汽车用橡胶制品与材料生产现状及发展趋势
作者：cad 提交日期：2009-7-6| 分类: | 访问量：
汽车用橡胶制品与材料生产现状及发展趋势
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汽车用橡胶制品与材料生产现状及发展趋势
1. 前言
2000年以来我国汽车工业呈现了迅猛发展势头。2002年汽车产量突破300辆大关，2003年累计汽车生产量为444.37万辆，同比增长35.2/%，其中轿车产量201.89万辆，同比增长83.25/%，成为世界汽车第四大生产国。2004年尽管国家加强宏观调控，银行对汽车消费信贷全面紧缩等多方面因素减缓了汽车“爆炸式”增长，但是上半年仍呈现快速增长局面，1～7月份汽车产量为303.05万辆，同比增长23.54/%；其中轿车产量144.89万辆，同比增长30.21/%；预计全年汽车产量将达到510～530万辆。业内专家预计2005年初，2004年抑制汽车市场发展因素的作用会减弱，汽车市场将会有新一轮增长。我国汽车工业由超常规增长逐渐向较快速增长状态过渡。从中长期看，我国汽车工业发展前景广阔，未来10年我国汽车业将以10/%-15/%的速度增长，2010年将达到800万辆，2020年将达到1200万辆左右。汽车工业快速发展对车用橡胶制品和材料提出新的要求，也刺激和带动了橡胶制品和材料业的发展。橡胶制品是汽车重要配件，每辆车上多达400～500个橡胶件，若2004年汽车按522万辆产量计算，汽车用各种橡胶制品(除轮胎外)需求量预测如下：骨架油封2.08亿件；复合密封条1.5亿m；V带1.67亿条；同步带1958万条；多楔带1568条；皮膜、隔膜1.31亿件；液压制动皮碗3.85亿件；胶管3.62亿标m；减震制品1.28亿只等。汽车工业的发展给车用橡胶制品带来难得的发展机遇和良好市场前景。
2. 汽车用橡胶制品及材料
2.1汽车用胶管
2003年我国汽车用胶管企业约20余家，年产量约为1.6亿标m，国产化率约为48/%左右，主要生产企业是： 吉林橡胶制品公司、沈阳红星胶管厂、天津大港鹏翔胶管公司、天津(环宇)胶管公司、河北亚大塑料汽车制品公司、河北阔丹-凌云汽车胶管司、青岛固特异、南京7425厂、大陆大洋公司、宁波丰茂橡胶公司、上海尚翔汽车胶管有限公司、安徽宁国中鼎、泰州长力树脂胶管公司、无锡第二橡胶制品公司、大陆上海流体有限公司、浙江宁海天普汽配、深圳迪普、武汉东森橡胶制品公司。另外，重庆中南、江西宜春、广东南亚、广东燕达、浙江铁马、贵州大众、贵州申一等也生产多种汽车用胶管制品。还有一些汽车胶管生产企业处于建设和筹备阶段，如东海橡胶(广州)有限公司，计划2004年底投产，预计年销售额为3亿元；正在筹备的伊顿-森斯达汽车流体连接器(上海)公司，计划为上海大众公司生产空调胶管和动力转向胶管等。
我国汽车胶管总体来看，生产企业规模普遍偏小，布点分散，技术力量薄弱，生产工艺和设备比较落后，新产品开发缓慢；从生产能力来看，普通汽车用胶管市场供大于求，而高档轿车所需要胶管远不能满足需求，目前合资引进车型，胶管国产化率不足40/%，高档轿车国产配套率仅为5/%。因此，今后汽车胶管工业应紧跟国际潮流，开发高性能、汽车专用的胶管制品。
具体情况如下：
1. 燃油胶管
