国内外汽车用密封制品的种类及发展前景
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国内外汽车用密封制品的种类及发展前景
在汽车用橡胶制品中,汽车密封胶条是发展快、需求量不断增加的一个品种,预计到2010年我国的密封胶条需求量将达到49000万m。
其次是油封、O形圈等,近几年都得到了长足发展。
1 密封胶条
1.1 密封胶条的品种
密封胶条分为纯胶密封胶条(包括密实橡胶密封胶条和海绵橡胶密封条)和复合橡胶密封条(包括密实橡胶/海绵橡胶双复合、密实橡胶/金属双芯复合、海绵橡胶/密实橡胶/金属双复合及多复合),某些密封胶条(如导槽密封胶条和内外侧密封胶条)有单面或双面植绒。
门框密封胶条与车门安装接触面还要涂覆二定厚度的涂层(PU或硅油类涂覆材料)。
目前,我国汽车用橡胶密封胶条执行新标准;QC/T639-2004,各汽车公司(如上海大众公司)也有自己的技术标准。
1.2 生产工艺
1.挤出:采用冷喂料挤出机,微波硫化挤出机的螺杆长径比(L/D)一般为16/1,剪切机头硫化挤出机的螺杆L/D较大(达24)。
机头有单机头、复合机头(双复合、三复合和多复合)和剪切机头。
2.硫化:采取连续硫化,主要有微波硫化[微波+热空气硫化(JHF)]、剪切机头硫化(剪切机头+热空气)、盐浴硫化(LCM)、沸腾床硫化(又叫流化床硫化,以Φ0.1-0.2mm,的玻璃微珠为介质、250℃)、热空气硫化(仅适用于硅橡胶密封条)以及高速热空气硫化(热空气的时速为120km、温度高达400℃)。
高速热空气硫化虽然可以硫化密封条,但此方法只适用于壁厚较薄的密封条,而且薄壁部分易发生过硫,加上空气传热速度较慢,加热设备能耗是微波硫化的3倍,是剪切机头硫化的5倍,此方法近几年已被淘汰。
同时,硫化罐硫化工艺也已完全淘汰。
我国目前大多数是微波硫化生产线。
从我国18家引进橡胶密封条生产线的单位统计,在总共32条生产线中,微波硫化有27条(占84.4%)、剪切机头硫化有3条(占9.4%)、盐浴硫化有2条(占6.2%)。
密封条的几种硫化方式各有优缺点,归纳如下:
1.微波硫化:优点:适用于壁厚较大、断面复杂的密封胶条,排放物较少,加热速度快且均匀。
缺点:只适用于极性配方,不能采用过氧化物硫化,对炭黑分散程度要求高;否则可能产生“热点”,海绵密封条外观较差,发泡剂(AC、TSH、OBSH等)对微波敏感,若微波泄漏会伤害人体。
2.剪切机头硫化:优点:极性和非极性配方均适用,加热速度快且均匀,因而能量利用率较高,可适用于抗塌陷较差的胶料。
缺点:不适用粘度较低的胶料,不适用于过氧化物硫化,只能生产断面简单的产品。
因剪切机头需要一定压力,产量较低,且需要L/D>20的挤出机,因此成本高。
3.盐浴硫化:优点:可采用过氧化物硫化,此硫化体系不产生亚硝胺,压缩永久变形最佳。
硫黄硫化、过氧化物硫化和树脂硫化均可,含极性材料和非极性材料的配方均适合,热传递性优异,硫化速度快,可获得“最佳外观质量“的海绵密封条,废品率较低。
缺点:密封胶条壁厚不能过大,易发生变形、易出现气孔,密封条成品表面需要清洗,生产线的启动耗时过长,生产过程中安全性要求较高、产生的废水对环境有污染。
4.沸点床硫化:优点:比热空气传热快,成品表面光滑、特别适用于海绵密封条,硫化时变形小,对抗塌陷性要求不高。
缺点:传热介质(玻璃微珠)成本较高,玻璃微珠容易粘附在成品表面,容易产生加热不均现象,不能采用过氧化物硫化。
