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    TPEE材料在汽車防塵罩上的應(yīng)用(附性能特點)

    發(fā)布時間:2023-07-03 點擊次數(shù):1571
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    中國智造 匠心造材(東莞市戈塑新材料有限公司)專注彈性體TPE/TPR/TPU/TPV/TPEE的研發(fā)與生產(chǎn),塑造每一顆環(huán)保材料的品質(zhì)與創(chuàng)新。

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    隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,汽車已經(jīng)成為越來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遇應(yīng)運而生的,被廣泛地應(yīng)用在汽車零部件的各種密封結(jié)構(gòu)中,尤其在各種傳動部件的密封中。


    在汽車配件中主要有萬向節(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、泥沙就有可能進入,嚴重影響萬向節(jié)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(huán)境中使用,在光照和氧化的作用下,橡膠化學結(jié)構(gòu)會發(fā)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(fā)生斷裂。
    3) 抗疲勞能力:因為萬向節(jié)是工作在非勻速轉(zhuǎn)動狀態(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:在使用過程中,萬向軸會有無規(guī)則的運動,并且內(nèi)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(xiàn)較大的拉壓應(yīng)力。

    TPEE 替代橡膠做防塵罩,不需要經(jīng)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(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 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(jié)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(huán)境中使用時經(jīng)常發(fā)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(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)的進一步發(fā)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(yīng)用


    二、針對防塵罩特殊要求的解決方案

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    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(wěn)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(wěn)定的要


    采用分子偶聯(lián)技術(shù)進行熔體增粘


    采用后縮聚工藝形成均一穩(wěn)定的熔體強度

    通過后縮聚、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)




    汽車等速萬向節(jié)防塵罩(CVJ 防塵罩)位于汽車驅(qū)動軸的周圍,用于保護聯(lián)軸器,是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(tǒng),是汽車重要配件之一,在運轉(zhuǎn)時生熱,故高溫時需要具有優(yōu)異的耐油脂性能,會通給出解決方案:


    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(chǎn)品。


    3




    潤滑降噪技術(shù)




    汽車在運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動軸上的防塵罩必須具有降噪功能,會通給出解決方案:


    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,同時具有更優(yōu)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(shù)的融合,達到了潤滑降噪的目的。


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    長期熱老化技術(shù)




    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(jié)構(gòu)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(jù)老化降解機理,采用復合穩(wěn)定系統(tǒng)解決長期老化問題

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


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    耐疲勞技術(shù)




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