特種橡膠在汽車中的應(yīng)用

    用于汽車的橡膠部件很多，并在汽車系統(tǒng)中發(fā)揮著不同的作用，如膠帶用于運(yùn)動傳輸，密封件用于支撐徑向或往復(fù)運(yùn)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(jù)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(shí)，同一裝置也可能選用不同的材料，主要取決于應(yīng)用溫度、燃油和油品的種類以及汽車的設(shè)計(jì)要求。

 

汽車發(fā)動機(jī)

 

同步帶

 

同步帶用于帶動曲軸凸輪同步運(yùn)轉(zhuǎn)。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(diǎn)。同時(shí)，由于其柔韌性，也可適用于多軸驅(qū)動。在日本，有70%以上的小汽車使用同步帶，在歐洲則高達(dá)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(yōu)越的性能，因此在汽車用同步帶獲得了更多應(yīng)用。HNBR綜合性能比CR優(yōu)勝，在較寬的溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的復(fù)數(shù)模量、較好的低溫性能、耐熱和耐臭氧性能、優(yōu)異的耐屈撓性能和良好的耐油性。

 

在膠帶功能試驗(yàn)中，HNBR同氯丁橡膠（CR）覆蓋膠相比，在相同的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間下前者的耐熱水平高出40°C。同時(shí)，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(tǒng)主要用于阻止液體或其它材料泄露。有時(shí)用金屬、塑料或織物制造密封件，但更多的是使用橡膠。當(dāng)發(fā)動機(jī)和傳動系統(tǒng)使用石油系列潤滑油時(shí)，密封材料一般選用�。∟BR）、丙烯酸酯橡膠（ACM）、硅橡膠（VMQ）或氟橡膠（FPM）。

 

發(fā)動機(jī)用油要求壽命長、粘度低（節(jié)油）、高溫下潤滑平穩(wěn)等，因此通常發(fā)動機(jī)油含有多種添加劑。NBR在凈化劑、防老劑和抗磨劑環(huán)境中會受到嚴(yán)重破壞，而HNBR、FPM、ACM在高溫下置于含添加劑的油中長時(shí)間浸泡後，還能保持較好的強(qiáng)度性能。盡管ACM的拉伸強(qiáng)度較低，但它在除磷酸烷基酯和環(huán)烷酸鉛以外的所有添加劑中都能保持性能穩(wěn)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(qiáng)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(yè)一直用NBR和軟木橡膠制造發(fā)動機(jī)用的墊片，但現(xiàn)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(jī)油中長時(shí)間浸泡後會顯著軟化，相比之下，F(xiàn)PM和ACM則無劣化現(xiàn)象。

 

機(jī)油散熱器膠管和空氣輸送管

 

潤滑油散熱器膠管和機(jī)油散熱器膠管曾以內(nèi)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(xiàn)在廣泛使用ACM和AEM�？諝廨斔凸芎瓦M(jìn)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(shè)計(jì)要求。

 

燃油系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)

 

燃油系統(tǒng)用膠管

 

燃油系統(tǒng)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(bǔ)強(qiáng)橡膠制成。

 

1）燃油膠管

 

目前有兩種供油系統(tǒng)：化油器和噴油泵。化油器系統(tǒng)用膠管一直是以NBR或NBR/PVC（PB）作內(nèi)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(fā)生了變化。芳香族組分含量高的汽油會引起內(nèi)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(fā)動機(jī)室的溫度升高了，燃油膠管的外層膠已從CR變?yōu)槁然腔�聚乙烯（CSM）或環(huán)氧氯丙烷―環(huán)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(xiàn)在廣泛用作燃油膠管的外層膠，與CR和CSM相比，它經(jīng)試驗(yàn)油抽提後仍具有優(yōu)異的動態(tài)耐臭氧性能。

 

在燃油噴射系統(tǒng)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(diào)壓器和油箱之間的低壓膠管。高壓膠管的內(nèi)層膠采用FPM，因?yàn)樗�具有低的汽油滲透性，良好的耐氧化汽油性和優(yōu)異的耐熱性。低壓膠管的內(nèi)層膠用FPM或HNBR。同F(xiàn)PM相比，HNBR的燃油滲透性較差，但價(jià)格低。和NBR比較，HNBR在氧化汽油中浸泡試驗(yàn)後拉伸強(qiáng)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(fā)了FPM三聚物內(nèi)層膠，GECO外層膠的注油膠管，進(jìn)一步降低汽油滲透性。在揮發(fā)物管理?xiàng)l例愈來愈嚴(yán)格的情況下，這一點(diǎn)至關(guān)重要。

 

3）揮發(fā)膠管

 

揮發(fā)膠管與化油器燃油系統(tǒng)用膠管所用的材料相同，即一般用NBR作內(nèi)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(jù)使用溫度而定。隨工作溫度的提高，材料從NBR/CR變?yōu)镚ECO直到ACM。已開發(fā)出了新型ACM膠料，具有良好的綜合物理性能。

 

燃油系統(tǒng)用密封件和膜片

 

燃油泵膜片是化油器系統(tǒng)中典型的燃油泵結(jié)構(gòu)件。膜片要承受發(fā)動機(jī)產(chǎn)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(shí)必須具有較高的耐熱性。曾經(jīng)使用的材料有NBR和PB，現(xiàn)在已開始改用HNBR和FPM，因?yàn)樾枰�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(jù)具體使用溫度而定。

 

液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用橡膠制品

 

液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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(nèi)層和外層膠。低壓膠管的內(nèi)層膠現(xiàn)在使用ACM或CSM，以提高其耐熱性，由HNBR內(nèi)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(diào)系統(tǒng)用橡膠制品

 

當(dāng)制冷劑為CFC12時(shí)，膠管的內(nèi)層膠為NBR，外層膠為CR�，F(xiàn)在制冷劑和潤滑油產(chǎn)生了變化，要求使用更好的材料，而且膠管由兩層變?yōu)槿龑印��?nèi)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�，F(xiàn)時(shí)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(diào)壓縮機(jī)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(shí)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(yè)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(yè)將獲得日益廣泛的應(yīng)用。(作者：西北橡膠塑料研究設(shè)計(jì)院雷海軍 武晶）