综上所述,微波硫化是主要的连续硫化技术,第二选择是用盐浴硫化(特别是用过氧化物硫化时),生产结构复杂的密封胶条,只能采用微波或盐浴硫化。
虽然由于盐浴硫化污染环境而有争议,但至今还没有找到一种可以达到盐浴硫化的效果,从而替代盐浴硫化的方法,近10年来,此法多少有所复兴,尤其是在西欧。
盐浴硫化得以维持
的主要原因是采取了“绿色措施”,开发出新的液体硫化介质,例如:LiNO
3/KNO
3
共熔盐(组成
比=32/68,共熔点135℃)以代替以往有毒的液体硫化介质——KNO
3/NaNO
2
/NaNO
3
共熔盐(组成比
=53/40/7,共熔点135℃),多烯醇、硅油和低熔点合金也作为新型“绿色”液体硫化介质在研发之中,另外的原因是新的生产装备以及开发出硫化之后回收盐技术,使盐浴硫化生产的环保问题得到改善。
1.3 新型乙丙橡胶——CLCB EPDM
目前,汽车用橡胶密封条是用EPDM生产的,包括传统的纳塔挤格勒催化体系的EPDM和茂金属催化体系的EPDM。
最近,采用新型催化体系的“可控长支化链”(CLCB-Controlled LongChain Branching)技术,开发出新型乙丙橡胶——CLCB EPDM,特别适用于汽车密封胶条,备受业界关注,例如DSM公司的Keltan 8304A和7341A。
CLCB技术创新点是同时实现高支化度与窄分子量分布(Mw/Mn),因此比传统的EPDM有以下一系列优点。
1.炭黑混入速度快,大量的CLCB长度化链使炭黑分散更加均匀,短时间内已达到较高的分散程度,避免在混炼过程中发生“炭黑焦烧”(挤出过程中也可能产生);
2.已赋予低门尼粘度胶料更佳的抗塌陷性能;
3.硫化速度快,尽管只有中等ENB含量,硫化速度相当于高ENB含量的传统EPDM;
4.压缩永久变形好,可达到高ENB-EPDM的水平;
5.流动性优异、挤出速度快;
6.强伸性能达到高ENB含量的传统EPDM水平,而老化性能得到改善;
7.虽然分子量分布窄、生胶门尼粘度高,但焦烧性能很好,加工安全性优。
1.4 热塑性EPDM
热塑性乙丙橡胶是由EPDM/PP共混的一种“全动态硫化热塑性弹性体”(“TPV”),国内目前常将热塑性乙丙橡胶称“TPV”。
1998年,德国戴姆勒-奔驰(Daimler-Benz)公司生产的新型A级系列汽车的后侧角窗密封条指定使用AES公司的Santoprene热塑性乙丙橡胶,2000年开始,DSM公司在一些汽车上使用该公司的Sarlink热塑性乙丙橡胶生产汽车密封胶条。
Sarlink TPV已使用的汽车密封胶条的例子:
1.车门密封条,已在梅塞德斯等使用,SarlinkC8165N,比重0.65,化学发泡级,DSM的目标定在门条上过渡到全部采用TPV。
2.玻璃导槽,密封胶条已在拉达、通用、克莱斯勒等使用,有Sarlink4765B/GRC-04,Safiink5765B4/TM-80和Sarlink3190B/TM40等。
3.车门外侧密封胶条,已在雷诺、通用、克莱斯勒等使用,有Safiink5765B/在线植绒、Safiink5765B4/植绒条,SarlinkB4/植绒条和Sarlink5775B4/TM-80等。
4.散热器密封胶条,已在克莱斯勒上使用,有Sarlink4165B。
5.车窗内饰件,已在奥培尔(Opel)、本田上应用,有Sarlink3775B和4775B-40等。
此外,发动机盖密封条、行李箱密封条、排水槽和车门外侧胶条也在试用。
上面提到的GRC-04和TM-80均为低摩擦系数涂层。
