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2015年氟橡胶的应用探讨分析
2015/8/2 13:23:04

     近些年,世界各国每年都制订新的环境保护法规,汽车的总烃排出量受到日益严格的限制,汽车工业越来越难满足这方面的要求。在美国,汽车必须经SHED(密封箱蒸发量测定)试验合格。氟橡胶对烃类的渗透有优良的阻隔性,在燃油胶管结构中覆以氟橡胶层,即可减少烃的渗透量。汽车燃料系统的制品,必须在-40~50℃的温度范围功能正常。但是氟橡胶随含氟量的增加耐低温性能劣化(玻璃化温度上升),为了制造在-40℃下性能正常的制品,需要对耐寒性差的氟橡胶产品进行改进。如今,全氟醚橡胶已经开发上市,有效地改善了氟橡胶的低温性能,但目前因价格问题还难以大量推广。
    为了提高汽车发动机的功率,节约燃料,保证汽车行驶的安全性,新的燃料喷射系统出现。在此系统中,汽车从油箱流入发动机,然后又返回油箱循环流动,汽油与氧混合会产生氢过氧化物。含有引氢过氧化物的汽油称为“酸性汽油”,它能使多种烃类橡胶软化或硬化。而氟橡胶不会因接触酸性汽油而产生劣化变质。

    人们习惯采用丁腈橡胶来制造汽车发动机上的油封。丁腈橡胶成本低廉但耐高温及耐高速性能较差,当温度超过120℃或旋转轴转速超过5000r/min以上时,油封唇口易老化而变硬、变脆、造成泄漏。20世纪90年代初期国外研制成功一种广泛用于内燃机尤其是大功率、重负荷的内燃机的填充聚四氟乙烯PTFE油封。国内引进或合资生产的Cummins和Caterpilar柴油机等都采用聚四氟乙烯油封代替丁腈橡胶和氟橡胶等唇形橡胶骨架油封。作为其曲轴、辅助驱动轴等,旋转油封成功地解决了发动机因油封密封不好而产生的漏油、漏水的问题。在发动机运转几圈后装配在发动机上的PTFE油封的密封唇就会将一层很薄的PTFE薄膜涂覆到旋转轴颈上,并借助自身的弹性形变使唇口很好地粘合在轴颈上,随发动机旋转轴一起转动。在发动机工作过程中进入油封唇部与轴颈结合部位的润滑油随发动机一起转动。一旦油膜碰到油封螺旋槽就会受到螺旋面的作用力而产生一个向发动机密封介质的作用力,该力就会将欲外流的液体介质压回储油端,也就是油封螺旋槽具有泵吸的功能。当该作用力大于油膜本身受到的来自储油端的油压时,即能实现密封的作用。

    纯聚四氟乙烯具有耐260℃高温、耐腐蚀、摩擦系数小等特点,但聚四氟乙烯同时具有不耐磨、冷流性大、硬度高、韧性差等缺点。若直接用其制造油封则加工出来的油封唇口与轴的连动性差,难以满足高速、大功率、重负荷柴油机的使用要求。因此作为动力油封唇口材料必须经过改性方能使用。目前大多采用填充改性的方法即在纯PTFE中加入一些耐磨性材料,如玻璃纤维、碳纤维、石墨、二硫化钼、青铜粉等,使它们在PTFE层状结构中形成网状节点。从而在提高材料的刚度、导热性和抗蠕变性的同时,也大大提高了耐磨性和延长了使用寿命。

    涡轮增压器软管是汽车发动机中技术要求较为苛刻、生产成本较高的软管之一。软管的成本高,是因为软管的设计中需要大量的软管层。另外,为保证液体的正常流动所需要的弹性体的成本也较高。以前许多使用AEM等丙烯酸橡胶的软管已经改为使用硅橡胶,以使胶管在更高的温度下保持稳定的性能。这样就相应地需要采用含氟橡胶弹性体衬里,以提供必要的耐油性能。在多数情况下,在软管结构中采用芳纶纤维,以保持软管的形状和提供相应的强度。硅橡胶用的保护纤维层可使软管具有较好的弹性,能耐高的温度。通常用压延机将橡胶和纤维压合在一起,从而制得软管的半成品材料。由于连续处于170℃以上的高温软管的中层和外层通常采用VMQ甲基乙烯基硅橡胶。在选择含氟弹性体衬里时,生产商和终端用户不得不选择氟硅橡胶(FVMQ)。

    大型车辆液压系统连续工作时间长,油温及部件温度上升很快,普通的橡塑制品已不能满足使用要求,而氟橡胶制品则能满足其液压系统苛刻的工况技术要求,用氟橡胶制作的零配件已在大型车辆的液压系统中得到了广泛地应用。在液压系统中很多流体都含有强酸、强碱或是具有很强的腐蚀性,常规的大型车辆液压系统要在内壁镀上一种耐腐蚀性材料才能输送。聚四氟乙烯由于具有很强的耐腐蚀性完全不与王水、氢氟酸、浓硫酸、硝酸、过氧化氢等作用,是理想的防腐蚀衬里材料。将聚四氟乙烯层直接烧结在管道内壁的钢管上实现“钼二氟”一体化较好地解决了这一难题。使液压系统的零配件能满足苛刻的工况技术要求。



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