氟橡膠O型圈在汽車(chē)方面的應用及前景
一、中國氟橡膠的商場(chǎng)前景
中國氟橡膠面對著(zhù)杰出的開(kāi)展機緣。從商場(chǎng)層面來(lái)看,當前中國已變成僅次于美國的第二大轎車(chē)出產(chǎn)國和花費國。轎車(chē)工業(yè)的技能進(jìn)步,以及環(huán)保需要的進(jìn)步,為氟橡膠工業(yè)開(kāi)展供給了很大的開(kāi)展空間。
空氣污染對安康和經(jīng)濟都具有嚴重的影響,各國都在致力于削減轎車(chē)污染排放。這些污染首要包含來(lái)歷于轎車(chē)燃油系統不一樣方位的碳氫化合物和未徹底焚燒的燃料。一般來(lái)說(shuō),大家常說(shuō)的機動(dòng)車(chē)氣體排放首要包含三種:晝間排放,來(lái)歷于每天燃料系統的加熱和冷卻進(jìn)程;熱浸丟失,來(lái)歷于轎車(chē)引擎封閉后從燃油系統排放的碳氫化合物;作業(yè)損耗,來(lái)歷于轎車(chē)行進(jìn)進(jìn)程中。約50%的廢氣排放來(lái)自油箱、燃油管及燃料帽;約有40%的廢氣排放來(lái)自活性炭罐、進(jìn)氣口及連接收;剩余的10%則來(lái)自于軟管和底盤(pán)燃油管道。許多廢氣走漏點(diǎn)存在于燃油輸送裝置和填料密封帽中,許多的O型密封圈、接頭、軟管、墊圈和膜片連接著(zhù)這些系統。
所以,關(guān)于氟彈性體出產(chǎn)工業(yè)的最大應戰即是協(xié)助轎車(chē)制作工業(yè)找到非常好的和更低浸透的密封資料,以滿(mǎn)意嚴厲的新的轎車(chē)廢氣排放規范。
二、氟橡膠的優(yōu)秀功能
氟橡膠是指主鏈成側鏈的碳原子上接有氟原子的一種構成高分于彈性體,氟橡膠聲稱(chēng)“橡膠之王”,具有優(yōu)秀的化學(xué)特性,該類(lèi)新式高分子資料具有耐熱、耐油、耐溶劑、耐強氧化劑等特性,并具有杰出的物理機械功能,如密封件、膠管、膠布和油箱等,因其具有的不行替代性而廣泛運用于轎車(chē)、石油、化工和機械等職業(yè)。氟橡膠60%-70%用于轎車(chē)工業(yè)。這些年,中國轎車(chē)職業(yè)的疾速開(kāi)展拉動(dòng)了對氟橡膠的需要。
因為氟橡膠優(yōu)秀的功能,因而其在轎車(chē)工業(yè)中的運用范疇不斷拓展,制品類(lèi)型越來(lái)越多,首要制品有各種密封資料、膠管、膠帶、膠布、絕緣資料等。當前,國內轎車(chē)零部件用氟橡膠資料的首要制品有發(fā)起機的曲軸前油封、曲軸后油封、氣門(mén)桿油封、發(fā)起機膜片、發(fā)起機缸套阻水圈、加油軟管、泄油軟管、燃油膠管、機油濾清器單向閥、加油口蓋O型環(huán)、變速箱及減速箱油封等等。氟橡膠變成將來(lái)轎車(chē)用橡膠資料的開(kāi)展趨勢和干流,許多制品選用功能更為優(yōu)秀的氟橡膠來(lái)替代傳統資料。
氟彈性體最大的開(kāi)展要害是開(kāi)宣布新式發(fā)起機、傳動(dòng)系統和燃油系統,氟彈性體可以滿(mǎn)意日益嚴厲的由全球監管機構制定的排放規范?,F今的有關(guān)法規給轎車(chē)出產(chǎn)廠(chǎng)商提出了無(wú)窮的應戰。依照有關(guān)規定,即便在150℃以上或-40℃以下的作業(yè)溫度下,燃油系統的彈性密封圈的使周壽數也有必要到達15年或行進(jìn)150000英里(1英里=1.609千米)而不會(huì )發(fā)作燃料走漏且不超越其溶脹極限,這兒所需的彈性體,還有必要對一般燃油以及包含甲醇、醇類(lèi)汽油和新式生物燃料等在內的以燃油、醇和酯類(lèi)為首要成份的復合燃料有較好的耐腐蝕性。
