高性能合成橡膠材料在新機動化趨勢中的重點應(yīng)用

在當今全球“減碳”大背景下，隨著各國行業(yè)環(huán)保標準不斷提高，汽車產(chǎn)業(yè)也正在加速“脫碳”進程。例如，自2021年，歐盟規(guī)定境內(nèi)新乘用車平均二氧化碳排放量不得高于95 g/km；2020年9 月，中國在聯(lián)合國氣候大會上提出“雙碳”目標；同時，新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)也被列為“十四五”期間發(fā)展重點領(lǐng)域。國家政策引導(dǎo)正驅(qū)動行業(yè)加速向新能源、輕量化等趨勢轉(zhuǎn)型。

電氣化、熱管理、減震及輕量化等新機動化重點領(lǐng)域發(fā)展，對產(chǎn)業(yè)上游的橡膠行業(yè)提出了更高要求。EPDM（乙丙橡膠）、NBR（丁腈橡膠）、HNBR（氫化丁腈橡膠）、CR（氯丁橡膠）、EVM（乙烯-醋酸乙烯酯橡膠）等被廣泛應(yīng)用的合成橡膠材料，憑借優(yōu)異的絕緣性、耐高溫、耐腐蝕性、耐老化性等突出性能，為汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展提供了重要材料支持。

機動車電氣化及熱管理系統(tǒng)

在電氣化過程中，傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車和電動汽車的電氣系統(tǒng)和導(dǎo)電材料，都需要具備電磁屏蔽、絕緣、耐液體介質(zhì)、耐紫外線、耐臭氧和機械磨損等性能。相比于內(nèi)燃機汽車，純電動車的熱管理要求則更為復(fù)雜，不僅需要及時冷卻以防止電池老化，還需要在寒冷地區(qū)和冬季進行加熱，保持系統(tǒng)處于最佳工作溫度范圍（10～50 ℃），以保障系統(tǒng)的全部功率和容量。

目前，可快速充電的電動汽車系統(tǒng)電壓可達800 V，在充電站停留的10～15 min 內(nèi)可充滿電池電量的80%。因此，熱管理系統(tǒng)的材料選擇尤為重要，以保證電纜、插頭乃至電池本身可適當冷卻，以及制冷系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)，避免電池在過高溫度下?lián)p壞。高性能Keltan?EPDM 被廣泛用于制作冷卻液系統(tǒng)的膠管、密封件、墊片，以及非極性電纜護套；采用Perbunan? NBR或Baypren? CR 可以生產(chǎn)耐油和潤滑脂的電纜絕緣層。Levapren?EVM 可用來生產(chǎn)無鹵阻燃、耐腐蝕的絕緣制品；對于新一代制冷劑（如R1234yf，R717），需要適配具有耐低溫/高溫性能、快速減壓/抗起泡等性能的密封材料，典型產(chǎn)品如阿朗新科Therban? HNBR，Baypren? CR 等。

噪音、振動和聲振粗糙度管理

乘坐純電動汽車時，人們不再會聽到熟悉的內(nèi)燃機噪音，取而代之的是輪胎噪音及汽車周圍的風(fēng)聲。因此，電動汽車減噪領(lǐng)域的重點之一是改進包括車門密封、玻璃導(dǎo)槽密封在內(nèi)的汽車密封系統(tǒng)。

在密封條的結(jié)構(gòu)設(shè)計層面，可選方案包括增加密封條厚度、采用斷面復(fù)雜的復(fù)合結(jié)構(gòu)，或在膠料中加入發(fā)泡劑以生產(chǎn)更低密度的發(fā)泡密封條等。因此在材料選擇上，可采用超高相對分子質(zhì)量的EPDM 產(chǎn)品，在降低密度同時保持密封性能不變，保證微孔發(fā)泡密封條的質(zhì)量和性能。

減震方面，由于全電池汽車重量一般高于常規(guī)汽車，為調(diào)整汽車行駛高度和改善操控性能，全電池汽車廣泛使用空氣彈簧，提高乘坐舒適性，延長行駛里程，并改善對電池組的保護。材料選擇上，阿朗新科Baypren? 硫磺改性CR 牌號因其與增強線繩的強大附著力，可最大程度地發(fā)揮空氣彈簧性能，并賦予空氣彈簧高抗裂口增長性能。同時，這種材料還可提供低透氣性，有效延長空氣彈簧壽命。

汽車內(nèi)燃機發(fā)展的趨勢之一，是隨其性能提高而更為緊湊。對于混合動力汽車，由于引擎蓋下的可用空間較為有限，其發(fā)動后溫度持續(xù)上升的現(xiàn)象較為明顯。常應(yīng)用于發(fā)動機懸置等動態(tài)橡膠部件的天然橡膠（NR）雖具有良好的動態(tài)性能、初始抗拉強度和疲勞性能，但當溫度超過80°C 時，這些性能會迅速下降。通過開發(fā)新的超高相對分子質(zhì)量EPDM 牌號，并且采用優(yōu)化的配方設(shè)計，可兼顧耐高溫性能和材料動態(tài)性能。相關(guān)工業(yè)測試表明，采用超高相對分子質(zhì)量EPDM（半結(jié)晶，中等ENB 含量，充油50 Phr）的發(fā)動機懸置，其動態(tài)性能和疲勞壽命已與NR 非常接近，而熱穩(wěn)定性顯著改善。

汽車輕量化

輕量化是汽車行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，目前業(yè)界已有多種汽車減重思路。其中，材料輕量化是主流方向之一。

減輕整車質(zhì)量的一種方法是使用復(fù)合材料。用于汽車工業(yè)的輕量化材料需要足夠堅固，并可以承受惡劣載荷條件。業(yè)內(nèi)經(jīng)常使用各種合成橡膠對塑料等材料改性，以獲得良好的力學(xué)性能和沖擊強度。此外，由于大多數(shù)復(fù)合材料無法承受焊接加工，傳統(tǒng)緊固件的開孔也會削弱其性能，因此需要使用粘合強度足夠高的黏合劑。阿朗新科高性能NBR 和官能化NBR 系列產(chǎn)品，可適用于開發(fā)特定需求的黏合劑。

另一種方法是減輕車用橡膠制品自重，可通過開發(fā)低密度橡膠制品，或用低密度熱塑性彈性體材料（如TPV，熱塑性硫化橡膠）替代傳統(tǒng)熱固性橡膠實現(xiàn)。目前，市場在該領(lǐng)域已有較多實踐，例如用密度0.8～1.0 g/cm3的微發(fā)泡密封條代替1.2 g/cm3的密實密封條；采用TPV 替代熱固性橡膠生產(chǎn)汽車密封條，密度可從1.2 g/cm3降低到1.0 g/cm3等。目前，商業(yè)化較為成熟的TPV 材料采用動態(tài)硫化工藝，由PP（聚丙烯）和EPDM 熔融共混制備而成，具有性能優(yōu)異、成本低、可回收循環(huán)利用等優(yōu)勢。作為該制備工藝的關(guān)鍵材料之一，高性能EPDM 可賦予TPV 高彈性、良好的密封性、耐候性等優(yōu)勢。

綜上所述，向電氣化轉(zhuǎn)型，是未來可持續(xù)交通發(fā)展的大勢所趨，將持續(xù)引領(lǐng)合成橡膠等上游行業(yè)的發(fā)展方向。同時，性能卓越、應(yīng)用廣泛的合成橡膠產(chǎn)品，以及定制化的綜合材料解決方案，也將不斷支撐新機動化趨勢發(fā)展及交通產(chǎn)業(yè)鏈變革。