TPV密封胶条的优点:
1无需混炼和硫化,可直接生产产品;
2.可与硬质塑料(PP、PE)共挤出或共注塑;
3.可生产彩色密封胶条,例如EPDM(黑色)/Safiink5000(彩色),5000系列耐UV性能优异;
4.可生产高硬度制品;
5.接角光滑;
6.无需表面喷涂修饰;
7.边角料和废品可回收使用;
8.无卤素,比PVC密封条环保。
当然,TPV也有缺点,要在技术层面和市场经济两方面与硫化EPDM密封胶条的竞争中取胜,能否完全取代硫化EPDM密封胶条,目前还难预料,有待时日。
1.5 低摩擦涂层(LFC)
某些汽车密封胶条(如玻璃导槽密封条)需要植绒,以降低摩擦系数。
最新的动向是在TPV 密封胶条表面覆盖一层薄薄的低摩擦涂层(LFC)以取代植绒。
这些LFC是热塑性材料,可以与TPV密封条通过共挤出而涂覆。
以DSM为例,该公司经日本Tokiwa公司许可生产的Lubmer-TM-80以及自己开发的XRD-GR02和GRC03都是较好的LFC,尤以TM-80的综合性能最佳。
它们都具有很低的摩擦系数和耐磨性(见表1)以及耐UV性,可用于玻璃导槽、车门外侧胶条、车门导条和分隔条等。
1.6 设计和检测
原先,国内密封胶条的结构设计,基本上是按整车厂图纸生产。
近几年,已能根据整车厂提供的整车三维车身数据,通过CAD(计算机辅助设计)、CAE(计算机辅助试验)和FEM(有限元分析方法)设计和分析密封胶条的结构和性能,自主开发和生产多种中、高档乘用汽车密封胶条,利用这些技术还进行了原有产品的结构优化和配方优化,并解决了产品出现的质量问题。
汽车密封胶条的检测项目十分多,新的标准QC/T639-2004“汽车用橡胶密封胶条”中成品试验有11项,由于每个公司、不同车型都有一些不同的检测项目,数量繁多,据说有近百种。
国内几家大型专业化生产厂,通过从国外引进技术及装备,同时自行研发新的检测装置和开展环境试验等特殊项目,使我国汽车密封胶条的检测水平进一步提升。
2 油封
2.1 油封的结构
旋转轴唇形密封圈习惯称为油封或骨架油封。
根据国家标准GB9877.1-1988,GB9877.2-1998和GB9877.3-1988,油封的结构共分3类6种,即(1)内包骨架油封:B型(无副唇)和FB型(有骨架);(2)外露骨架油封:W型(无副唇)和朋型(有副唇);(3)装配式油封:Z 型(有骨架)和FZ型(无骨架),这些结构形式与美国标准SAE J946完全一致。
油封的结构参数是十分重要的设计参数,上世纪70年代之前,我国橡胶和机械行业对此并不大了解,每当油封发生漏油时,总是归咎于油封胶料。
上世纪70-80年代,北京橡胶工业研究设计院、西北橡胶塑料研究设计院和7425厂等单位对油封结构(断面形状和尺寸)进行了较深入的研究,并研制了一系列与结构设计有关的检测仪器和试验台(例如油封径向力、唇口接触宽度、摩擦扭矩、唇口温升、寿命试验台等),奠定了油封结构设计的基础,基本上确定了油封的结构设计参数{腰部形状和尺寸、唇口与弹簧槽的关系、过盈量大小的影响、副唇的形状和尺寸等)。
这些原则至今尚无实质性的变化,已在GB9877.1,GB9877.2和GB9877.3中体现,若按上述国标提供的结构参数设计油封,基本上没有问题。
2.2 外露骨架油封
国外汽车油封基本上是外露骨架,外露骨架油封安装同心度高,密封效果好。
国内仍以内露骨架为多,其原因是模具加工、尺寸精度控制、外露骨架油封研磨有一定难度。
