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特种橡胶在汽车中的应用
日期：2024-08-23 23:24
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摘要： 特种橡胶以其特殊优异的性能於多个领域取代普通橡胶制品，尤其是汽车行业。根据汽车不同橡胶部件的具体要求，也要相应地选用不同的特种橡胶材料。 用于汽车的橡胶部件很多，并在汽车系统中发挥着不同的作用，如胶带用于运动传输，密封件用于支撑径向或往复运动部件，垫片和O形圈用于密封油或燃油，胶管用于输送液体或气体，膜片用于控制流体或气体等。用途不同，对所用橡胶的种类、性能等的要求也不同。要根据材料的耐燃、耐油、耐热以及低温柔性和密封能力等来选择使用。有时，同一装置也可能选用不同的材料，主要...
特种橡胶以其特殊优异的性能於多个领域取代普通橡胶制品，尤其是汽车行业。根据汽车不同橡胶部件的具体要求，也要相应地选用不同的特种橡胶材料。
用于汽车的橡胶部件很多，并在汽车系统中发挥着不同的作用，如胶带用于运动传输，密封件用于支撑径向或往复运动部件，垫片和O形圈用于密封油或燃油，胶管用于输送液体或气体，膜片用于控制流体或气体等。用途不同，对所用橡胶的种类、性能等的要求也不同。要根据材料的耐燃、耐油、耐热以及低温柔性和密封能力等来选择使用。有时，同一装置也可能选用不同的材料，主要取决于应用温度、燃油和油品的种类以及汽车的设计要求。
汽车发动机
同步带
同步带用于带动曲轴凸轮同步运转。同金属链条相比，同步带可以有效降低带与链轮的接触噪音，也不需要润滑，而且具有轻量化的特点。同时，由于其柔韧性，也可适用于多轴驱动。在日本，有70%以上的小汽车使用同步带，在欧洲则高达80%以上。
以前橡胶同步带主要采用氯丁橡胶（CR）覆盖胶。而氢化丁橡胶（HNBR）具有更优越的性能，因此在汽车用同步带获得了更多应用。HNBR综合性能比CR优胜，在较宽的温度范围内具有稳定的复数模量、较好的低温性能、耐热和耐臭氧性能、优异的耐屈挠性能和良好的耐油性。
在胶带功能试验中，HNBR同氯丁橡胶（CR）覆盖胶相比，在相同的运转时间下前者的耐热水平高出40°C。同时，HNBR的寿命是CR的2倍，耐久性超过了10万公里。
密封件和垫片
密封系统主要用于阻止液体或其它材料泄露。有时用金属、塑料或织物制造密封件，但更多的是使用橡胶。当发动机和传动系统使用石油系列润滑油时，密封材料一般选用丁（NBR）、丙烯酸酯橡胶（ACM）、硅橡胶（VMQ）或氟橡胶（FPM）。
发动机用油要求寿命长、粘度低（节油）、高温下润滑平稳等，因此通常发动机油含有多种添加剂。NBR在净化剂、防老剂和抗磨剂环境中会受到严重破坏，而HNBR、FPM、ACM在高温下置于含添加剂的油中长时间浸泡後，还能保持较好的强度性能。尽管ACM的拉伸强度较低，但它在除磷酸烷基酯和环烷酸铅以外的所有添加剂中都能保持性能稳定。FPM的物理性能也不高，但它具有极好的耐热和耐油性能。HNBR在这几种橡胶中的拉伸强度*大，对各种添加剂的抗耐性也是*好的，只有二硫代磷酸锌对其有轻微的影响。
长期以来，汽车行业一直用NBR和软木橡胶制造发动机用的垫片，但现在以使用ACM和VMQ为主，以满足耐热、密封能力和压缩耐久性的要求。在正常条件下，VMQ比ACM的低温屈挠性和耐热性要好，但VMQ在机油中长时间浸泡後会显着软化，相比之下，FPM和ACM则无劣化现象。
机油散热器胶管和空气输送管
润滑油散热器胶管和机油散热器胶管曾以内层胶NBR、外层胶CR为主。为了改善耐热性，还曾选用过氯醚橡胶（ECO）和氯化聚乙烯（CM），现在广泛使用ACM和AEM。空气输送管和进气管必须具有良好的屈挠性、耐候性、减震性、耐真空塌陷性和耐油性。多种弹性体（如CR、NBR/PVC、EPDM、ECO、CM、ACM）和热塑性弹性体（如聚酯、聚丙烯与EPDM的共混体）被选用于该用途，乃基于不同的车辆有不同的设计要求。
