特種橡膠材料在汽車密封制品中的應(yīng)用

馮先敬

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110003）

特種橡膠材料在汽車密封制品中的應(yīng)用

馮先敬

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110003）

Application of special rubber material in automobile sealing products

特種橡膠在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等系統(tǒng)的密封中起著主導(dǎo)作用，有機(jī)高分子合成技術(shù)促使特種橡膠質(zhì)量大幅提升，闡述了氟硅橡膠、氟橡膠、氫化丁晴橡膠和丙烯酸橡膠的特性及在汽車密封領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)對(duì)特種橡膠今后的發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行了闡述。

特種橡膠；汽車密封系統(tǒng)；氟硅橡膠；氟橡膠；氫化丁晴橡膠；丙烯酸橡膠

我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，帶動(dòng)汽車制造業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)大，特種橡膠在汽車工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)在一輛汽車中需要十幾種橡膠制品，百余種橡膠配件，消耗量約占世界橡膠產(chǎn)量的70%。嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)和發(fā)展理念和發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變，使得高性能、環(huán)保型特種橡膠的關(guān)注度與日俱增。汽車工業(yè)對(duì)于橡膠的要求較為苛刻，除具有性能優(yōu)異外，還要具有較好的耐高溫、耐油、耐磨等。目前常用的特種橡膠如表1所示。

表1 四種特種橡膠的特性

1 氟硅橡膠

氟硅橡膠是將氟烷基等引入到硅橡膠的側(cè)鏈上使其改性得到的。氟硅橡膠熱老化性能優(yōu)異，這主要是因?yàn)槠渲麈湠轱柡偷墓柩蹑I，其鍵能遠(yuǎn)大于—C—C—鍵能。但是其耐熱性因三氟丙基的加入而有所降低，三氟丙基在高溫時(shí)易被氧化，產(chǎn)生含氟的有害氣體，氟硅橡膠的使用溫度一般不超過288 ℃[1]。氟硅橡膠具有優(yōu)異的耐油、耐化學(xué)腐蝕特性，可以在-68～230 ℃的油質(zhì)環(huán)境中保持良好的密封和襯墊性能。氟硅橡膠在極冷極熱的惡劣環(huán)境中具有較大的優(yōu)勢(shì)，其在汽車中的應(yīng)用主要為：燃油系統(tǒng)密封件、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和變速系統(tǒng)的O型圈、加熱冷卻系統(tǒng)、渦輪增壓膠管等方面應(yīng)用廣泛。道康寧公司于2015年推出具有良好耐非極性碳?xì)淙剂系男滦鸵簯B(tài)氟硅橡膠，其在小型模塑密封部件上的優(yōu)異性能是其他橡膠材料所無法比擬的。

2 氟橡膠

氟橡膠是通過在碳鏈的主鏈或側(cè)鏈上引入氟原子合成而來，目前超過60%的氟橡膠被用于汽車制造，其耐油、抗氧化、耐腐蝕性強(qiáng)[2]。20世紀(jì)50年代，我國研發(fā)出聚烯烴類氟橡膠，隨后陸續(xù)研發(fā)出全氟醚橡膠等[3]。氟橡膠在高溫和復(fù)雜化學(xué)環(huán)境中性能優(yōu)異，在汽車中，氟橡膠主要被用于在高溫等環(huán)境中避免密封件不被腐蝕，被用于曲軸前后油封、發(fā)動(dòng)機(jī)閥桿密封、氣缸套及離合器的密封、變速器和各類軟管中。隨著國內(nèi)燃油結(jié)構(gòu)的調(diào)整，氟橡膠品種也在不斷增多，由Dowty公司研發(fā)的Fluorobon97110氟橡膠，含氟量遠(yuǎn)超一般橡膠的極限，在較寬的溫度范圍內(nèi)（-15～200 ℃）對(duì)于燃料具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。而加入雙酚交聯(lián)后，氟橡膠即表現(xiàn)出良好的耐堿性，提高其與機(jī)油等長時(shí)間接觸后的機(jī)械性能，降低斷裂點(diǎn)延長率，大大提升了密封件的性能。

