特種橡膠在汽車中的應用
發布時間：2015-01-08 18:44:41 人瀏覽
來源： 橡膠技術網
特種橡膠以其特殊優異的性能於多個領域取代普通橡膠制品，尤其是汽車行業。根據汽車不同橡膠部件的具體要求，也要相應地選用不同的特種橡膠材料。
用于汽車的橡膠部件很多，并在汽車系統中發揮著不同的作用，如膠帶用于運動傳輸，密封件用于支撐徑向或往復運動部件，墊片和O形圈用于密封油或燃油，膠管用于輸送液體或氣體，膜片用于控制流體或氣體等。用途不同，對所用橡膠的種類、性能等的要求也不同。要根據材料的耐燃、耐油、耐熱以及低溫柔性和密封能力等來選擇使用。有時，同一裝置也可能選用不同的材料，主要取決于應用溫度、燃油和油品的種類以及汽車的設計要求。
汽車發動機
同步帶
同步帶用于帶動曲軸凸輪同步運轉。同金屬鏈條相比，同步帶可以有效降低帶與鏈輪的接觸噪音，也不需要潤滑，而且具有輕量化的特點。同時，由于其柔韌性，也可適用于多軸驅動。在日本，有70%以上的小汽車使用同步帶，在歐洲則高達80%以上。
以前橡膠同步帶主要采用氯丁橡膠（CR）覆蓋膠。而氫化丁橡膠（HNBR）具有更優越的性能，因此在汽車用同步帶獲得了更多應用。HNBR綜合性能比CR優勝，在較寬的溫度范圍內具有穩定的復數模量、較好的低溫性能、耐熱和耐臭氧性能、優異的耐屈撓性能和良好的耐油性。
在膠帶功能試驗中，HNBR同氯丁橡膠（CR）覆蓋膠相比，在相同的運轉時間下前者的耐熱水平高出40°C。同時，HNBR的壽命是CR的2倍，耐久性超過了10萬公里。
密封件和墊片
密封系統主要用于阻止液體或其它材料泄露。有時用金屬、塑料或織物制造密封件，但更多的是使用橡膠。當發動機和傳動系統使用石油系列潤滑油時，密封材料一般選用丁（NBR）、丙烯酸酯橡膠（ACM）、硅橡膠（VMQ）或氟橡膠（FPM）。
發動機用油要求壽命長、粘度低（節油）、高溫下潤滑平穩等，因此通常發動機油含有多種添加劑。NBR在凈化劑、防老劑和抗磨劑環境中會受到嚴重破壞，而HNBR、FPM、ACM在高溫下置于含添加劑的油中長時間浸泡後，還能保持較好的強度性能。盡管ACM的拉伸強度較低，但它在除磷酸烷基酯和環烷酸鉛以外的所有添加劑中都能保持性能穩定。FPM的物理性能也不高，但它具有極好的耐熱和耐油性能。HNBR在這幾種橡膠中的拉伸強度最大，對各種添加劑的抗耐性也是最好的，只有二硫代磷酸鋅對其有輕微的影響。
長期以來，汽車行業一直用NBR和軟木橡膠制造發動機用的墊片，但現在以使用ACM和VMQ為主，以滿足耐熱、密封能力和壓縮耐久性的要求。在正常條件下，VMQ比ACM的低溫屈撓性和耐熱性要好，但VMQ在機油中長時間浸泡後會顯著軟化，相比之下，FPM和ACM則無劣化現象。
機油散熱器膠管和空氣輸送管
潤滑油散熱器膠管和機油散熱器膠管曾以內層膠NBR、外層膠CR為主。為了改善耐熱性，還曾選用過氯醚橡膠（ECO）和氯化聚乙烯（CM），現在廣泛使用ACM和AEM。空氣輸送管和進氣管必須具有良好的屈撓性、耐候性、減震性、耐真空塌陷性和耐油性。多種彈性體（如CR、NBR/PVC、EPDM、ECO、CM、ACM）和熱塑性彈性體（如聚酯、聚丙烯與EPDM的共混體）被選用于該用途，乃基于不同的車輛有不同的設計要求。
燃油系統和液壓系統
燃油系統用膠管
燃油系統一般由油箱、過濾器、泵和連接管組成。燃油輸送管可由鋼、熱塑性塑料（一般為聚胺）或補強橡膠制成。
1）燃油膠管
