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        一文深度了解汽車防塵罩及材料需求

        發布日期:2023-03-04 08:33:30 來源:免責聲明:所載內容來源于互聯網,微信公眾號等公開渠道,我們對文中觀點持中立態度,本文僅供參考、交流。轉載的稿件版權歸原作者和機構所有,如有侵權,請聯系我們刪除。

        隨著我國經濟的不斷發展,汽車已經成為越來越多人的首選代步工具,汽車工業特別是新能源汽車獲得了前所未有的大發展,汽車輕量化和環保性成為汽車工業的發展主題,熱塑性聚酯彈性體(TPEE)便是伴隨著這樣的歷史機遇應運而生的,被廣泛地應用在汽車零部件的各種密封結構中,尤其在各種傳動部件的密封中。



        在汽車配件中主要有萬向節 ( CVJ ) 防塵罩、球頭防塵罩、轉向器防塵罩、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防塵罩產品示例


        一、防塵罩概況



        TPEE 應用于 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境惡劣,經常受到溫度變化、空氣腐蝕、雨水侵蝕及其高速旋轉的作用,容易損壞、變質。防塵罩一旦損壞,灰塵、雨水、泥沙就有可能進入,嚴重影響萬向節的傳動性能,其安裝位置見圖2。對于 CVJ 防塵罩的性能要求如下:
        1) 抗老化能力:因為在室外環境中使用,在光照和氧化的作用下,橡膠化學結構會發生變化,導致防塵罩老化。


        2) 低溫性能:在冬季 ( 尤其是北方) ,室外溫度過低,橡膠制品會變脆,導致彈性和韌性下降,容易發生斷裂。
        3) 抗疲勞能力:因為萬向節是工作在非勻速轉動狀態,所以防塵罩在使用中所抵抗的是周期性交變應力。
        4) 耐介質性能:防塵罩的重要功能就是防止潤滑劑油脂泄漏。
        5) 抗變形能力:在使用過程中,萬向軸會有無規則的運動,并且內部潤滑油會對防塵罩施加一定的壓力,所以在防塵罩上會突然出現較大的拉壓應力。


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




        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,加上在高濕環境中使用時經常發生破裂,更換新的護套不僅費力,而且浪費大。TPEE 制作的防塵罩的抗老化、低溫、抗疲勞、耐介質和抗變形性能均很優異,在汽車的使用壽命內不需要更換,減少了橡膠固體廢棄物處理。產品重量比原來橡膠制造的更輕,幾乎減少了一半,符合汽車輕量化發展方向。


        由于用 TPEE 材料制作的防塵罩在汽車的使用壽命內不需要更換,國內乘用車的CVJ 防塵罩、轉向器防塵罩、球頭防塵罩、減震器防塵罩多采用 TPEE 材料制作。隨著技術的進一步發展,商用車也逐步開始使用 TPEE 材料制作防塵罩。


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        圖2 TPEE在底盤傳動軸防塵罩上的應用


        二、會通 針對防塵罩特殊要求的解決方案


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        熔體增粘技術




        由于防塵罩主要采用吹塑加工工藝,因此對材料的流變特性要求極高。為滿足吹塑級TPEE材料的高強度且穩定熔體強度,會通給出解決方案:

        聚合特種樹脂滿足熔體強度穩定的要


        采用分子偶聯技術進行熔體增粘



        采用后縮聚工藝形成均一穩定的熔體強度


        通過后縮聚、分子偶聯等增粘技術,提高TPEE分子量及分子鏈的支化度,進而滿足吹塑加工工藝,制得的制品內外光滑、壁厚均勻。


        2




        耐油脂技術




        汽車等速萬向節防塵罩(CVJ 防塵罩)位于汽車驅動軸的周圍,用于保護聯軸器,是汽車轉向系統球籠護罩,用于存放潤滑油酯,并避免灰塵、水和鹽等進入潤滑系統,是汽車重要配件之一,在運轉時生熱,故高溫時需要具有優異的耐油脂性能,會通給出解決方案:

        利用分子嵌段技術在TPEE中嵌入耐油高分子



        利用阻隔技術,采用特殊助劑,阻止油品進入TPEE中


        通過嵌入耐油高分子、復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90%,超過國外進口同類產品。

        3




        潤滑降噪技術




        汽車在運轉時,盡可能噪音較小,這樣人們駕駛體驗感更好,特別是新能源汽車更是要求低噪音,這要求轉動軸上的防塵罩必須具有降噪功能,會通給出解決方案:

        調節軟段結構和含量使其材料具有優異的彈性,同時具有更優異的阻尼性能,從而達到降噪的效果


        采用不同潤滑劑的復合,達到長期降噪的目的

        通過以上兩種技術的融合,達到了潤滑降噪的目的。

        4




        長期熱老化技術




        汽車可能會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,會通給出解決方案:



        在分子結構中引入具有高鍵能的高分子,從而達到長期耐老化的目的


        根據老化降解機理,采用復合穩定系統解決長期老化問題


        分子中引入高鍵能鍵,同時輔以復合穩定助劑系統,使得TPEE具有優異的長期老化性能:125攝氏度3000h,機械性能保持率>75%。


        5




        耐疲勞技術




        由于汽車轉動軸是工作在非勻速轉動狀態,所以防塵罩在使用中所抵抗的是周期性交變應力。材料必須具有優異的耐疲勞性能,會通給出解決方案:



        利用微晶化技術提高結晶度,從而提高TPEE耐疲勞性能


        利用分子纏繞技術引進較長長度的分子鏈,在分子中較長的分子鏈能形成抗疲勞性能好的纏繞網絡,從而加強TPEE耐疲勞性能


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





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