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1、市 场 研 究 Market Research 292 0 1 5 年第1 1 期 总第2 5 1 期 车用非轮胎橡胶材料发展现状及未来趋势 杨秀霞 （中国石化集团公司经济技术研究院，北京1 0 0 0 2 9 ） 摘 要：介绍了合成橡胶材料的发展现状及其在车用非轮胎橡胶零部件领域的使用情况，通过对几 种车用非轮胎橡胶材料的分析比较，预测了车用非轮胎合成橡胶材料未来的发展趋势。 关键词：汽车 合成橡胶 乙丙橡胶 丁腈橡胶 丙烯酸酯橡胶 热塑性弹性体 现状 趋势 收稿日期：2 0 1 5 - 0 5 - 2 8 。 作者简介： 杨秀霞，高级工程师，1 9 8 9 年毕业于天 津大学高分子化工专业
2、，近年主要从事合成橡胶市 场研究工作。已发表文章数十篇。 1 概述 合成橡胶具有高弹性、吸震性、耐磨性、绝 缘性和原材料来源广泛等优点，因而成为车用化 工材料中的重要组成部分。 目前，全球每年生胶消耗量的7 0 %以上都用 于汽车行业，其中6 0 %用于轮胎，4 0 %用于非轮胎 汽车橡胶制品。除轮胎外，一辆乘用车通常需要 配1 0 0 2 0 0 种、2 0 0 5 0 0 个橡胶零部件，包括门 窗密封条、橡胶软管、传动带、减震件、密封圈 （垫）及衬套等，重量（含增强材料）约占乘用 车整备质量的5 左右，其中合成橡胶与天然橡胶 用量比例约7 3 。 汽车非轮胎橡胶零部件使用的合成橡胶主要 有
3、三元乙丙橡胶（E P D M ）、丁腈橡胶（N B R ）、 氢化丁腈橡胶（HN B R ）、氯丁橡胶（C R ）、 氟橡胶（F K M）、硅橡胶（V MQ ）、丙烯酸 酯橡胶（A C M）、丁苯橡胶（S B R ）、顺丁橡 胶（B R ）、丁基橡胶（I I R / H I I R ）、异戊橡胶 （I R ）、反式异戊橡胶（T P I ）、以及热塑性弹性 体等。其中，E P D M 用量最大。 近年来，由于橡胶的可再利用性较差，在 非轮胎橡胶制品上，热塑性弹性体正凭借其加 工工艺简单、可再利用、环境友好性等多种优 点，用量不断增加，特别是烯烃类热塑性弹性体 （T P O 、T P V ）等用量
4、增加较快，在某些部件上有 替代传统橡胶的趋势。 2 车用乙丙橡胶的使用情况 2 . 1 汽车零部件用乙丙橡胶状况 乙丙橡胶是车用零部件中用量最大的橡胶品 种，主要用于制造密封条、橡胶软管、减振件、 消声器吊挂和线束护套等。 2 . 1 . 1 密封条 制造汽车密封条的材料最初多用天然橡胶 （N R ）、C R ，经过多年的发展，目前常用的主 要材料是E P D M、聚氯乙烯（P V C ）、T P V 。其 中四门两盖密封条使用的主要材料是E P D M，但 T P V 在密实胶中替代E P D M在增加，是未来的发 展趋势；玻璃导槽使用的主要材料是E P D M，但 也有逐渐被T P V 替
5、代的趋势；合资品种车型中 T P V 应用已较多。P V C 目前用于商用车较多，在 低档轿车或部分中档车型上也有应用，主要用于 玻璃导槽、三角窗、窗外水切的密封条等，但在 轿车上的应用呈减少趋势。 四门两盖密封条早期多采用N R 和C R 生产， 但因耐候性和使用寿命方面的不足，逐步被E P D M 和P V C 取代，E P D M因具有较好的发泡性能而成 为当前密封条的主流材料。最近几年，加工工艺 市 场 研 究 Market Research 302 0 1 5 年第1 1 期 总第2 5 1 期 性、可回收利用性更好的T P V 材料开始替代部分 E P D M ，但由于发泡技术尚未