在上世纪80年代初,原化工部对外露骨架油封组织了攻关,攻关组由北京橡胶工业研究院、西北橡胶塑料研究设计院、铁岭市化工橡胶研究所、沈阳第四橡胶厂、沈阳第一模具厂和石家庄橡胶一厂组成,对胶料配方、结构设计、基本性能测试、无芯磨床、磨削工艺、粘合和外骨架防锈处理、弹簧、模具设计和加工、台架试验等进行了系列研究,于1985年12月通过原化工部鉴定,但由于种种原因迄今未实现大规模工业化生产。
2.3 回流油封
70年代初,国外出现了一种新型的油封-流体动力油封,在油封主唇的空气侧设置回流沟槽,产生“回流效应”,会将从油侧渗出的油“泵”回油箱方向,从而提高了油封的密封性能和使用寿命。
笔者将“流体动力学油封”更名为“回流油封”,已被国内业界普遍采用。
回流油封分为单向回流油封和双向回流油封,前者在反转时会发生漏油,因而在油封上常常以箭头标出轴的旋转方向,(例如CA141汽车发动机配套进口油封,其曲轴后油封为左旋螺纹沟槽回流油封,曲轴前油封则是右旋螺纹沟槽回流油封)而后者则在两个方向都有回流作用。
普通单向沟槽回流油封为螺旋沟槽(SG型),目前国内外均有采用,另外还有单向变截面回流油封。
双向回流油封有普通双向沟槽回流油封(SC型)、直角锯齿形凸棱双向回流油封(DP型)、波浪式三角形凸台双向回流油封(2DR型)、正弦波沟槽双向回流油封,此外还有许多双向回流形式:三角形凸块、三角形凹槽,正弦波唇口式等。
西北橡胶塑料研究设计院在回流油封方面作了比较深入的研究和应用,并形成系列,而且研究成功SG型和SC型回流油封模具上沟槽的加工方法。
研究表明,回流油封在运转过程中确实存在一个反向压力,将经过唇口漏出的油推送回去,在试验规格下轴径为Φ39的DP型双向油封,反压力为20-30kPa,而无回流沟槽的普通油封的反压力为0。
不仅如此,西北橡胶塑料研究设计院和北京橡胶工业研究设计院还通过专门设计的试验装置测定了回流油封的回油量,定量地评价回流油封的回流能力。
此外,回流量与轴的转速有关,回流量随转速的增加而增加,当转速到达某个范围,回流量达最大值,之后随转速增加呈下降趋势。
与普通油封相比,回流油封的唇口温升较低,因而密封寿命提高。
在所试验的4种回流油封中,单向变截面沟槽油封和正弦波沟槽油封的温升较慢。
表2的试验表明,SG 型单向回流油封的回流量与沟槽螺纹角度有关。
表2 油封的回流量实测结果
流量过大时,带副唇的油封在主唇和副唇之间形成真空而引起渗漏。
一些回流油封的回流沟槽或回流花纹形状复杂,模具加工相当困难,因而SG型回流油封的回流沟槽系有一定角度,深度和间距的多头螺旋线通过唇口切割而成,模具加工简易,因此目前仍以回流油封为主。
值得指出,回流油封只是在结构上改进油封密封性能的一个措施,并不是克服油封的漏油唯一办法。
更重要的是油封的材质、配方和结构参数,否则,即使加上了回流沟槽,也不能保证密封。
2.4 原材料
2.4.1 橡胶
油封的橡胶材质选用要依据介质的品种、工作温度以及轴的线速度而定。
德国标准DIN3761中规定了油封在不同密封介质及油温下应如何选择橡胶材料(见表3)以及不同胶种的油封适应的轴径与转速关系图(已被中国国标GB98771.1-88,GB9877.2-88和GB9877.3-88引用,可从这些标准中查到),这些选材原则很有实用价值。
汽车油封目前主要使用NBR、ACM、FKM和VMQ,HNBR已开始应用。
以斯太尔汽车为例,其底盘共用油封13种:FKM 6种、ACM 4种、NBR 3种,其中单向和双向回流油封各两种。
表3
