向具有優良性能的特種膠方向發展。
據介紹,隨著汽車向高性能、低油耗、低排放與低噪音、超長使用壽命的方向發展,汽車的結構和工況條件發生了變化,原有裝置性能提高,增加了排氣凈化、燃油噴射、渦輪增壓等新的裝置,應用其中的膠管材料必須能夠承受較高的溫度,普通的天然膠、丁苯橡膠和順丁橡膠等都無法滿足高溫條件下的使用要求,必須采用耐高溫的特種橡膠材料。
同時,汽車燃料也多樣化,高芳烴含量燃油、含醇混合燃油、生物基燃料、過氧化酸性汽油等在使用,燃料油中添加一定量的醇類物質,可以提高燃油辛烷值,但使橡膠溶脹嚴重,耐油性大幅下降,齒輪油中的添加劑極易造成膠料老化,導致密封制品變硬、彈性下降直至失效。
上海交通大學教授任文壇認為,在含氧燃科,生物柴油以及混合燃油系統中,傳統的耐燃油橡膠密封材料已不再適用,新型特種橡膠則可完美替代傳統橡膠。
性能缺陷有待改善
汽車特種橡膠的品種主要有氟橡膠、硅橡膠、丙烯酸酯橡膠、氫化丁腈橡膠等,雖然這些橡膠可以替代部分傳統橡膠,但在性能方面還存在一些缺陷,有待繼續攻克。例如,氟橡膠耐高溫和腐蝕性強,但其生膠黏度低,難以與其他物料混合配制;硅橡膠機械強度優異,但其耐油性和撕裂性能仍需改善。
任文壇表示,只有改善特種橡膠本身性能缺陷才能推進應用。硅橡膠需要提高拉伸強度、撕裂強度、耐油性能;氟橡膠需要改進耐低溫性能、低硬度、低粘度;丙烯酸酯橡膠需要提高耐低溫性能、壓縮永久變形性能。同時,在特種橡膠與其他材料的復合時,常采用納米材料作為特種橡膠補強填充劑,但納米材料在部分特種橡膠中不能以納米狀態分散,一團一團的聚集,無法正常應用。
此外,特種膠料在加工和使用過程中的環保問題,比如炭黑中的多環或稠環芳烴,無機填料、硫化活性劑中的重金屬,硫化過程的揮發物,橡膠中重金屬含量和芳香化合物含量的限制條件的提出,也是配方研究人員當前關注的重點。
自主創新開發新品
目前,國外出現了一些特種橡膠新品種,比如共聚型氟硅橡膠、氨類高含氟三元聚合型氟橡膠等。這些新型特種橡膠的應用前景非常廣闊,但受制于國外專利技術,國內還不能生產。
青島科技大學教授鄧濤認為,我國目前汽車專用特種橡膠的品種規格少,不能滿足汽車用橡膠的需求。因此,亟待進行技術創新,開發高性能的新產品。“我國新型特種橡膠的開發,需要更準確的設計手段和更精確的生產制造工藝,通過應用仿真技術,更準確的得到半成品膠料的性能和產品使用性能的關系,從而進行更優化的設計,大幅度提高產品的性能和研發效率。”鄧濤說道。
據了解,青島科技大學當前也在開發NBR/EPDM共混改性材料,可耐高低溫、耐油、耐臭氧性能。業內專家指出,我國車用特種橡膠研發之路還有很長,只有不斷通過技術創新和產品創新,才能減小與國外的差距。未來,橡膠并用、橡塑并用改性可以作為特種膠發展的方向,如NBR/PVC、FKM/NBR、FKM/ACM等,以此來彌補傳統橡膠的缺點,擴大應用范圍。