此外,此類(lèi)彈性密封圈還有必要具有適當耐久的彈性來(lái)吸收轎車(chē)平常作業(yè)進(jìn)程中引擎所發(fā)生的轟動(dòng)。很少有資料可以在如此惡劣的密封環(huán)境下還能滿(mǎn)意當前的機動(dòng)車(chē)低排放(LEVII)規范、機動(dòng)車(chē)有些零排放(PZEV)規范和歐4轎車(chē)尾氣排放規范。因而,燃油系統和引擎密封墊圈制作商早已把目光聚集在像氟彈性體上,用來(lái)制作燃油和傳動(dòng)系統的密封墊圈、軟管、引擎入風(fēng)口和耐油墊圈。用氟彈性體制作的油封和轎車(chē)軸封,因為其優(yōu)秀的耐熱和耐油性而被廣泛運用。
三、氟橡膠在轎車(chē)上的運用
1.燃油膠管內層的氟橡膠資料
這些年,跟著(zhù)轎車(chē)尾氣排放規范的進(jìn)步,轎車(chē)發(fā)起機橡膠制品的耐熱性和耐劣化汽油性也相應得到進(jìn)步。這是因為發(fā)起機規劃的改動(dòng)使機罩內部溫度明顯升高:選用燃料噴發(fā)系統進(jìn)步油料的焚燒功率致使了燃料的進(jìn)一步氧化。因而,需要燃料系統配管攔橡膠制品有必要具有高溫耐熱氧化性及耐劣化汽油性。
跟著(zhù)無(wú)鉛轎車(chē)和電噴裝置等在轎車(chē)上的推行使廂,燃油膠管的規劃和資料變化較大,內膠層已開(kāi)展到用氟橡膠等替代丁腈橡膠,為了下降燃油浸透率和進(jìn)一步改進(jìn)耐熱性,內膠層多選用復合規劃,即由氟橡膠與氯醇橡膠或丙烯酸酯橡膠構成,因為氟橡膨價(jià)格昂貴,因而氟橡膠層對比薄,均為0.2-0.7mm,這種規劃的燃油膠管已變成國外轎車(chē)零部件中選用的干流商品。當前,中國也現已開(kāi)宣布這種氟橡膠為內層的燃油膠管,并已在桑塔納、奧迪、捷疹、富康等轎車(chē)上廣泛推行運用。
日本大金工業(yè)開(kāi)宣布了新式氟資料“DaielFluo-roTPV”。該資料兼具兩大特色,具有曲折、歪曲等可動(dòng)資料所需要的“柔軟性”,一同關(guān)于轎車(chē)燃料中富含的碳化氫等具有“低透過(guò)性”。2008年5月下旬開(kāi)端出售。該資料首要用于轎車(chē)燃料軟管中的橡膠。當前,轎車(chē)燃料軟管選用的是內側為丁腈橡膠、外側為氟橡膠的雙層規劃,今后可以將新商品夾在中心,構成三層規劃。這樣便可以按捺大氣污染源——碳化氫等的浸透。有望作為轎車(chē)范疇的一項環(huán)維護措施,防止燃料蒸發(fā)。別的,當前層疊橡膠資料需要粘著(zhù)劑,因而簡(jiǎn)單變硬,而新資料只需重疊印可成型,不會(huì )犧牲柔軟性。新資料只需加熱即可輕松成形,不再需要橡膠成型工序所需要的進(jìn)步強度和耐熱性的后處理(加硫)工序。與該公司以往的氟橡膠比較,可將轎車(chē)燃料的浸透量降至約1/20。以表面積1cm2、厚度1mm的薄膜狀商品作為試料,丈量每天浸透的轎車(chē)燃料得到的成果顯現,現有商品的浸透量為0.015-0.03g,而新商品只浸透0.0008g。試驗是選用體積比為甲苯45%、異辛烷45%、乙醇10%的模仿燃料,在60℃溫度條件下施行的。
關(guān)于燃油管內層膠料而言,耐油功能是最為重要的,其次才是力學(xué)功能。有關(guān)研討標明,在浸透性上,選用三元共聚氟橡膠的油管遠優(yōu)于二元氟橡膠油管;一同,為了確保膠料的加工功能和硫化系統的分散性,選用了混煉膠進(jìn)行試驗,對比了二元氟橡膠和三元氟橡膠的功能,證真實(shí)力學(xué)功能上,三元氟橡膠是燃油管內層膠的最好挑選;在耐燃油性方面,三元氟橡膠也略?xún)?yōu)于二元氟橡膠。