试验的正常试验温度;3-适于10³6h试验的最高试验温度;4-汽车上允许短期(>1h、>10h)使用的极端温度。
目前汽车油封大多数仍以NBR为主,在常用的传动油(例如变速箱油)中允许短期使用的极端油温为100℃。
高速油封在试验台中运转,当起始油温为110℃时,油封最尖端温度达到145-150℃,温升达35-40℃,已超过NBR的耐热老化的限度,因此NBR油封损坏时常常是唇部硬化,甚至龟裂。
我们曾以过氧化物代替硫黄硫化体系,以白炭黑代替炭黑的彩色油封制作变速箱油封,唇口温升低,不易硬化龟裂,寿命大大延长。
油封试验台试验表明,这种油封的寿命超过1000h,而十几种市售的油封中,最长约200h。
但是,国外基本上不采用过氧化物作NBR 油封的硫化体系,而大多采用半有效(SEV)硫黄体系,究其原因可能是DCP硫化的油封热撕裂性差,硫化速度慢。
高速发动机曲轴后油封是汽车油封中要求最高的油封,采用丙烯酸酯橡胶制造,它耐热性好(允许短期使用的极端油温150℃)特别是耐含极压添加剂的“极压油”——双曲线齿轮油(准双曲线传动油)。
国外有些汽车采用硅橡胶制造曲轴后油封,上世纪80年代我们曾试制过,配方中加入氧化镁,耐油性能提高,试用效果不错。
硅橡胶虽然不耐油,但由于它具有“自润滑性”,使它可以作为曲轴后油封使用。
近来,根据国外油封分析,在硅橡胶中加入一些润滑剂,如二硫化钼、石膏粉可以进一步提高油封的自润滑性、和耐磨性,通过延长二段硫化,还可以进一步提高密封效果(表4),在汽车发动机曲轴前、后油封中试验,达到技术要求,相当于国外同类产品的水平。
氟硅橡胶也用于汽车油封,但因价格高,使用较少。
表4
注:起始油温95℃,轴转速3500r²min-1。
由于氟橡胶具有耐高温(允许短期使用的极端油温为160℃)和耐双曲线齿轮油的特点,近来氟橡胶在汽车油封中的应用比例逐渐增加,而且有取代ACM作曲轴油封的倾向,例如斯太尔汽车的曲轴前后油封、大功率柴油机曲轴油封。
使用三元PKM(246型)制造油封,其流动性优于二元FKM(26型)。
由表5可见,FKM和ACM都有良好的耐双曲线齿轮油性能,而NBR则不行。
表6试验结果,NBR普通油封和AF油封漏油,寿命短,FKM油封效果好,底部和腰部尺寸的变更效果比回流油封有更好的效果。
表5 曲轴后油封胶料耐双曲线齿轮油性能
国产PE2601门尼粘度高,注射油封比较困难,缺陷多,通过与低门尼粘度的PE2605并用,可以注射出质量好、合格率高的油封。
表7列出PE2601和PE2605的并用效果,用于生产油封的比例是80/20,同时列出国外注射油封用FKM的一个品牌。
ML(1+4)100℃为90;FE2605的门尼粘度指标ML(1+4)100℃为20-40,实测ML(1+4)100℃为40。
**日本大金公司产品,门尼粘度(典型值)ML(1+10)100℃为53,ML(1+4)100℃为30。
HNBR有良好的耐动力转向性能,且耐150℃高温老化,在国外已被汽车用于动力转向系统的油封,如德国朗盛公司的Therban B3850和日本瑞翁公司的Zeptpoi 2020。
最近国内有用HNBR
制造汽车发动机曲轴后油封的报道,在特高线速度(30.8-m²s-1)下,油温100-110℃,唇下温度130-140℃的条件下,对奥迪轿车发动机曲轴后外骨架油封(左旋SG型回流油封)进行模拟台架试验,240h不渗不漏,唇口无硬化龟裂,与同规格FKM相当。
与FKM相比,HNBR混炼动力低、硫化速度快、生产效率高、工艺简易(可采用NBR相同的加工工艺)、废品率低、质量可靠。
