一文深度了解汽車防塵罩及材料需求
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,汽車已經(jīng)成為越來(lái)越多人的首選代步工具,汽車工業(yè)特別是新能源汽車獲得了前所未有的大發(fā)展,汽車輕量化和環(huán)保性成為汽車工業(yè)的發(fā)展主題,熱塑性聚酯彈性體(TPEE)便是伴隨著這樣的歷史機(jī)遇應(yīng)運(yùn)而生的,被廣泛地應(yīng)用在汽車零部件的各種密封結(jié)構(gòu)中,尤其在各種傳動(dòng)部件的密封中。
在汽車配件中主要有萬(wàn)向節(jié)?( CVJ )?防塵罩、球頭防塵罩、轉(zhuǎn)向器防塵罩、減震器防塵罩等各種防塵罩,其中,以 CVJ 防塵罩要求最高。

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圖1 不同形狀CVJ防塵罩產(chǎn)品示例

一、防塵罩概況

TPEE 應(yīng)用于 CVJ 防塵罩之前,制造 CVJ 防塵罩的材料主要為氯丁橡膠 ( CR) 。由于防塵罩的工作環(huán)境惡劣,經(jīng)常受到溫度變化、空氣腐蝕、雨水侵蝕及其高速旋轉(zhuǎn)的作用,容易損壞、變質(zhì)。防塵罩一旦損壞,灰塵、雨水、泥沙就有可能進(jìn)入,嚴(yán)重影響萬(wàn)向節(jié)的傳動(dòng)性能,其安裝位置見(jiàn)圖2。對(duì)于 CVJ 防塵罩的性能要求如下:

1) 抗老化能力:因?yàn)樵谑彝猸h(huán)境中使用,在光照和氧化的作用下,橡膠化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致防塵罩老化。
2) 低溫性能:在冬季 ( 尤其是北方) ,室外溫度過(guò)低,橡膠制品會(huì)變脆,導(dǎo)致彈性和韌性下降,容易發(fā)生斷裂。
3) 抗疲勞能力:因?yàn)槿f(wàn)向節(jié)是工作在非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),所以防塵罩在使用中所抵抗的是周期性交變應(yīng)力。
4) 耐介質(zhì)性能:防塵罩的重要功能就是防止?jié)櫥瑒┯椭孤?/section>
5) 抗變形能力:在使用過(guò)程中,萬(wàn)向軸會(huì)有無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),并且內(nèi)部潤(rùn)滑油會(huì)對(duì)防塵罩施加一定的壓力,所以在防塵罩上會(huì)突然出現(xiàn)較大的拉壓應(yīng)力。

TPEE 替代橡膠做防塵罩,不需要經(jīng)過(guò)混煉和硫化兩個(gè)高能耗工藝過(guò)程,這不僅縮短了 90%的成型周期,大大提高了生產(chǎn)效率,而且每噸制品可節(jié)約加工用電 1900 kW·h,加工能耗降低 75%以上。此外,廢棄的 TPEE 制品即使經(jīng)過(guò) 2 次回用,性能保持率仍超過(guò) 90% ,還可以反復(fù)使用,特別符合節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)。

以氯丁橡膠制造的 CVJ 防塵罩為例,由于氯丁橡膠的耐曲撓疲勞性較差,加上在高濕環(huán)境中使用時(shí)經(jīng)常發(fā)生破裂,更換新的護(hù)套不僅費(fèi)力,而且浪費(fèi)大。TPEE 制作的防塵罩的抗老化、低溫、抗疲勞、耐介質(zhì)和抗變形性能均很優(yōu)異,在汽車的使用壽命內(nèi)不需要更換,減少了橡膠固體廢棄物處理。產(chǎn)品重量比原來(lái)橡膠制造的更輕,幾乎減少了一半,符合汽車輕量化發(fā)展方向。

由于用 TPEE 材料制作的防塵罩在汽車的使用壽命內(nèi)不需要更換,國(guó)內(nèi)乘用車的CVJ 防塵罩、轉(zhuǎn)向器防塵罩、球頭防塵罩、減震器防塵罩多采用 TPEE 材料制作。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,商用車也逐步開(kāi)始使用 TPEE 材料制作防塵罩。

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圖2 TPEE在底盤(pán)傳動(dòng)軸防塵罩上的應(yīng)用

二、會(huì)通 針對(duì)防塵罩特殊要求的解決方案

1

熔體增粘技術(shù)

