[00141328]改性复合丁基橡胶功能弹性材料研制

一、课题来源与背景 “改性复合丁基橡胶功能弹性材料研制”项目是安徽奥弗橡塑科技有限公司承担2015年安徽省创新型省份建设专项资金计划（二）省科技重大专项项目（编号15czz02070）,起止时间2015年7月至2017年6月。2018年10月29日通过安徽省科技厅组织的专家验收。 近年来,国外电控可变排量汽车空调压缩机生产技术迅速发展,但是国内压缩机驱动部件均依赖进口。在传统的汽车空调电磁离合器中,驱动盘组件采用的是金属簧片结构。当离合器启动时,驱动盘组件在轴向和旋转方向同时受力,金属簧片结构在旋转方向上为刚性连接,在启动瞬间缺乏缓冲,并产生较大的振动和噪音。在系统异常时,驱动盘组件不能及时与压缩机系统迅速脱离,致使系统损毁,导致造成较大的经济损失甚至是安全事故。 本项目是电控可变排量汽车用空调离合器系统驱动组织中的核心部件。采用亚型门尼分布型丁基橡胶为改性主体材料,以化学交联方式在两种金属环壳体之间进行嵌入式复合,形成“金属+改性复合丁基橡胶弹性材料+金属”三重复合弹性材料组件,实现替代金属弹簧片的目标。其具有轻量化、减震降噪、过载保护空调压缩机系统等功能。 二、技术原理及性能指标 本项目以预交联丁基弹性体材料为载体,通过高温辐射交联,制备了"核壳氧化锌/丁基预交联复合材料”,这种复合材料与丁基橡胶一起通过高温剪切共混法,实现了对丁基橡胶与复合材料的二元体系改性。在保持丁基橡胶原有性能（高于250℃时会发生“瞬时返原”的特殊特性）不变的基础上, 通过加入“核壳氧化锌/丁基预交联复合材料”,不仅能够促进生胶与填料之间具有更好的分散效果,还能最大程度促使混炼胶复合体系中形成更多的包融胶和核壳结构。研制证明,复合材料体系中的核壳结构能有效提高胶料的力学行为和柔韧性,大幅度提高橡胶材料的物理机械性能以及高温耐久疲劳性能。 本项目的设计原理是：使具有一定抗张强度的改性丁基胶弹性材料,以化学交联的方式在两种金属环壳之间进行嵌入式复合,从而形成三重复合弹性定位组件;组件具有将力或扭矩值瞬间柔性传输功能,设计时正是基于此功能考虑,最终实现降低离合器吸合减震和吸合噪音的目的。同时,该组件还可通过改变弹性材料的种类及弹性模量,满足不同车型的设计功能及特殊要求,极大拓展了项目产品的使用范围和应用领域。 已取得的关键性能指标⑴静态扭矩控制区间90-110Nm,动态扭矩控制区间80-100Nm。扭矩的一致性能控制在10%。⑵扭矩疲劳寿命＞100万次。⑶瞬间自省熔断：183℃-250℃,熔断上限1秒内。⑷关键尺寸精度：稳定控制在0.01mm以内。⑸工作转速≥7000 r/min,极限转速≥10000 r/min。上述指标通过法定检测,全部合格。 三、技术的创造性与先进性 安徽省科技情报研究所查新表明,国内未见有与该课题相同的采用亚型门尼分布型丁基橡胶为主体材料,形成桥车空调离合器用“金属-弹性体-金属”三重复合弹性定位组件的文献报道。 技术的创造性和先进性主要表现在：⑴基于亚型门尼分布型丁基橡胶复合弹性材料的改性技术。在保证材料基本性能达标的前提下,研究实现了复合材料与金属交联粘合性能、冲击吸收性能以及耐热性能等。⑵配料的全自动数据采集控制技术。解决了改性复合材料配制的精准性。⑶改性复合及其成型技术。解决了专有密闭式改性复合技术及其与不同金属壳体共复合、共交联问题。（4）优化改性复合材料配制及工艺设计,可分析出影响扭矩疲劳寿命的主要因素,研制并实施了其技术控制方法。（5）过载失效保护技术。解决以复合材料组件替代全金属驱动组件,在摩擦扭矩异常下实现过载保护的环境与条件。（6）同时研发智能型金属表面清洗烘干一体机、可变排量精密涂覆技术以及双工位自动涂胶设备、专用随线检测设备以及不良自动识别系统等,实行了项目产品全过程控制。 四、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本项目已通过安徽省科技厅组织的专家验收。申请专利14项,已取得专利授权10项,其中发明3项,实用新型7项。本项目产品已应用于高端汽车领域,替代进口。用户报告证明,本项目产品在质量、性能、环保指标等方面均满足要求,用户满意度高。 五、应用情况及存在的问题 本项目产品已供宝马、卡迪拉克、大众、戴姆勒、奔驰、雪佛兰、雷诺、尼桑等车型。2017年实现销售收入1624.69万元,2018年1-8月实现销售收入1634.37万元。 目前存在的主要问题是,在国家尚无强制性行标/国标的情况下,国内众多客户鉴于价格上的差异以及对低端模仿部件质量的担忧,传统结构产品仍占较高比例。随着标准化建设的发展,本项目产品市场增长空间巨大,必将有效推动橡胶改性材料和汽车空调电磁离合器产业的技术升级。