虽然HNBR的生胶价格比FKM高得多,致使混炼成本也高于FKM,但FKM生胶和混炼胶的密度却比HNBR高,计算的混炼胶体积成本两者基本相同(每立方厘米混炼胶成本:HNBR为0.256元、FKM为0.276元),因此认为用HNBR替代FKM制作发动机曲轴油封在经济上也是可行的。
2.4.2 金属骨架和弹簧
金属骨架一般选用拉伸性能好,易于成型的冷轧钢板,采用一次或二次冲型,国内骨架质量尚可。
弹簧是油封十分重要的部件,不亚于油封的主体橡胶,国内的油封生产企业设备陈旧,技术落后,特别是热处理技术;油封弹簧的5%初拉力和10%初拉力是十分重要的指标,国内油封弹簧的初拉力只有国外产品的1/4-1/3,表现在国产油封因密封径向力不足产生早期泄露和缩短密封寿命的现象。
我们如果只重视油封胶料性能和油封结构设计,而不重视弹簧质量,汽车油封的质量难以提升。
2.4.3 表面处理
为降低油封唇口的摩擦系数,从而降低运转中的温升,延长油封的使用寿命,除了在油封胶料中加入固体减摩剂(二硫化钼、石墨、FTFE粉末等)之外,表面处理是有效的方法。
在诸多表面处理方法中,在充油封的唇口工作面粘贴一层PTFE薄膜比较成熟,已在国外(特别是欧洲)有较多应用,日本荒川制作所称这种油封为“AF油封”,国内亦同样称呼。
我国从上世纪80年代开始研究AF油封,此后已在汽车油封生产中得到应用。
AF油封的加工工艺:先将PTFE薄膜的粘合面用萘钠溶液处理或辐射处理,再涂上粘合剂后预成型,然后填胶装模即可。
应用最多的是萘钠法。
此外,还有静电喷涂PTFE悬浮液——烧结法、等离子喷涂PTFE法、卤化(氟化、溴化、碘化)和磺化酸法等表面处理方法都进行过探讨。
由表8可见,经过表面处理后,摩擦系数有明显的降低。
表8
注:*
***
2
纯PTFE的摩擦系数为0.04。
2.4.4 工艺装备
炼胶已由开放式炼胶机发展到采用密炼机。
半成品已由手工剪裁、冲床裁切发展到精密预成型机。
硫化由手工操作平板硫化机,逐渐发展到自动平板硫化机、真空平板硫化机、压注硫化机、注压硫化机。
撕边硫化模逐步推广。
唇口采取切割方法比较普遍,因为用切割式模具硫化时油封启模容易,不易撕裂弹簧槽根部,从而提高合格率,而且唇口过盈量容易控制,密封性能提高,尤其是一些类型的回流油封必须切割唇口才能使回流沟槽发挥作用。
唇口切割和修边机械早已有生产,最近又有新的进展。
通过质量控制图控制法来控制油封唇口操作工艺,产品合格率大大提高,不合格品的概率只有60³10-6。
模具的结构设计、材质选用、加工设备和加工工艺都有很大进步,数控机床、CAD和CAM等先进技术的采用,油封自动装簧机已完成设计,均对油封的生产和质量有大的促进。
金属骨架采用磷化生产线磷化、涂RM-1、开姆洛克或美伽姆等粘合剂的工艺。
有毒的异氰酸酯粘合剂(JQ-1、列克纳)基本上已不采用,喷砂工艺因污染环境、伤害人身已逐渐淡出。
3 O形圈
汽车用O形圈主要使用NBR,耐高温、耐燃油的部位则需要使用FKM,例如燃料喷射装置O 形环,因需要耐压性和对氧化汽油的耐久性而使用FKM。
随着汽车发动机罩下的温度不断提高,氟橡胶O形圈的使用面越来越大。
由表9可见,FKM是汽车燃料喷射装置的最佳密封材料。
氟橡胶O形圈的性能关键点:耐热性要高,压缩永久变形要低,流动性要好。
我国在上世纪70年代以后在FAM的压缩永久变形和流动性方面作了大量工作。