3 氫化丁腈橡膠

顧名思義氫化丁腈橡膠（HNBR）是丁腈橡膠加氫后形成的飽和的彈性體，高的飽和度使其具有良好的耐熱、耐化學(xué)腐蝕、耐油特性，此外HNBR還具有很好的機(jī)械強(qiáng)度。近年來，乙醇汽油等混合燃料的大規(guī)模發(fā)展，對(duì)于車用橡膠而言，面臨諸多挑戰(zhàn)，而HNBR對(duì)于混合燃料具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，在諸多的添加劑中穩(wěn)定性強(qiáng)[4]。HNBR的耐氧化特性，使之更適用于汽車的燃油系統(tǒng)密封件、汽車廂密封橡膠、各種密封圈及耐油膠管中，尤其應(yīng)用于高檔汽車密封配件中。HNBR生產(chǎn)企業(yè)主要有德國朗盛公司、日本Zone等，國內(nèi)的蘭化公司和吉化公司在HNBR的研究上也取得重要成果[5]。

4 丙烯酸橡膠

丙烯酸橡膠是由丙烯酸酯共聚制取的，其具有優(yōu)良的耐油耐熱特性。丙烯酸橡膠的飽和型主鏈結(jié)構(gòu)賦予它耐臭氧侵蝕性，而所含酯基則使它具有突出的耐烴類油溶脹性。丙烯酸橡膠的在耐油特性上傳統(tǒng)的丁腈橡膠相當(dāng)，使用溫度遠(yuǎn)高于丁腈橡膠，在175～200℃之間，耐寒性和耐水性則相對(duì)較差。在高溫和油性介質(zhì)中使用優(yōu)勢(shì)突出，尤其是暴露于高溫環(huán)境中最為合適。丙烯酸橡膠一般用作汽車油封，主要是潤滑油系統(tǒng)的油封、減震、油接觸的電絕緣部件，此外在耐臭氧和耐天候老化的橡膠零部件中也有所應(yīng)用。

特種橡膠在汽車中得到廣泛的應(yīng)用，在使用過程中發(fā)現(xiàn)還存在不少的問題值得關(guān)注。氟橡膠耐高溫和腐蝕性強(qiáng)，但其生膠黏度低，難以與其他物料混合配制，在低溫條件下性能急劇下降；硅橡膠機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)異，但是其耐油性和撕裂性能上仍需改善；縱使丙烯酸橡膠有“汽車膠”之稱，可壓縮變形特性較差制約著其在汽車密封制品的應(yīng)用。特種橡膠自身性能的缺陷。嚴(yán)重制約著其在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用。嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)對(duì)車用橡膠性能提出更高的要求，同時(shí)也迫使橡膠行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。特種橡膠依然面臨良好的發(fā)展機(jī)遇，氟硅橡膠、氟橡膠、氫化丁晴橡膠和丙烯酸橡膠是未來車用橡膠發(fā)展的主流方向。當(dāng)今車用橡膠亟需解決的是橡膠與纖維間的交聯(lián)，以增強(qiáng)橡膠的穩(wěn)定性能，納米材料作為補(bǔ)強(qiáng)填充劑在特種橡膠中的應(yīng)用日益廣泛，但是納米材料的團(tuán)聚嚴(yán)重影響橡膠的性能，這也是需要解決的難題。特種橡膠今后的發(fā)展應(yīng)集中于合成技術(shù)、品種研發(fā)上，以縮短與國際先進(jìn)技術(shù)的差距，促進(jìn)性能的改善，以此帶動(dòng)汽車性能的整體提升，減低污染排放，提高安全穩(wěn)定性能，實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

[1] 王永昌，王慶，龔笑笑. 氟硅橡膠的性能和用途[J]. 橡塑資源利用，2012，6：12～16.

[2] 陸剛. 氟橡膠加工技術(shù)、產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用[J]. 化學(xué)工業(yè)，2014，32(1)：4～38.

[3] 顏晉鈞. 氫化丁晴橡膠的應(yīng)用及現(xiàn)狀[J]. 橡膠科技市場(chǎng)，2008，10：11～13.

[4] 楊鳴. 丙烯酸酯橡膠材料技術(shù)研發(fā)動(dòng)向[J]. 世界橡膠工業(yè)，2015，42(3)：50～54.

[5] 肖九梅. 車用典型特種橡膠市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 化學(xué)工業(yè)，2015，33(2)：42～47.

(P-01)

TQ336.4

1009-797X(2016)06-0065-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.023

馮先敬（1981-），男，本科學(xué)歷，畢業(yè)于沈陽理工大學(xué) 材料成型與控制專業(yè)，從事汽車及零部件設(shè)計(jì)與制造工作，研究方向?yàn)槠囋O(shè)計(jì)。

2016-01-20