特种橡胶材料在汽车密封制品中的应用

冯先敬

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110003）

特种橡胶材料在汽车密封制品中的应用

冯先敬

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110003）

Application of special rubber material in automobile sealing products

特种橡胶在汽车发动机等系统的密封中起着主导作用，有机高分子合成技术促使特种橡胶质量大幅提升，阐述了氟硅橡胶、氟橡胶、氢化丁晴橡胶和丙烯酸橡胶的特性及在汽车密封领域的应用。同时对特种橡胶今后的发展动向进行了阐述。

特种橡胶；汽车密封系统；氟硅橡胶；氟橡胶；氢化丁晴橡胶；丙烯酸橡胶

我国国民经济的快速发展，带动汽车制造业规模日益扩大，特种橡胶在汽车工业中有着广泛的应用。据统计在一辆汽车中需要十几种橡胶制品，百余种橡胶配件，消耗量约占世界橡胶产量的70%。严峻的环保形势和发展理念和发展方式的转变，使得高性能、环保型特种橡胶的关注度与日俱增。汽车工业对于橡胶的要求较为苛刻，除具有性能优异外，还要具有较好的耐高温、耐油、耐磨等。目前常用的特种橡胶如表1所示。

表1 四种特种橡胶的特性

1 氟硅橡胶

氟硅橡胶是将氟烷基等引入到硅橡胶的侧链上使其改性得到的。氟硅橡胶热老化性能优异，这主要是因为其主链为饱和的硅氧键，其键能远大于—C—C—键能。但是其耐热性因三氟丙基的加入而有所降低，三氟丙基在高温时易被氧化，产生含氟的有害气体，氟硅橡胶的使用温度一般不超过288 ℃[1]。氟硅橡胶具有优异的耐油、耐化学腐蚀特性，可以在-68～230 ℃的油质环境中保持良好的密封和衬垫性能。氟硅橡胶在极冷极热的恶劣环境中具有较大的优势，其在汽车中的应用主要为：燃油系统密封件、汽车发动机和变速系统的O型圈、加热冷却系统、涡轮增压胶管等方面应用广泛。道康宁公司于2015年推出具有良好耐非极性碳氢燃料的新型液态氟硅橡胶，其在小型模塑密封部件上的优异性能是其他橡胶材料所无法比拟的。

2 氟橡胶

氟橡胶是通过在碳链的主链或侧链上引入氟原子合成而来，目前超过60%的氟橡胶被用于汽车制造，其耐油、抗氧化、耐腐蚀性强[2]。20世纪50年代，我国研发出聚烯烃类氟橡胶，随后陆续研发出全氟醚橡胶等[3]。氟橡胶在高温和复杂化学环境中性能优异，在汽车中，氟橡胶主要被用于在高温等环境中避免密封件不被腐蚀，被用于曲轴前后油封、发动机阀杆密封、气缸套及离合器的密封、变速器和各类软管中。随着国内燃油结构的调整，氟橡胶品种也在不断增多，由Dowty公司研发的Fluorobon97110氟橡胶，含氟量远超一般橡胶的极限，在较宽的温度范围内（-15～200 ℃）对于燃料具有很强的稳定性。而加入双酚交联后，氟橡胶即表现出良好的耐碱性，提高其与机油等长时间接触后的机械性能，降低断裂点延长率，大大提升了密封件的性能。

3 氢化丁腈橡胶

顾名思义氢化丁腈橡胶（HNBR）是丁腈橡胶加氢后形成的饱和的弹性体，高的饱和度使其具有良好的耐热、耐化学腐蚀、耐油特性，此外HNBR还具有很好的机械强度。近年来，乙醇汽油等混合燃料的大规模发展，对于车用橡胶而言，面临诸多挑战，而HNBR对于混合燃料具有很强的适应性，在诸多的添加剂中稳定性强[4]。HNBR的耐氧化特性，使之更适用于汽车的燃油系统密封件、汽车厢密封橡胶、各种密封圈及耐油胶管中，尤其应用于高档汽车密封配件中。HNBR生产企业主要有德国朗盛公司、日本Zone等，国内的兰化公司和吉化公司在HNBR的研究上也取得重要成果[5]。

4 丙烯酸橡胶

丙烯酸橡胶是由丙烯酸酯共聚制取的，其具有优良的耐油耐热特性。丙烯酸橡胶的饱和型主链结构赋予它耐臭氧侵蚀性，而所含酯基则使它具有突出的耐烃类油溶胀性。丙烯酸橡胶的在耐油特性上传统的丁腈橡胶相当，使用温度远高于丁腈橡胶，在175～200℃之间，耐寒性和耐水性则相对较差。在高温和油性介质中使用优势突出，尤其是暴露于高温环境中最为合适。丙烯酸橡胶一般用作汽车油封，主要是润滑油系统的油封、减震、油接触的电绝缘部件，此外在耐臭氧和耐天候老化的橡胶零部件中也有所应用。

特种橡胶在汽车中得到广泛的应用，在使用过程中发现还存在不少的问题值得关注。氟橡胶耐高温和腐蚀性强，但其生胶黏度低，难以与其他物料混合配制，在低温条件下性能急剧下降；硅橡胶机械强度优异，但是其耐油性和撕裂性能上仍需改善；纵使丙烯酸橡胶有“汽车胶”之称，可压缩变形特性较差制约着其在汽车密封制品的应用。特种橡胶自身性能的缺陷。严重制约着其在汽车工业中的广泛应用。严峻的环保形势对车用橡胶性能提出更高的要求，同时也迫使橡胶行业的创新发展。特种橡胶依然面临良好的发展机遇，氟硅橡胶、氟橡胶、氢化丁晴橡胶和丙烯酸橡胶是未来车用橡胶发展的主流方向。当今车用橡胶亟需解决的是橡胶与纤维间的交联，以增强橡胶的稳定性能，纳米材料作为补强填充剂在特种橡胶中的应用日益广泛，但是纳米材料的团聚严重影响橡胶的性能，这也是需要解决的难题。特种橡胶今后的发展应集中于合成技术、品种研发上，以缩短与国际先进技术的差距，促进性能的改善，以此带动汽车性能的整体提升，减低污染排放，提高安全稳定性能，实现绿色可持续发展。

[1] 王永昌，王庆，龚笑笑. 氟硅橡胶的性能和用途[J]. 橡塑资源利用，2012，6：12～16.

[2] 陆刚. 氟橡胶加工技术、产品开发与应用[J]. 化学工业，2014，32(1)：4～38.

[3] 颜晋钧. 氢化丁晴橡胶的应用及现状[J]. 橡胶科技市场，2008，10：11～13.

[4] 杨鸣. 丙烯酸酯橡胶材料技术研发动向[J]. 世界橡胶工业，2015，42(3)：50～54.

[5] 肖九梅. 车用典型特种橡胶市场发展趋势分析[J]. 化学工业，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

冯先敬（1981-），男，本科学历，毕业于沈阳理工大学 材料成型与控制专业，从事汽车及零部件设计与制造工作，研究方向为汽车设计。

2016-01-20