经过许多单位的共同努力,从众多的化学助剂中筛选出双酚AF/BPP低压缩永久变形硫化体系,其硫化胶的压缩永久变形达到美国Viton E-60C的水平。
此技术已获得广泛应用,采用AF/BPP硫化的FKM O形圈,已能满足是当前汽车的技术要求。
此外,还发现了羟基化合物和羧基化合物可以改善含双酚AF/BPP 的FKM的焦烧性能。
为了克服FKM流动性差的特点,70年代采取高分子量和低分子量FKM并用(20万/10万),没有根本性的改变,以后又开发了低分子量FKM(6万),门尼粘度也降低了,流动性得到改善,但也导致密封性和耐热性的恶化。
80年代开发出宽分子量分布FKM(例如国产2603,即26D)。
90年代通过减少聚合物中终端的离子量,使流动性进一步改善,又具有优良的耐热性和压缩永久变形。
最新的进展是2003年日本大金公司开发出优越的压缩永久变形和流动性兼备的新型FAM-DAI-EL G-7000系列,其中G-7801的200℃³70h压缩永久变形只有9%,在同类FAM中,具有世界最高的耐热性。
表10是G-7801与该现有压缩变形最佳的氟橡胶G-716(日本大金)、VitonE-60C(美国杜邦)、Fluorel FC-2174(美国3M公司)以及普通FAM G-501(日本大金)的对比。
DAI-EL G-7000系列之所以有如此优异的压缩永久变形、耐热性和流动性是由于在聚合时减少了支化反应,采取的措施主要有:(1)提高聚合反应压力(与原来相比提高3倍以上);(2)
提高聚合单位的密度;(3)抑制低分子物质的生成,因为低分子物不硫化、压缩永久变形差、而且污染模具。
现在的汽车为了提高燃油燃烧效率,在燃油中添加胺(丁二酰胺等)作粘度调节剂,这样做会缓解对金属的腐蚀,但增加了对FKM的侵蚀。
为此,美国3M公司专门开发了耐胺碱FKM-DyneonBRE,适用于现代汽车动力系统密封件。
对照我国QC/T666-2000“汽车用空调(HFC-134a)密封件”的指标表明,只有用HNBR制造的O形圈才能满足要求,例如使用德国朗盛公司的HNBR——牌号为Therban A 3406或A3907,用过氧化物/交联助剂硫化。
0形圈生产技术的进步是普遍使用无边模具,逐步采用注射硫化,模具加工精度不断提高,但是冷冻修边技术由于成本等原因难以推广。
4 阀杆油封
阀杆油封是一种唇型橡胶金属复合往复密封件,其唇部结构形状类似于有弹簧的旋转轴唇形密封(油封),但是属于往复密封,用于密封各种发动机的气门导杆,防止过量润滑油通过气门杆间隙漏入气缸。
此种产品国外上世纪70年代初已有开发,是用FKM制造的。
80年代我国开始研制该产品,由于当时汽车发动机阀杆油封规定的最高使用温度是150℃,所以采用丙烯酸酯橡胶(ACM)制造,使用寿命可达2000h。
十几年来,国内一直生产ACM阀杆油封。
近几年,由于汽车发动机气门阀杆所处环境温度不断升高(≥200℃),因此ACM已不能满足要求,又回到用FKM的思路上。
因为阀杆油封尺寸比较小,唇部断面小,又要与金属牢固接触,所以使用3号硫化剂硫化的氟橡胶制造。
虽然此类硫化胶(3号硫化剂)的压缩永久变形比双酚硫化胶(双酚AF/BPP)差,但其热撕裂及与金属粘合性能比双酚硫化胶好,更适合于阀杆油封用注压法生产,满足使用中对粘合强度的要求。
现在,FKM阀杆油封已在桑塔纳、康明斯、依维柯、夏利和斯太尔等汽车发动机上使用,并供应汽配市场。
表11列出两种阀杆油封的胶料性能,由表11可见,FKM比ACM强度高、撕裂大、压缩永久变形低、耐热、耐热油性好。
表11 FKM
5。