由于使用无铅汽油和向高氧化值方向发展，导致燃油对橡胶的腐蚀性增大，因此燃油胶管的内层必须具备良好的耐燃油性能。其内胶层已发展到用氟橡胶、氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶代替丁腈橡胶。为了降低燃油渗透率和进一步改进耐热性能，内胶层大多选择复合结构，即由氟橡胶与氯醇橡胶或丙烯酸酯橡胶组成，通过挤压成型。由于氟橡胶比较昂贵，氟橡胶层比较薄，一般为0.2～0.7mm；外层则采用玻璃纤维、聚酯纤维或尼龙纤维等，尤其是聚酰胺纤维成为增强层首选。
2. 空调胶管
目前随着新型环保致冷剂R134a的应用，空调胶管的结构和材料变化很大，内胶层采用树脂和氯化丁基橡胶和三元乙丙橡胶的结构成为空调胶管的最佳组合，如德国凤凰公司开发的空调胶管，内胶层由聚酰胺和三元乙丙橡胶组成，增强层为聚乙烯纤维，外胶层用三元乙丙橡胶，具有渗透率低，可以在-40℃～140℃环境下使用。国外生产商为了解决橡胶与树脂的粘合问题，还在内胶层胶料配合中加入既能起硫化作用又能增进树脂和橡胶粘合性的树脂材料，如苯酚甲醛树脂、间苯二酚或甲酚树脂。
3. 散热器胶管
近年来随着汽车向节能和低污染方向发展，发动机舱温度提升了15-50℃，因此原来采用硫黄硫化体系生产的散热器胶管逐渐被用过氧化物体系生产产品所替代，主要采用的材料为三元乙丙橡胶。
4. 制动胶管
由于免保轿车出现、制动流体工作环境温度提高和使用高沸点制动流体，目前制动胶管内胶层有采用三元乙丙橡胶替代丁苯橡胶的趋势，国外制动胶管内外胶层多为三元乙丙橡胶，增强层使用聚酯、聚乙烯醇或人造丝纤维等。内胶层可以用耐压聚酰胺，外胶层使用氯磺化聚乙烯。
5. 动力转向胶管
国外汽车动力转向系统发展趋势是采用高压泵，对胶管要求提高耐热性和耐久性，内胶层要求具有良好耐油性能，外胶层要求耐磨、耐热、耐候等。目前胶管内外层用胶正由丁腈橡胶和氯丁橡胶向氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶转变，增强层以尼龙66为主。
6. 涡轮增压器胶管
该类胶管最大要求就是具有良好的耐热性能，国外涡轮增压胶管目前采用全橡胶结构，即内胶层由氟橡胶和耐热性好的硅橡胶组成，增强层用高强度芳酰胺纤维针织组成，外胶层采用硅橡胶。目前我国尚处于开发阶段，据报道，上海尚翔汽车胶管公司正在开发此类产品，所用材料为聚四氟乙烯，增强层使用不锈钢丝编织而成，工作压力为10MPa，工作温度为-40～205℃。
在设备方面，我国从美国、西班牙、意大利、日本等国家引进20余条汽车用胶管生产线，国内如南京7425厂成功开发了“SZB-24×12液压制动胶管双层自动编织生产线”，部分关键工艺已超过引进的意大利同类设备，但是目前国内整体设备水平较低，大部分依赖进口。
2.2 汽车用油封
油封是一种高技术含量的精密橡胶零件，经过近十年发展，目前我国油封年需求量超过4亿件以上，其中为汽车主机厂配套的汽车用油封l亿件以上，共拥有大小规模不等的生产企业300余家，其中具有年产3000万件以上生产能力的企业有十余家，产品品种3000余种，30/%的企业有.不同数量的出口。近几年来油封市场竞争激烈，其中国外合资、台资和民营企业三分天下，汽车用油封的生产结构发生较大调整。一是国外著名油封企业纷纷来中国设立合资和独资企业，如日本NOK与德国Freudenberg公司合资成立长春恩福油封有限公司和无锡恩福油封有限公司；SKF集团属下的美国CR公司在安徽独资设厂成立希尔密封件有限公司；法国哈金森公司与二汽在湖北十堰合资成立东森汽车密封件有限公司；日本荒井在武汉建设独资公司等。二是大量台资的油封企业纷纷在内地设厂，地点主要集中在福建、浙江、上海和江苏一带，其产品主要以出口为主。三是国内民营企业快速发展，使我国油封生产技术取得许多突破性进展，如安徽中鼎密封件有限公司、青岛北海密封技术有限公司、上海瑞博密封件有限公司、宁波无边橡塑有限公司、椒江海门万隆橡胶密封件公司、广州奥力斯油封公司等。