由于防塵罩主要采用吹塑加工工藝,因此對(duì)材料的流變特性要求極高。為滿足吹塑級(jí)TPEE材料的高強(qiáng)度且穩(wěn)定熔體強(qiáng)度,會(huì)通給出解決方案:

聚合特種樹(shù)脂滿足熔體強(qiáng)度穩(wěn)定的要

 

采用分子偶聯(lián)技術(shù)進(jìn)行熔體增粘

 

采用后縮聚工藝形成均一穩(wěn)定的熔體強(qiáng)度

通過(guò)后縮聚、分子偶聯(lián)等增粘技術(shù),提高TPEE分子量及分子鏈的支化度,進(jìn)而滿足吹塑加工工藝,制得的制品內(nèi)外光滑、壁厚均勻。

2

耐油脂技術(shù)

汽車等速萬(wàn)向節(jié)防塵罩(CVJ 防塵罩)位于汽車驅(qū)動(dòng)軸的周圍,用于保護(hù)聯(lián)軸器,是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)球籠護(hù)罩,用于存放潤(rùn)滑油酯,并避免灰塵、水和鹽等進(jìn)入潤(rùn)滑系統(tǒng),是汽車重要配件之一,在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)生熱,故高溫時(shí)需要具有優(yōu)異的耐油脂性能,會(huì)通給出解決方案:

利用分子嵌段技術(shù)在TPEE中嵌入耐油高分子

 

利用阻隔技術(shù),采用特殊助劑,阻止油品進(jìn)入TPEE中

通過(guò)嵌入耐油高分子、復(fù)合耐油阻劑得到了超高的耐油脂性能,制品在125℃條件下油脂老化336h,其性能保持率超過(guò)90%,超過(guò)國(guó)外進(jìn)口同類產(chǎn)品。

3

潤(rùn)滑降噪技術(shù)

汽車在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),盡可能噪音較小,這樣人們駕駛體驗(yàn)感更好,特別是新能源汽車更是要求低噪音,這要求轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的防塵罩必須具有降噪功能,會(huì)通給出解決方案:

調(diào)節(jié)軟段結(jié)構(gòu)和含量使其材料具有優(yōu)異的彈性,同時(shí)具有更優(yōu)異的阻尼性能,從而達(dá)到降噪的效果

 

采用不同潤(rùn)滑劑的復(fù)合,達(dá)到長(zhǎng)期降噪的目的

通過(guò)以上兩種技術(shù)的融合,達(dá)到了潤(rùn)滑降噪的目的。

4

長(zhǎng)期熱老化技術(shù)

汽車可能會(huì)在苛刻的條件下使用,所以汽車防塵罩還要求在苛刻的高低溫條件下正常使用,會(huì)通給出解決方案:

在分子結(jié)構(gòu)中引入具有高鍵能的高分子,從而達(dá)到長(zhǎng)期耐老化的目的

 

根據(jù)老化降解機(jī)理,采用復(fù)合穩(wěn)定系統(tǒng)解決長(zhǎng)期老化問(wèn)題

分子中引入高鍵能鍵,同時(shí)輔以復(fù)合穩(wěn)定助劑系統(tǒng),使得TPEE具有優(yōu)異的長(zhǎng)期老化性能:125攝氏度3000h,機(jī)械性能保持率>75%。

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耐疲勞技術(shù)

由于汽車轉(zhuǎn)動(dòng)軸是工作在非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài),所以防塵罩在使用中所抵抗的是周期性交變應(yīng)力。材料必須具有優(yōu)異的耐疲勞性能,會(huì)通給出解決方案:

利用微晶化技術(shù)提高結(jié)晶度,從而提高TPEE耐疲勞性能

 

利用分子纏繞技術(shù)引進(jìn)較長(zhǎng)長(zhǎng)度的分子鏈,在分子中較長(zhǎng)的分子鏈能形成抗疲勞性能好的纏繞網(wǎng)絡(luò),從而加強(qiáng)TPEE耐疲勞性能

?利用微晶化技術(shù)、分子纏繞技術(shù)得到了卓越的耐疲勞性能的防塵罩。

?

來(lái)源:會(huì)通新材料

原文始發(fā)于微信公眾號(hào)(艾邦彈性體網(wǎng)):一文深度了解汽車防塵罩及材料需求

作者 li, meiyong

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