汽車發動機用橡膠管成品性能

黃毅

摘要：近年來，在汽車發動機上使用橡膠管的耐油性和耐臭氧性等，以保證汽車行駛的數量越來越多，但是隨著汽車發動機性能的可靠性和安全性。目前，國外汽車發動機橡不斷提高和整車結構布置的日益緊湊，橡膠膠管的內層、外層橡膠材料發展趨勢見表管的工作條件也變得更加惡劣，這就要求橡膠管具有較高的性能，如耐老化性、耐低溫。

關鍵詞：汽車發動機；橡膠管成品；性能

隨著汽車性能可靠性要求的逐步提高，對橡膠管的性能也提出了較高的要求，現有的橡膠管越來越不能滿足日益增長的性能要求，成為制約機車發動機領域發展的關鍵性問題，引起了學者的廣泛關注。

一、重要性

汽車發動機的重要性汽車的組成部分有很多，橡膠制的輪胎，方向盤，座椅，汽車外殼。除了這些我們可以一眼看到的外部配置，還有很多安裝在汽車內部的機動化配置。發動機是通過懸置系統與車身相連接，發動機是振動源，車身是防振對象，這就要求發動機懸置能夠有效地吸收振動或降低振動；發動機工作時振動頻率與振幅有如下關系，低頻振動時振幅較大，高頻振動時振幅較小，因此對發動機懸置要求是在低頻振動時有較大的損耗系數，以便能夠迅速將大的振幅消減下來，而在高頻振動時有較小的動剛度，以便能夠更好地吸收振動。比如電瓶，油箱，發動機這些極其重要的，必不可少的配置。其中汽車發動機對于汽車來說就像是心臟對于人類的重要性。缺失了心臟的人類不可能存活下來，同樣的沒有汽車發動機的汽車也不可能行駛，甚至于不能說是一輛汽車。不論是私家車，貨車或者是專業的賽車。汽車發動機都會像是心臟一樣的存在。汽車發動機的性能與否決定了汽車的性能，價格和壽命。對于專業的賽車手來說，他們會花費大量的精力和金錢在好的汽車發動機上。只有好的汽車發動機的性能才能保證他們在賽場上取得好的成績，在汽車發動機的性能上超越其他的對手。同樣的，對于汽車制造公司來說，給汽車配置最好的汽車發動機是決定自己汽車品牌的根本。就像是勞斯萊斯，蘭博基尼，寶馬，奔馳，奧迪，他們花費在汽車發動機上的投資金額是非常高昂的。所以汽車發動機對于每一輛汽車來說都是非常重要的。

二、汽車發動機用橡膠管成品性能

1.概述。橡膠的耐介質溶脹性能服從極性相近相容原則，非極性橡膠如異戌橡膠，順丁橡膠和乙丙橡膠等在非極性飽和烴（如汽油）中會產生極大溶脹，但是在極性液體（水和乙醇）中不發生溶脹作用，或溶脹極小。極性橡膠如丁腈橡膠等在水和乙醇中會發生溶脹，在烴類中不發生作用。丁腈橡膠因含有丙烯腈而具有極性，因此對非極性和弱極性油類和溶劑具有優異的抗耐性，丙烯腈含量愈高，耐油性愈好。汽車發動機燃油橡膠管，要求其具有耐高溫、耐臭氧老化、耐燃油等特點，還要有相當的耐爆破壓力要求，因此采用具有骨架層的橡膠軟管，軟管內層膠要耐燃油。目前市售的汽車發動機燃油橡膠管（捷達車）其使用的膠種為：外層膠為氯丁膠，內層膠為丁腈膠（丙烯腈含量為42.8%）。汽車發動機燃油管中含有的丁腈橡膠為極性橡膠，在極性液體———乙醇汽油中有腐蝕傾向。因此，研究汽車發動機燃油橡膠管耐乙醇汽油的腐蝕程度具有實際意義。