随着我国汽车工业发展，为油封发展提供广阔市场和良好机遇，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提高，特别是技术含量较高的汽车发动机、变速箱、汽门油封；氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁腈橡胶、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。
尽管我国油封工业取得较大进步，但是国内油封市场竞争激烈，国外独资、合资和台资企业产品以明显质量优势占据汽车主机厂的大部分配套市场，其他企业仍存在生产规模小、新产品开发力度不高、产品质量不稳定和生产过程控制及产品检验手段落后等不足。今后应根据国内汽车工业发展状况，结合国外发展经验，加快新产品开发与原料助剂的本土化进程，
主要建议如下：
一是加快成套生产技术装备开发与国产化进程。充分认识到油封生产是个系统工程，从配料-炼胶-半成品胶料准备，骨架-冲压-精整-磷化处理-涂胶-硫化，弹簧缠绕-热处理接头等都要采用DCS自动控制，保证生产出质量稳定、可靠制品，满足主机厂配套需求。
二是加大一些油封主要需要特种橡胶的开发。目前国内需要原料主要使用国外著名公司产品，如氟橡胶使用3M公司、杜邦公司、大金公司；丙烯酸酯橡胶使用日本合成橡胶公司和瑞翁公司；丁腈橡胶主要来自拜耳公司、日本合成橡胶公司等。因此国内应加大氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚四氟乙烯、氢化丁腈橡胶等特种橡胶的开发与生产。另外在助剂方面，国内应针对特种橡胶硫化、加工所需要的高性能和特种助剂，尤其是适合胶料工艺性能的多功能橡胶助剂母粒。选择具有一定吸油性的无机助剂，配合中尽量采用橡胶-偶联剂-白炭黑-炭黑体系，控制胶料有适当的油膨胀性等。
三是采用国际先进标准。目前我国油封现行标准与国际水平差距较大，以后开发新材料、制品都应以国际标准或者国外先进标准为起点，完善产品相关的检测方法和控制手段，保证产品高性能优质稳定。
四是加强研发设计水平。提高研发能力是油封企业最重要的核心竞争力之一，今后国内油封生产企业重点从油封流体动力学入手，开发出拥有自主知识产权的高性能制品。未来油封的发展趋势是复合型油封；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；聚四氟乙烯组合油封；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、二硫化钼等贴合聚四氟乙烯油封。
2.3 汽车用密封条
据不完全统计，目前我国拥有40余家生产汽车橡胶密封条生产企业，引进国外先进的汽车橡胶密封条挤出生产线40余条，年生产能力约为1.7亿m，实际产量约为1亿m左右。多数企业仅拥有单一挤出生产线，仅有少数企业，如贵州红阳密封件有限公司、淮安橡胶制品一厂、万源德富泰斯密封制品有限公司、上海申雅密封件有限公司、铁岭华晨橡塑制品有限公司、天津星光橡塑有限公司具有较大生产能力，其中贵州红阳已有橡塑密封条生产线11条，年生产能力达到2500万m，产品质量和产量居国内同行业之首。
汽车用密封条属于国家鼓励的汽车关键零部件产品，近年来国内形成了外资控股企业、国有企业控股和民营企业三足鼎立局面。经过20余年发展，汽车密封条产品结构和产品设计、生产装备与工艺技术取得明显进步，多数密封条挤出生产线的加热硫化方式为微波硫化和热空气硫化相结合，还有采用玻璃珠沸腾床硫化和硫化罐等加热硫化方式，近年来又引进了欧洲高温强风、多向送风的加热硫化橡胶密封条挤出生产线。