6、突破、耐热性能差且 成本仍然较高，T P V 材料仅在部分密封条的密实 胶基体上有所应用。 我国汽车玻璃导槽早期多采用C R 生产，后 因成本、综合性能和美观度等方面的原因，逐渐 被E P D M 替代，E P D M 是目前的主流材料。由于玻 璃导槽没有海绵泡管结构且工作温度较低，近年 来，加工工艺性和可回收利用性更好的T P V 材料 应用增长明显，用T P V 生产的玻璃导槽已在许多 合资品牌的乘用车型上应用，在自主品牌乘用车 中的用量也在逐渐增加。 2 . 1 . 2 橡胶软管 汽车上使用的橡胶软管较多，使用的材料有 E P D M 、N R 、N B R 、C R 、V M Q 、F
7、 K M 、A C M 等。 E P D M 主要用于输气软管、输水软管、空调软管、 液压制动软管和动力转向管等。 1 ）输气软管 输气软管早期一般使用N R 生产，目前多选 用耐老化性能较好的合成橡胶材料。如E P D M、 C R 、氯醚橡胶（E C O ）、V MQ 和聚氨酯橡胶 （P U R ）等，E P D M 用量最大。未来，C R 、E C O 受 到生产、回收环节的污染问题限制，将进一步被 E P D M 取代；T P V 将在一些工作温度较低的气管中 替代E P D M 。 2 ） 输水软管 汽车用输水软管主要用于发动机冷却系统及 取暖系统，接触的介质是防冻液、阳光、水、臭
8、氧，使用温度在- 4 0 1 2 5 ，短期耐热温度可达 1 5 0 ，并需承受一定压力。 由于E P D M有较高的性价比，发动机散热器 输水胶管一般都采用耐热的E P D M，同时因其耐 制动液综合性能最好而被广泛用于制造液压制动 管，也用于动力转向管的外层胶。 3 ）制动管 制动管分为液压制动管和气压制动管。乘 用车主要使用液压制动管，其使用温度为- 4 0 1 2 0 ，短期耐热温度可达1 3 5 ，接触的主要介 质是制动液。 耐制动液综合性能最好的橡胶是E P D M。除 橡胶制动管外，目前也有采用尼龙材料的编织软 管，其刚度较大，耐老化性好，但低温脉冲性能 不如橡胶制动管。 2 .
9、 1 . 3 减振件 汽车用减振橡胶制品主要有橡胶弹簧、橡 胶空气弹簧、发动机悬挂减振器、橡胶锥体减振 器、塞子形橡胶减振器、限位器缓冲块和各种防 振胶垫等，其结构件主要是橡胶与金属板的复合 制品，也有纯橡胶件。 减振所用橡胶的品种很多，从耐疲劳和蠕变 性能考虑，主要以N R 和S B R 为主。由于使用的部 位不同，N B R 、A C M、E P D M、C R 等其他胶种也 有一定比例的应用。若在工作时与各类油介质接 触，可选用N B R 、A C M等耐油胶种；排气管等温 度较高的部位，则需采用耐热性较好的E P D M 。 N R 橡胶的性能最适合做减振材料，目前汽车 橡胶悬置和液压
10、悬置主簧大多使用N R 。但液压悬 置的介质一般为乙二醇，而E P D M 的耐热性、耐乙 二醇性均优于N R 。此外，由于E P D M具有优异的 耐低温性能，E P D M 液压悬置更适合于高寒地区。 由于近年来汽车发动机机罩下温度不断提高， E P D M成为发动机悬置橡胶替代N R 的首选，但是 撕裂强度和伸长率（老化前以及老化后）使它在 发动机长时间应用中成为问题。H N B R 的物性与动 态性能均优异，作为耐高温材料也在开发之中， 有望成为新一代长时间使用的发动机悬置橡胶材 料，但其价格昂贵影响推广使用。 另外，汽车排气筒消声器吊挂也普遍使用 E P D M，在线束防护套中，目前
11、E P D M是主要材 料。汽车多楔带（发动机前端附件传动轮系驱 动胶带）主体橡胶材料也是E P D M。同时，随着 E P D M 成本的下降，在滑动杆等有润滑油或润滑油 蒸气的防护套中也会得到更广泛的应用。 2 . 2 车用乙丙橡胶的发展趋势 2 . 2 . 1 基础乙丙橡胶材料的发展趋势 1 乙丙橡胶不仅用量较大，品种也较多，且随 着汽车性能的提高，E P D M 的新品种也不断涌现。 1 ）茂金属乙丙橡胶（M - E P D M ）的应用比例 迅速增加 目前世界E P D M的生产技术主要以溶液法为 主，占世界总能力的8 0 %以上。按催化体系分， 溶液法乙丙橡胶又可分为传统的齐格勒-