2.實驗與分析。一是實驗方法。橡膠管的耐乙醇汽油測試方法按硫化橡膠耐液體試驗方法進行，具體方法如下：a.剪一段長2 cm橡膠管，用乙醇汽油浸濕的濾紙擦凈試件表面的污物，并置于空氣中晾干，然后用分析天平分別稱出在空氣中質量和完全浸入蒸餾水中的質量）；b.將橡膠管放入盛有乙醇汽油的密閉容器中，并使乙醇汽油的液面完全浸過試樣，并開始計時；經過去1，2，3，… …7天和14，21，28天將試樣從乙醇汽油中取出，5 min內分別標出試件在空氣和完全浸入蒸餾水中的質量；二是實驗結果。橡膠管在普通汽油和乙醇汽油中浸泡后體積、質量、硬度變化對比表。由于實驗用的橡膠管是復合膠管，即內層為丁腈橡膠，外層為氯丁橡膠，所以浸泡后其體積變化率、質量變化率、硬度變化率都比單純丁腈膠（如膜片）高，特別是硬度的變化非常明顯，從浸泡后的膠管外觀上看，外層有些突起的現象也能說明這一點，這是由于氯丁膠的耐油性要遠低于丁腈橡膠。三是分析。橡膠管性能發生變化的主要原因是橡膠由一種部分交聯的三維網狀結構的大分子構成，在橡膠管加工過程中還加入了其它配合劑，如硫化劑、硫化促進劑、軟化劑、防老劑和填充劑等。當橡膠浸泡在介質，如乙醇汽油中，特別是在比較高的溫度下橡膠分子的鏈段運動加快，使這些低分子的介質漸漸滲入到橡膠網狀結構之中，會加速網狀結構的脹大，但由于橡膠分子間化學鍵的作用，僅發生高彈變形，這種變形產生的應力又阻止了介質分子的繼續進入，當介質的滲透壓力與高彈變形產生的應力達到平衡時，橡膠不再脹大，也就是說它僅僅發生了有限溶脹，隨著橡膠本身的分子結構，分子量的大小、極性、鏈的柔順性、結晶度、對稱性、支鏈程度與交鏈密度的不同，在不同介質中的溶脹程度也不同。在橡膠的溶脹過程中，它也遵守極性相近原則，如極性橡膠中的丁腈橡膠在極性介質中（如乙酸乙酯）溶脹大，而在非極性介質汽油中溶脹很小。試驗表明：兩種膠的質量和體積變化率均為正值，說明乙醇汽油從橡膠分子中抽取低分子物質的能力小于其溶入橡膠分子中的能力，宏觀表現為橡膠試樣體積增大和質量增加。總之，市售的橡膠管雖然可以在乙醇汽油中使用，但其各項性能指標大于在汽油中浸泡的結果，即有腐蝕。這樣就需要我們研制出一種膠管使其性能優于現售的橡膠管，以滿足汽車高品質的需要。

3.改進方案。丁腈橡膠雖然耐油性優于氯丁橡膠，但由于分子鏈柔性差和非結晶性所致，使硫化膠的彈性，耐寒性、耐屈撓性、抗撕裂性差，使臭氧龜裂擴展速度快，尤其制品在使用中與油接觸時，龜裂速度更快，而氯丁橡膠耐老化（耐候，耐臭氧以及耐熱性能優良），耐化學腐蝕性也很好，所以一般燃油橡膠管采用雙層膠。即內層為耐油性優良的丁腈橡膠，外層為耐老化性優良的氯丁橡膠。為了提高燃油橡膠管的耐乙醇汽油的性能，使汽車配件向高品質，低成本化發展，建議內外層膠可統一使用聚氯乙烯與丁腈橡膠并用膠，使橡膠管內外層膠既具有優異的耐油性能，又具有優異的耐老化性，又能相應降低生產成本。丁腈膠與聚氯乙烯共混膠即有聚氯乙烯的耐臭氧性、抗天侯性，又兼有丁腈膠的可交聯性和耐油性，因為丁腈膠與聚氯乙烯的溶解度參數而且兩者又都是極性材料，所以應具良好的相容性。共混工藝溫度一般控制在（160 ～ 170）℃之間，如果低于160 ℃，聚氯乙烯塑化度不夠，高于170℃時聚氯乙烯又開始降解，這就要求嚴格控制操作工藝溫度范圍，否則產品質量難以穩定，目前國外采用乳液共沉法生產的丁腈膠與聚氯乙烯共混膠已經商品化，并且共混比例和品種也較多，其性能完全能夠滿足生產膠管的性能要求。

汽車這一行業的競爭壓力也越來越大，汽車品牌的開發商要想在汽車這一行業有立足之地甚至于擁有行業巨頭的頭銜和地位，就必須要有好的汽車發動機。汽車發動機對于汽車而言是非常重要的，是不可缺少的。對于現當代的中國來說，汽車發動機并不優異，也沒有很突出的長處。國外所生產的汽車發動機的性能好，種類多，大部分的汽車品牌和開發商及消費者所追捧和使用。本文汽油對橡膠管有腐蝕，提出改進方案。

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