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减震与轻量化需求下,车用密封条所用合成橡胶材料探索与分析
2 年前
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下车用密封条制作过程中,噪音、振动和声振粗糙度(NVH)和轻量化成为两个重点考量的领域。首先,随着纯电动车不断普及,车内更多噪音来源由内燃机变为轮胎噪音和周围的风声,需要密封系统相应改进;而在轻量化方面,目前整车橡胶件总重约50-80kg,约占整车的5% ,这也使降低橡胶制品重量成为车身减重的重要方式。

减震与轻量化需求下,车用密封条所用合成橡胶材料探索与分析

汽车密封条示意图:包括密实、微孔发泡和海绵三种胶料

针对上述两方面需求,零部件制造商不仅在改进密封条设计结构,还在探索减轻密封条重量的新材料。前者主要通过提升密封条厚度、采用断面复杂的复合结构、或使用低密度的发泡密封条实现,而材料减重方面则是以开发低密度橡胶制品、使用低密度TPE材料为主。

而本篇文章将重点关注三元乙丙橡胶(EPDM)与热塑性硫化橡胶(TPV)两类合成橡胶材料在制作车用密封条时的优势与技术发展方向。

 

满足密封条性能需求的高分子量EPDM材料

由于主链饱和、分子链柔顺,三元乙丙橡胶具有稳定化学性质、耐天候性,以及高弹性和较低的压缩永久变形,适用于户外场景。与此同时,作为合成橡胶中比重最轻的材料(0.86左右),EPDM广泛应用于低密度、发泡橡胶制品,适合制作发泡密封条。

EPDM自身优势让其成为制作车用密封条的主要材料之一,但密封条性能与外观要求的提升,也需要材料在性能与制备工艺上进一步提升。性能方面,轻量化趋势下,密封条密度需要进一步降低;外观方面,主机厂则需要密封条表面光滑平整、色泽均一稳定,配以表面亮光或哑光等设计。无论是为了在减重的同时保证同等密封性能,或是提升外观表现,用于制作车用密封条的EPDM牌号的分子量应相应提升,以此获得较高的熔体强度和最佳的泡孔结构。

相应的,合成橡胶制造商也在通过改进催化技术和后处理工艺,制作高分子量EPDM牌号,实现更高弹性、或更高填充,出色的流动性、更好的抗塌陷性能和良好的挤出密封条外观。为此,阿朗新科基于Keltan® ACE™催化剂技术,克服了新一代催化剂技术EPDM的分子量分布窄、加工性能不佳的不足之处,推出了Keltan®超高门尼100+平台。平台牌号在125℃条件下,门尼提升至100及以上,以更高的分子量赋予密封条良好的尺寸稳定性、(-30℃至100℃间)良好的弹性与密封性。

 

Keltan ACE催化剂技术

Keltan ACE催化剂技术

 

进一步减轻密封条重量的TPV材料

轻量化趋势下,拥有更低密度的TPV材料也不断被应用在车用密封条制作过程中。目前,商业化程度最高的TPV多由EPDM与聚丙烯(PP)混合,采用动态硫化等工艺制成,具有良好的弹性和柔韧性、优秀的压缩永久变形性能、优异的耐撕裂强度、耐热与耐化学性。

相较于传统的、密度约在1.25g/cm3的EPDM热固性硫化胶,TPV的密度仅为0.95g/cm3,可将零部件重量减轻20%或以上。在车用密封条实际制作过程中,TPV主要应用案例包括替代热固性橡胶生产汽车密封条(密度从约1.2g/cm3降低到0.9g/cm3)等。此外,TPV还具有可持续优势,材料本身和其生产过程中的大多数边角料都可以被回收、再制作成橡胶制品。

TPV的推广离不开主机厂对材料轻量化和可回收性不断攀升的要求,而TPV也成功替代了部分传统硫化EPDM材料。但需要注意的是,现阶段TPV无法完全取代EPDM,成为车用密封条的主要材料。对于密封材料来说,压缩永久变形性能是影响密封效果的关键,而车门、天窗、发动机盖以及行李箱等需要动态密封的部位,对于密封条压变性能的要求更高。而现阶段TPV的压变性能不及传统硫化EPDM,因此TPV大多用于玻璃导槽和水切等压变要求不高的静态部位的密封。

 

总结

随着电动汽车的不断普及与轻量化趋势的发展,在考虑NVH基础上进行减重是车用密封条的重要发展方向。为此,制造商们也在探索多种低密度、高性能表现的合成橡胶材料。当然,在追求性能提升的同时,主机厂对于密封条在健康与环保方面的要求也在不断提高,探索更多低VOC低气味产品。而这也再次印证,汽车领域对安全、舒适、可持续等方面的持续追求,促使合成橡胶行业迎来更多材料与工艺革新。

本文由阿朗新科(ARLANXEO)公司供稿。

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