燃油系统和液压系统
燃油系统用胶管
燃油系统一般由油箱、过滤器、泵和连接管组成。燃油输送管可由钢、热塑性塑料（一般为聚胺）或补强橡胶制成。
1）燃油胶管
目前有两种供油系统：化油器和喷油泵。化油器系统用胶管一直是以NBR或NBR/PVC（PB）作内层胶，CR作外层胶，直到芳香族组分含量高的汽油投入使用後，情况才发生了变化。芳香族组分含量高的汽油会引起内层NBR龟裂，把液体NBR用作不抽出的增塑剂可解决这一问题。
由于发动机室的温度升高了，燃油胶管的外层胶已从CR变为氯磺化聚乙烯（CSM）或环氧氯丙烷―环氧乙烷―烯丙基缩水甘油醚（GECO）的三聚物、增大GECO中的烯丙基缩水甘油醚（AGE）的含量可改善GECO的耐臭氧和耐热性能。GECO现在广泛用作燃油胶管的外层胶，与CR和CSM相比，它经试验油抽提後仍具有优异的动态耐臭氧性能。
在燃油喷射系统中，目前主要用两种类型的胶管：油泵和喷油阀之间的高压胶管、调压器和油箱之间的低压胶管。高压胶管的内层胶采用FPM，因为它具有低的汽油渗透性，良好的耐氧化汽油性和优异的耐热性。低压胶管的内层胶用FPM或HNBR。同FPM相比，HNBR的燃油渗透性较差，但价格低。和NBR比较，HNBR在氧化汽油中浸泡试验後拉伸强度则较高，且具有良好的综合物理性能。
2）注油口胶管
连接加油口盖和油箱的注油口胶管一直用PB制造。*近开发了FPM三聚物内层胶，GECO外层胶的注油胶管，进一步降低汽油渗透性。在挥发物管理条例愈来愈严格的情况下，这一点至关重要。
3）挥发胶管
挥发胶管与化油器燃油系统用胶管所用的材料相同，即一般用NBR作内层胶，CR作外层胶。
4）控制胶管（连接真空控制阀和吸气岐管）
控制胶管用3种橡胶材料，根据使用温度而定。随工作温度的提高，材料从NBR/CR变为GECO直到ACM。已开发出了新型ACM胶料，具有良好的综合物理性能。
燃油系统用密封件和膜片
燃油泵膜片是化油器系统中典型的燃油泵结构件。膜片要承受发动机产生的热影响，因此不仅要求在汽油中具有良好的耐久性，同时必须具有较高的耐热性。曾经使用的材料有NBR和PB，现在已开始改用HNBR和FPM，因为需要耐氧化汽油，对于密封件而言，NBR、PB、HNBR和FPM都可用于减震器、绝缘体和油封，至于选用哪种材料则要根据具体使用温度而定。
液压转向系统用橡胶制品
液压转向系统有两种胶管：油泵和变速箱间的高压胶管；变速箱与油箱之间的低压胶管。过去两种胶管都分别以NBR和CR作内层和外层胶。低压胶管的内层胶现在使用ACM或CSM，以提高其耐热性，由HNBR内层胶和CSM外层胶组成的新型高压胶管比过去的胶管耐热性更好。
空调系统用橡胶制品
当制冷剂为CFC12时，胶管的内层胶为NBR，外层胶为CR。现在制冷剂和润滑油产生了变化，要求使用更好的材料，而且胶管由两层变为三层。内层具有高耐热性和低渗透性，中间层具有低渗透性，外层具有较高的耐热性和耐候性。现时使用的胶管为PA与EPDM共混胶，IIR和EPDM或改性PA共混胶，IIR和氯化IIR（CIIR）三层胶管。
空调压缩机密封件用橡胶材料，需要有较高的耐溶剂性，既要耐CFC-12又要耐HFC-134a，没有一种单一的橡胶材料可同时耐两种制冷剂，但共混材料可满足这一要求，这种材料被称为RBR（耐两种制冷剂的材料）。
汽车工业对各种零部件提出了越来越高的要求，具有耐热、使用寿命长、低渗透性、高耐磨性的特种橡胶在汽车行业将获得日益广泛的应用。(作者：西北橡胶塑料研究设计院雷** 武晶）
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