橡胶密封条材料基材是三元乙丙橡胶，为了满足对不同类型和不同安装部位的要求，汽车密封条要求采用不同性能的三元乙丙橡胶混炼胶制作。随着汽车工业的发展，用于汽车密封条的新型材料越来越多，尤其是热塑性弹性体材料(TPE)作为汽车密封条的优越性被业内人士所认识，用在汽车密封条的热塑弹性体材料主要有聚烯烃热塑性弹性体，其耐磨性好、摩擦系数小，用作汽车玻璃导槽密封条的挤出用料，更可用作汽车密封条的接角材料；此外水发泡海绵状TPE在国外已研制成功，已在汽车橡胶密封条上得到广泛应用，成为取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向；另外TPE着色工艺简单方便，已常作为汽车橡胶密封条的外装饰材料，目前彩色TPE和彩色橡胶在线共挤包覆橡胶密封条技术，国内数家汽车密封条企业已引进应用。
为了防止橡胶密封条与车身扳金件开启的贴合面冷冻粘连，通常采用有机硅涂层对橡胶密封条贴合面进行处理；聚氨酯涂层喷涂在橡胶密封条滑动表面用来代替静电植绒技术也开始推广应用；
我国汽车用橡胶密封条工业总体水平与国外相比还存在一定差距，随着多套生产线引进和汽车工业发展将逐渐缩小差距。今后发展重点，一是开发高性能热塑弹性体材料，满足国内橡胶密封条工业生产需求。二是绿色环保汽车密封条成为发展趋势，为了减少汽车密封条生产过程中污染与粉尘，要采用母粒型硫化剂和促进剂，另外有毒有害的原料和助剂禁止使用，目前国外已经不在橡胶密封条中使用的原料和助剂有；丁腈橡胶生胶，防老剂丁、甲、BLE，促进剂NOBS、DIBS、OTOS、TMTD、TMTM、TETD、PZ、EZ、ZMPC、DTDM、MDB、防焦剂NA等。而目前国内防老剂BLE、促进剂NOBS、TMTD、TMTM等在橡胶密封条里还有相当数量使用，值得国内业界的特别重视。
2.4 汽车减震橡胶制品
目前我国汽车减震橡胶制品数百家，有专业生产企业也有大量附带生产各种减震橡胶件的企业，数字很难统计。国内主要研制和生产汽车减震产品，且具有一定规模的企业有：无锡雀来宝减震器有限公司、宁波拓普橡塑实业有限公司、安徽宁国中鼎股份有限公司、贵州橡胶配件厂和东海(天津)有限公司等。汽车用减震制品主要有橡胶弹簧、橡胶空气弹簧、机架横梁、发动机悬架减震器、扭震阻尼器等。对限制汽车排放量、降低噪声、提高乘坐舒适性和安全性具有重要的作用。
随着汽车工业的发展，尤其是对安全性、舒适性和驾驶易操作性要求越来越高，汽车减震制品用量逐年增加，2003年国内汽车减震橡胶制品需求量约为1.25亿只，而且未来高档轿车生产数量增加，汽车用减震橡胶制品需求增长速度更快。一辆高档轿车用减震橡胶制品高达60件左右，品种、类型和用途不一，因此对材料要求也是多样化的。从减震角度考虑，应该选择损失系数ε较大的橡胶，如丁腈橡胶和丁基橡胶等。但是需要根据制品使用在不同部位而选择，从耐疲劳和蠕变性能考虑，多选择天然橡胶；若要提高其耐热性时，则选择丁苯橡胶；若在动态生热小的场合可以选用聚丁二烯橡胶；若橡胶减震产品在工作时与各类油介质接触，选用丁腈橡胶；由于对汽车尾汽排放标准进行更严格限制，致使发动机和排气管的温度升高，用于这些部位的橡胶需要采用耐热性高的三元乙丙橡胶。
我国汽车用减震制品今后发展方向是开发标准化、系列化减震制品，重点放在国外已成功应用的液压减震器和扭转减震器；提高检验和测试技术水平；开发新型减震橡胶材料，橡胶减震材料开发应进一步提高材料耐热性；开发低动倍率、高阻尼的新型弹性体材料，如在天然橡胶中加入40～50份经过树脂乳液处理的短纤维，可以明显提高减震橡胶制品的动态性能。
