橡膠在無石棉密封墊片上的應(yīng)用

杜鵬，王馨寧

（1.濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州262500；2.濰坊博海學(xué)校，山東濰坊261000）

橡膠在無石棉密封墊片上的應(yīng)用

杜鵬1，王馨寧2

（1.濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州262500；2.濰坊博海學(xué)校，山東濰坊261000）

無石棉墊片廣泛應(yīng)用于汽車密封當(dāng)中，橡膠作為基本原材料，對(duì)密封性能有著舉足輕重的作用。介紹不同橡膠材料對(duì)密封效果的影響，試驗(yàn)研究了橡膠含量對(duì)墊片的壓縮回彈、蠕變松弛、抗拉強(qiáng)度和泄漏率的影響。按照本文所得結(jié)論，可以在無石棉密封材料制備過程對(duì)橡膠的選用提供依據(jù)。

橡膠；汽車密封；泄漏率

無石棉墊片廣泛應(yīng)用于汽車密封當(dāng)中，橡膠作為無石棉密封墊片的三大基本原材料之一，主要的作用是將增強(qiáng)纖維和填料粘結(jié)在一起，保證材料具有良好的壓縮回彈、蠕變松弛、抗拉強(qiáng)度和密封能力。選擇合適橡膠材料對(duì)密封墊片的整體性能有著決定性的作用。現(xiàn)階段橡膠（彈性體）的選擇范圍非常廣泛，有價(jià)格便宜的天然橡膠也有價(jià)格較高的丁腈橡膠和氟橡膠等，以下簡(jiǎn)述無石棉密封墊片常用的幾種橡膠材料。

1　密封墊片常用橡膠材料

密封墊片主要常用的橡膠材料有：

（1）天然橡膠。該材料的優(yōu)點(diǎn)非常明顯：物理性能優(yōu)異，工業(yè)化生產(chǎn)效率高；對(duì)乙酸乙酯等極性溶劑有著較好的免疫能力。缺點(diǎn)：彈性受溫度的影響較嚴(yán)重，隨著溫度的降低逐漸變硬，彈性性能變差；無確定的熔融溫度并且耐溫區(qū)間較窄，僅為-48～80℃；抵抗油性介質(zhì)的能力較差，如果密封汽油和柴油易發(fā)生溶解導(dǎo)致泄漏。

利用天然橡膠［1］所特有的分子鏈結(jié)構(gòu)制備的無石棉密封材料，價(jià)格優(yōu)勢(shì)突出，并且在常溫條件下使用具有較好的壓縮回彈性能、抗蠕變能力和較好的結(jié)合面補(bǔ)償能力。直到現(xiàn)在，該材料在無石棉制備過程中仍保持著一定的份額。

（2）丁腈橡膠。丁腈橡膠（NBR）主要成分為丙烯腈和丁二烯［2］。丁腈橡膠是目前無石棉密封材料應(yīng)用最大的彈性體材料，性價(jià)比較突出。丁腈橡膠由于具有優(yōu)異的耐油性，目前廣泛的應(yīng)用到汽油機(jī)和柴油機(jī)當(dāng)中，常見的位置有油底殼密封條和曲軸油封。

（3）丁基橡膠。丁基橡膠［3］主要是由異戊二烯和異丁烯構(gòu)成，是所有橡膠材料中其密封性能最好的彈性體。抵抗空氣的穿透性只有天然橡膠的七分之一，丁苯橡膠的五分之一左右。此外，丁基橡膠還具有較好的抵抗蠕變松弛性能，應(yīng)力隨時(shí)間的衰減較慢，較好的耐高溫老化性。丁基橡膠缺點(diǎn)：進(jìn)行硫化工藝處理時(shí)，硫化速度較慢，需要額外的硫化促進(jìn)劑和硫化活性劑的幫助，并經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的硫化處理。當(dāng)密封介質(zhì)為氣體或化學(xué)溶劑時(shí)，丁基橡膠是一個(gè)較為理想的選擇。

（4）氯丁橡膠。該材料在保證擁有與天然橡膠接近的拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，在耐老化性能和耐油性方面均有優(yōu)異的表現(xiàn)。利用氯丁橡膠制備的密封材料，可靠性較好，并且具有較為寬泛的使用范圍，最高使用溫度可以達(dá)到110℃.