目前有兩種供油系統：化油器和噴油泵。化油器系統用膠管一直是以NBR或NBR/PVC（PB）作內層膠，CR作外層膠，直到芳香族組分含量高的汽油投入使用後，情況才發生了變化。芳香族組分含量高的汽油會引起內層NBR龜裂，把液體NBR用作不抽出的增塑劑可解決這一問題。
由于發動機室的溫度升高了，燃油膠管的外層膠已從CR變為氯磺化聚乙烯（CSM）或環氧氯丙烷―環氧乙烷―烯丙基縮水甘油醚（GECO）的三聚物、增大GECO中的烯丙基縮水甘油醚（AGE）的含量可改善GECO的耐臭氧和耐熱性能。GECO現在廣泛用作燃油膠管的外層膠，與CR和CSM相比，它經試驗油抽提後仍具有優異的動態耐臭氧性能。
在燃油噴射系統中，目前主要用兩種類型的膠管：油泵和噴油閥之間的高壓膠管、調壓器和油箱之間的低壓膠管。高壓膠管的內層膠采用FPM，因為它具有低的汽油滲透性，良好的耐氧化汽油性和優異的耐熱性。低壓膠管的內層膠用FPM或HNBR。同FPM相比，HNBR的燃油滲透性較差，但價格低。和NBR比較，HNBR在氧化汽油中浸泡試驗後拉伸強度則較高，且具有良好的綜合物理性能。
2）注油口膠管
連接加油口蓋和油箱的注油口膠管一直用PB制造。最近開發了FPM三聚物內層膠，GECO外層膠的注油膠管，進一步降低汽油滲透性。在揮發物管理條例愈來愈嚴格的情況下，這一點至關重要。
3）揮發膠管
揮發膠管與化油器燃油系統用膠管所用的材料相同，即一般用NBR作內層膠，CR作外層膠。
4）控制膠管（連接真空控制閥和吸氣岐管）
控制膠管用3種橡膠材料，根據使用溫度而定。隨工作溫度的提高，材料從NBR/CR變為GECO直到ACM。已開發出了新型ACM膠料，具有良好的綜合物理性能。
燃油系統用密封件和膜片
燃油泵膜片是化油器系統中典型的燃油泵結構件。膜片要承受發動機產生的熱影響，因此不僅要求在汽油中具有良好的耐久性，同時必須具有較高的耐熱性。曾經使用的材料有NBR和PB，現在已開始改用HNBR和FPM，因為需要耐氧化汽油，對于密封件而言，NBR、PB、HNBR和FPM都可用于減震器、絕緣體和油封，至于選用哪種材料則要根據具體使用溫度而定。
液壓轉向系統用橡膠制品
液壓轉向系統有兩種膠管：油泵和變速箱間的高壓膠管；變速箱與油箱之間的低壓膠管。過去兩種膠管都分別以NBR和CR作內層和外層膠。低壓膠管的內層膠現在使用ACM或CSM，以提高其耐熱性，由HNBR內層膠和CSM外層膠組成的新型高壓膠管比過去的膠管耐熱性更好。
空調系統用橡膠制品
當制冷劑為CFC12時，膠管的內層膠為NBR，外層膠為CR。現在制冷劑和潤滑油產生了變化，要求使用更好的材料，而且膠管由兩層變為三層。內層具有高耐熱性和低滲透性，中間層具有低滲透性，外層具有較高的耐熱性和耐候性。現時使用的膠管為PA與EPDM共混膠，IIR和EPDM或改性PA共混膠，IIR和氯化IIR（CIIR）三層膠管。
空調壓縮機密封件用橡膠材料，需要有較高的耐溶劑性，既要耐CFC-12又要耐HFC-134a，沒有一種單一的橡膠材料可同時耐兩種制冷劑，但共混材料可滿足這一要求，這種材料被稱為RBR（耐兩種制冷劑的材料）。
汽車工業對各種零部件提出了越來越高的要求，具有耐熱、使用壽命長、低滲透性、高耐磨性的特種橡膠在汽車行業將獲得日益廣泛的應用。(作者：西北橡膠塑料研究設計院雷海軍 武晶）
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