2.5 汽车传动带
汽车传动带主要有V型带和同步齿轮带两大类，我国轿车用传动带特别是同步齿轮带生产起步较晚，虽然经过引进国外先进技术和设备，生产产品基本满足轿车的需要，但是产品质量、性能与国外同类产品尚有一定差距。2003年我国汽车用V带产量约为4.2亿m，同步带产量1200万条左右。主要生产企业有贵州大众橡胶制品有限公司、盖茨霓塔传动带有限公司、无锡橡胶制品厂、上海胶带股份有限公司、宁波东方明珠传动带公司。
目前我国传动带主要采用氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、氢化丁腈橡胶和丁苯橡胶等作为主体材料。目前我国传动带整体水平较差，不仅产品质量不稳定，使用寿命较短，而且所需要原材料较少，性能较差，骨架材料主要依赖进口，尤其是使用的材料比较落后，如国外汽车V带主体材料主要采用氯丁橡胶和氢化丁腈橡胶，骨架材料主要选用聚酯帘线、芳纶帘线，而国内主要使用氯丁橡胶，氢化丁腈橡胶很少使用；骨架材料则主要选择人造丝和玻璃纤维。汽车同步带国内主体材料选用氯磺化聚乙烯和氢化丁腈橡胶，骨架材料为玻璃纤维；而国外主要采用氢化丁腈橡胶/异丁烯酸锌复合材料、耐寒氢化丁腈橡胶，骨架材料为芳纶帘线。
因此今后国内传动带制作应尽快由传统的氯丁橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶向氢化丁腈橡胶过渡，同时骨架材料应立足国内开发解决。
2.6 其他橡胶制品
汽车用橡胶制品除以上介绍外，重要品种还有制动皮膜和皮碗、防尘罩等。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；采用氯化聚乙烯制备更多汽车用膜片。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需要耐屈折、耐油、耐磨的特性，等速万向节一般采用氯丁橡胶，但是随着耐热性能提高，采用热塑弹性体逐渐增加，在欧美，大部分轿车上都使用聚酯类热塑弹性体来制作防尘罩，这类材料既能满足耐候、耐油、耐热的要求，同时还可以实现汽车的轻量化。
3. 汽车用橡胶制品对材料及助剂的需求
汽车用橡胶制品(不包括轮胎)需要有一部分天然橡胶和通用合成橡胶，但是更多的是性能更优异的特种橡胶。
我国目前汽车橡胶配件中主体材料多为传统橡胶，如NR、SBR、CR、NBR和EPDM等，而ACM、FKM、SI、HNBR(氢化丁腈橡胶)、TPU(热塑性聚氨酯弹性体)等特种新型橡胶仅有少量应用，其中最主要原因是我国特种橡胶产量极少，生产没有形成规模，产品没有形成系列化，很多品种需要依赖国外进口，在某种程度限制和影响了我国汽车用橡胶制品向高性能领域发展，此外国内对这些特种橡胶研究开发不够，汽车工业的快速发展对汽车用橡胶制品的质量、性能和数量提出更高要求，因此在某种意义上也将刺激我国特种橡胶工业的发展。
2003年我国氟橡胶生产能力约为1300t，产量很少、品种单一，主要为26型氟橡胶，总产量约为700t左右。丙烯酸酯橡胶2003年生产能力约为2000t左右，年产量为1300t左右，主要产品为含氯型产品，烯键型和环氧型极少。国内氯醇橡胶2003年生产能力约为2000t，产量约为1400t左右，主要产品有均聚型氯醚橡胶、二元共聚型氯醚橡胶和三元共聚型氯醚橡胶等3个品种。氢化丁腈橡胶国内唯一是中石油兰化公司采用铑系催化剂溶液法均相催化加氢技术建设的15t中试装置；硅橡胶国内有数家企业进行研究开发，生产的商品量很少，每年数十吨左右。2003年国内氯磺化聚乙烯总生产能力约为6000t，产量约为4500t左右，除吉化公司规模较大外，其余生产企业均为小规模生产，且生产工艺落后，基本上采用四氯化碳为溶剂的工艺。聚氨酯热塑性弹性体国内研究较多，但是能够生产出供应汽车橡胶制品使用的产品极少。