12、 纳塔催化 剂和茂金属催化剂两种，传统催化剂仍占主导地 位，但近年来M - E P D M 发展较快。 市 场 研 究 Market Research 312 0 1 5 年第1 1 期 总第2 5 1 期 杨秀霞. 车用非轮胎橡胶材料发展现状及未来趋势 与传统E P D M相比，M- E P D M有许多优点： 可严格控制代表硫化速度的第三单体乙叉降冰片 烯（E N B ）含量；硫化速度快且焦烧安全性好； 特殊分子量分布，工艺性能和物性优；杂质、 凝胶体、单体触媒、挥发物含量极低；气味极轻。 2 ）可控长链支化三元乙丙橡胶（C L C B - E P D M ）替代气相法E P D M 产品
13、 可控长链支化技术（钒催化、单活性中心催 化体系），可以同时实现高的长链支化度（L C B ） 和窄的分子量分布（MWD ），既有优良的加工 性能，又有优良的物理性能。这是传统E P D M不 能兼具的，同时也可以进行高填充，降低成本。 C L C B - E P D M 可替代目前已停产的、在密封 条及胶管等行业很受欢迎的气相法E P D M 产品。 3 ）双峰分布三元乙丙橡胶适合做汽车密封条 分子量分布为双峰形状的E P D M，特别适合 做汽车密封条。该种E P D M 的高分子量分子和低分 子量分子数目同时占优势，既保持了材料的力学 性能，又兼顾了材料的流动加工性能，是制造高 力学性能
14、、高流动性能材料的一种有效方法。 4 ）高V N B - E P D M用于汽车散热器胶管和发 动机悬置减振件 E P D M的第三单体一般为E N B 、D C P D （双环 戊二烯），其中前者占多数。近年来，新一代的 V N B （5 - 乙烯基- 2 - 降冰片烯）应用开始增加。 V N B - E P D M是继M- E P D M和MG - E P D M之后 的新一代E P D M ，是荷兰D S M 公司于2 0 0 8 年1 1 月采 用A C E 技术（非茂单点催化技术或称为单点活性 中心催化技术）新开发的产品，V N B 含量为3 %。 V N B - E P D M 特
15、点是采用过氧化物硫化，具有 以下优点：硫化速度快，过氧化物用量少，比 传统E P D M少3 0 %；交联密度大、交联效率高 （约为E N B - E P D M 的4 倍）；残余的过氧化物和 不饱和度低，因此耐高温老化和压缩永久变形性 优异；独特的支化结构：L C B 很高，MWD 宽， 因此挤出工艺性能很好；不喷霜、气味微。 典型的应用领域有：散热器胶管（1 5 0 级）。无锌过氧化物硫化，压缩永久变形小； 发动机悬置减振橡胶，可替代天然橡胶。E N B - E P D M 可耐热1 2 0 ，而E N B - E P D M / V N B - E P D M 并 用，耐热温度可达1 3
16、 0 1 5 0 。 5 ）环保充油E P D M 用于符合环保法规要求的 减振和低硬度制品 减振和低硬度制品一般需要使用充油E P D M ， 而原有的充油牌号多是充黄色石蜡油，内含多环 芳烃P A H s ，不环保且耐紫外线变色性差。新型环 保充油E P D M充的是不含多环芳烃P A H s 的无色石 蜡油，其物理性能基本不变，但耐紫外线变色性 却大大改善。 2 . 2 . 2 材料间替代的趋势 E P D M曾广泛用于改性P P 生产保险杠、仪 表板等，但目前其在该领域的应用已基本被P O E （乙烯及- 烯烃共聚物）所替代。 随着T P V 技术的不断发展，其在密封条、线 束防护套等领域对E P D M的替代也将不断增加。 另外，T P V 在防尘罩等部件上的应用也在增多。 O 型圈用胶中，各类高性能合成橡胶逐步替 代C R 、N B R 、N R 、E P D M 等。 E P D M除了被替代外，也在很多领域替代 其他材料。如高温部件的输气软管，E P D M将替 代C R 、E C O
