特種橡膠材料在汽車密封制品中的應用

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

特種橡膠在汽車發動機等系統的密封中起著主導作用，有機高分子合成技術促使特種橡膠質量大幅提升，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域的應用。同時對特種橡膠今后的發展動向進行了闡述。

特種橡膠；汽車密封系統；氟硅橡膠；氟橡膠；氫化丁晴橡膠；丙烯酸橡膠

我國國民經濟的快速發展，帶動汽車制造業規模日益擴大，特種橡膠在汽車工業中有著廣泛的應用。據統計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量的70%。嚴峻的環保形勢和發展理念和發展方式的轉變，使得高性能、環保型特種橡膠的關注度與日俱增。汽車工業對于橡膠的要求較為苛刻，除具有性能優異外，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鏈上使其改性得到的。氟硅橡膠熱老化性能優異，這主要是因為其主鏈為飽和的硅氧鍵，其鍵能遠大于—C—C—鍵能。但是其耐熱性因三氟丙基的加入而有所降低，三氟丙基在高溫時易被氧化，產生含氟的有害氣體，氟硅橡膠的使用溫度一般不超過288 ℃[1]。氟硅橡膠具有優異的耐油、耐化學腐蝕特性，可以在-68～230 ℃的油質環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境中具有較大的優勢，其在汽車中的應用主要為：燃油系統密封件、汽車發動機和變速系統的O型圈、加熱冷卻系統、渦輪增壓膠管等方面應用廣泛。道康寧公司于2015年推出具有良好耐非極性碳氫燃料的新型液態氟硅橡膠，其在小型模塑密封部件上的優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[2]。20世紀50年代，我國研發出聚烯烴類氟橡膠，隨后陸續研發出全氟醚橡膠等[3]。氟橡膠在高溫和復雜化學環境中性能優異，在汽車中，氟橡膠主要被用于在高溫等環境中避免密封件不被腐蝕，被用于曲軸前后油封、發動機閥桿密封、氣缸套及離合器的密封、變速器和各類軟管中。隨著國內燃油結構的調整，氟橡膠品種也在不斷增多，由Dowty公司研發的Fluorobon97110氟橡膠，含氟量遠超一般橡膠的極限，在較寬的溫度范圍內（-15～200 ℃）對于燃料具有很強的穩定性。而加入雙酚交聯后，氟橡膠即表現出良好的耐堿性，提高其與機油等長時間接觸后的機械性能，降低斷裂點延長率，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、耐化學腐蝕、耐油特性，此外HNBR還具有很好的機械強度。近年來，乙醇汽油等混合燃料的大規模發展，對于車用橡膠而言，面臨諸多挑戰，而HNBR對于混合燃料具有很強的適應性，在諸多的添加劑中穩定性強[4]。HNBR的耐氧化特性，使之更適用于汽車的燃油系統密封件、汽車廂密封橡膠、各種密封圈及耐油膠管中，尤其應用于高檔汽車密封配件中。HNBR生產企業主要有德國朗盛公司、日本Zone等，國內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，其具有優良的耐油耐熱特性。丙烯酸橡膠的飽和型主鏈結構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的丁腈橡膠相當，使用溫度遠高于丁腈橡膠，在175～200℃之間，耐寒性和耐水性則相對較差。在高溫和油性介質中使用優勢突出，尤其是暴露于高溫環境中最為合適。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用。

特種橡膠在汽車中得到廣泛的應用，在使用過程中發現還存在不少的問題值得關注。氟橡膠耐高溫和腐蝕性強，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；硅橡膠機械強度優異，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用。特種橡膠自身性能的缺陷。嚴重制約著其在汽車工業中的廣泛應用。嚴峻的環保形勢對車用橡膠性能提出更高的要求，同時也迫使橡膠行業的創新發展。特種橡膠依然面臨良好的發展機遇，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展的主流方向。當今車用橡膠亟需解決的是橡膠與纖維間的交聯，以增強橡膠的穩定性能，納米材料作為補強填充劑在特種橡膠中的應用日益廣泛，但是納米材料的團聚嚴重影響橡膠的性能，這也是需要解決的難題。特種橡膠今后的發展應集中于合成技術、品種研發上，以縮短與國際先進技術的差距，促進性能的改善，以此帶動汽車性能的整體提升，減低污染排放，提高安全穩定性能，實現綠色可持續發展。

[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、產品開發與應用[J]. 化學工業，2014，32(1)：4～38.

[3] 顏晉鈞. 氫化丁晴橡膠的應用及現狀[J]. 橡膠科技市場，2008，10：11～13.

[4] 楊鳴. 丙烯酸酯橡膠材料技術研發動向[J]. 世界橡膠工業，2015，42(3)：50～54.

[5] 肖九梅. 車用典型特種橡膠市場發展趨勢分析[J]. 化學工業，2015，33(2)：42～47.

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TQ336.4

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

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10.13520/j.cnki.rpte.2016.06.023

馮先敬（1981-），男，本科學歷，畢業于沈陽理工大學 材料成型與控制專業，從事汽車及零部件設計與制造工作，研究方向為汽車設計。

2016-01-20