国外汽车橡胶制品企业在大量使用ACM、HNBR、FKM、SI、CHC、氯磺化聚乙烯等特种橡胶外，还不断开发和应用性能独特的专用胶种，如美国埃克森美孚公司牌号为Vistalon8800的改性疏松型EPDM是一种充油、乙烯质量分数低、二烯质量分数高、在很低温度范围内压缩永久变形性好的超软型材料。荷兰DSM公司牌号为Keltan 7441A的EPDM是一种高温形态、力学性能和回弹性能好的橡胶，专用于汽车减震装置的制备；牌号Keltan 2340A的EPDM是一种低粘度、硫化速度快的橡胶，用于汽车制动胶管、密封垫和风挡刮雨器制备。美国道康宁牌号为Silas-tic4-9040、4-9060、4-9080的氟硅橡胶耐高温、耐燃油和耐溶性性能极好，非常适用于汽车胶管和密封制品制备。美国AES公司的Santoprene橡胶已用于福特、大众、丰田和奔驰汽车公司的汽车密封条等密封制品。国外开发的EPDM/有机硅改性橡胶制品在耐热性、耐候性、压缩永久变形性能方面优于硅橡胶，既可用硫黄硫化，又可用过氧化物硫化，适用于多种成型方式，因此可用于硅橡胶或乙丙橡胶不能适应的场合，主要用于汽车上减震材料等。
为了适应特种橡胶材料大量使用和汽车环保安全性能的要求，汽车用橡胶制品对硫化、加工助剂也提出更高更新要求，目前在助剂方面存在主要问题有，一是主要是通用型橡胶助剂，而专门针对特种橡胶材料加工应用的助剂很少，如ACM、FKM等橡胶使用防老剂、促进剂等；二是大量有毒橡胶助剂在使用，如萘胺类防老剂、由伯胺为原料合成的硫化促进剂品种等，严重影响了汽车的安全性和环保绿色化进程；三是橡胶加工助剂，尤其高性能加工助剂缺乏，如国外普遍使用的超细白炭黑、不溶性硫黄、分散剂、脱模剂、硫化返原剂等。助剂领域特别关注是纳米白炭黑、高性能不溶性硫黄、三嗪类硫化剂、ACM专用的防老剂TK-100、环保型硫化促进剂NS、分散剂T-78等。
4. 发展建议
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应用于汽车尤其是轿车的生产与制造过程中，与之相配套的橡胶制品迎来了难得的发展机遇和广阔的市场空间。因此今后要加快国内汽车用橡胶制品设计、开发与生产，加快整套先进生产线的引进。
特别值得石油化工界引起重视的是汽车用橡胶制品对材料和助剂提出更高要求，尤其是一些特种橡胶材料成为汽车橡胶制品必需的原材料，这些特种橡胶也成为极具发展前景的高性能新材料。可以充分利用我国氟石资源，采取引进国外资金和技术的方式发展氟橡胶；在国内现有生产基础上，加大有“汽车胶”之称的丙烯酸酯橡胶的生产与应用技术开发；利用吉化公司的EPDM生产装置和兰化丁腈橡胶装置开发高性能的汽车橡胶制品专用的EPDM和丁腈橡胶；扩大吉化公司的氯磺化聚乙烯生产装置，尽快采用环保的非四氯化碳溶剂或固相法生产工艺；同时要加强硅橡胶、氯醇橡胶和高性能热塑性聚氨酯弹性体的开发与研究。在加工助剂方面要积极推进绿色化、专用化、高性能化、母粒化、复合化进程，促进汽车橡胶制品加工助剂的本土化。
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