2　橡膠含量對(duì)密封材料性能的影響

無石棉密封材料在橡膠材料確定后，含量問題就成為研究的重點(diǎn)。本文以汽車應(yīng)用最廣泛、性價(jià)比最突出的丁腈橡膠為例，分析不同含量對(duì)密封材料整體性能的影響。具體的試驗(yàn)含有五個(gè)水平等級(jí)：10%，12.5%，15%，17.5%，20%.

對(duì)試驗(yàn)產(chǎn)品的性能評(píng)價(jià)的指標(biāo)主要有：壓縮回彈性能、抗拉強(qiáng)度、蠕變松弛率和密封性能。無石棉密封材料想要獲得最優(yōu)的密封效果，對(duì)材料性能要求一般為：（1）較大的壓縮率和回彈率：較大的壓縮率填補(bǔ)密封面的微孔泄漏通道，較高的回彈率則可保證密封面具有足夠的密封壓力；（2）較高的抗拉強(qiáng)度：保證在螺栓載荷作用下不會(huì)發(fā)生壓潰；（3）較低的蠕變松弛率：在長(zhǎng)期使用過程中，螺栓載荷的衰減較小，可靠性能越好；（4）泄漏率：泄漏率越低，密封材料的密封效果越好。

具體的試驗(yàn)性能分別利用壓縮回彈儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)、蠕變松弛儀和密封試驗(yàn)臺(tái)等設(shè)備。試驗(yàn)結(jié)果見圖1所示。

圖1　橡膠含量對(duì)墊片性能的影響

分析試驗(yàn)結(jié)果：隨著橡膠含量的增加，材料的壓縮率、回彈率和抗拉強(qiáng)度均呈現(xiàn)增強(qiáng)的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)的蠕變松弛率和泄漏率則逐漸降低。

綜上，隨著橡膠含量增加到20%，整個(gè)材料的密封性能達(dá)到最優(yōu)。但是本文并沒有進(jìn)一步提高橡膠的含量（超過20%），這主要考慮：（1）過高的橡膠含量將大大提高無石棉密封材料的成本，降低產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力；（2）由于密封材料還需要考慮它的長(zhǎng)期可靠性，進(jìn)一步提高橡膠所占比例將會(huì)導(dǎo)致密封材料的應(yīng)力松弛問題，無法滿足密封要求。此外，橡膠制品對(duì)所密封介質(zhì)、環(huán)境溫度等因素也較敏感，因此在滿足密封要求的情況，應(yīng)盡量控制橡膠材料的含量。

綜合考慮，無石棉密封材料在選用丁腈橡膠作為彈性體時(shí)，含量時(shí)控制在20%左右將使整個(gè)產(chǎn)品具有更好的密封性能和更高的性價(jià)比。

3　結(jié)束語

（1）市場(chǎng)上的橡膠種類繁多，在選用橡膠時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注無石棉密封材料的實(shí)際工作環(huán)境。

（2）橡膠含量在無石棉制備過程中是重點(diǎn)研究的問題，本文以丁腈橡膠為例進(jìn)行試驗(yàn)研究，研究表明：含量控制在20%整個(gè)產(chǎn)品具有更好的密封性能和更高的性價(jià)比。

［1］李一鯤.世界主要天然橡膠生產(chǎn)國(guó)生產(chǎn)概況及發(fā)展趨勢(shì)和認(rèn)識(shí)［J］.熱帶農(nóng)業(yè)科技，2003，（26）：37-45，33.

［2］王立彥.丁腈橡膠的應(yīng)用［J］.彈性體，2000，10（3）:41-44.

［3］崔小明.國(guó)內(nèi)外丁基橡膠生產(chǎn)狀況及市場(chǎng)前景［J］.中國(guó)橡膠.2005，21（10）：10-14.

The Application of Rubber in the No-asbestos Gaskets

DU Peng1，WANG Xin-ning2
（1.Weifang Engineering Vocation College，Qingzhou Shandong 262500，China；2.Weifang Bohai School，Weifang Shandong 261000，China）

Non asbestos gaskets are widely used in automotive seals，rubber as the basic raw material，the sealing performance has a decisive role.The effect of different rubber materials on sealing performance was introduced.The influence of rubber content on compression resilience，creep relaxation，tensile strength and leakage rate of gasket were studied.According to the conclusion of this paper，the selection of rubber can be used in the preparation of non asbestos sealing material.

rubber；automotive sealing；leakage rate

TB42

A

1672-545X（2016）08-0173-02

裝備應(yīng)用技術(shù)

2016-05-15

杜鵬（1984-），男，山東濰坊人，研究生，助教，主要研究方向?yàn)楣こ虣C(jī)械。