2.渦輪增壓器軟管
渦輪增壓器軟管是轎車(chē)發(fā)起機中需要最嚴苛、本錢(qián)最高的軟管之一。軟管本錢(qián)高是因為軟管的計劃需要許多的軟管層,此外為確保液體的正?;顒?dòng),所需的彈性體的本錢(qián)也較高。曾經(jīng),許多運用AEM等丙烯酸橡膠的軟管現已改為便用有機硅橡膠,以使膠管在更高溫度下堅持穩定的功能。這樣,就相應地需要選用含氟彈性體面料,以供給必要的耐油功能。
在大都情況下,在軟管規劃中選用芳綸纖維以堅持軟管的形狀和供給相應的強度;有機硅橡膠用以維護纖維層并使軟管具有彈性,本領(lǐng)極高的溫度。關(guān)于在渦輪增壓器軟管中運用的有機硅橡膠,選用單組分高密度橡膠(HCR)。通常用壓延機將橡膠和纖維貼合在一同,然后得到出產(chǎn)軟管的半成品資料。因為接連處于170℃以上的溫度條件,軟管的中層和外層通常選用VMQ(二甲基一乙烯基硅橡膠)。在挑選含氟彈性體面料時(shí),出產(chǎn)商和/或終端用戶(hù)不得不挑選FVMQ或氟橡膠FKM。
3.發(fā)起機油封
跟著(zhù)轎車(chē)工業(yè)的疾速開(kāi)展,用戶(hù)對發(fā)起機總成的牢靠性和密封性等需要越來(lái)越高。而且跟著(zhù)轎車(chē)發(fā)起機轉速的不斷進(jìn)步,其所運用的油封(尤其是旋轉軸油封)接受的工況也愈來(lái)愈惡劣。不僅需要油封能接受高低溫、高線(xiàn)速度和大負荷的作業(yè)條件,還要具有觸摸摩擦阻力小、磨損量小、運用壽數長(cháng)、耐介質(zhì)、強度好和密封牢靠等功能。
大家習氣選用丁腈橡制作轎車(chē)發(fā)起機上的油封。丁腈橡膠本錢(qián)低價(jià),但耐高溫及耐高速功能較差,當溫度超越120℃或旋轉軸轉速超越5000r/min以上時(shí),油封唇口易老化而變硬、變脆,構成走漏。20世紀90年代前期,國外研發(fā)成功了一種廣泛用于內燃機(尤其是大功率、重負荷的內燃機)的填充聚四氟乙烯(PTFE)油封。國內引入或合資出產(chǎn)的Cummins和Caterpilar柴油機等都選用聚四氟乙烯油封替代曾經(jīng)運用的丁腈橡膠和氟橡膠等唇形橡膠骨架油封。作為其曲軸、輔佐驅動(dòng)軸等的旋轉油封,成功地處理了發(fā)起機因油封密封欠好而發(fā)生的漏水、漏油疑問(wèn)。
在發(fā)起機作業(yè)幾轉后,裝配在發(fā)起機上的PTFE油封的密封唇就會(huì )將層很薄的PTFE薄膜涂覆到旋轉軸頸上,并憑借自身的彈性變形。使唇口極好地粘合在軸頸上,隨發(fā)起機旋轉軸一同滾動(dòng)。在發(fā)起機作業(yè)進(jìn)程中進(jìn)入油封唇部與軸頸結合部位的光滑油膜隨發(fā)起機一同滾動(dòng)。一旦油膜碰到油封螺旋槽,就會(huì )受到螺旋斜面的效果力而發(fā)生一個(gè)向發(fā)起機密封介質(zhì)的效果力,此力會(huì )將欲外流的液體介質(zhì)壓回儲油端(也即是油封螺旋槽具有泵吸的功能)。當該效果力大于油膜自身受到的來(lái)自?xún)τ投说挠蛪簳r(shí),就能實(shí)現密封效果。
純聚四氟乙烯具有耐高溫260℃、耐腐蝕、摩擦系數小等特色,但聚四氟乙烯一同具有不耐磨、冷流性大、硬度高、耐性差等缺點(diǎn)。假如直接用它制作油封,則加工出來(lái)的油封唇口與軸的隨動(dòng)性差,難以滿(mǎn)意高速、大功率、重負荷柴油機的運用需要。因而,作為動(dòng)力油封的唇口資料有必要通過(guò)改性。當前大多選用填充改性的辦法,即在聚四氟乙烯中加入一些耐磨物質(zhì),如玻璃纖維、碳素纖維、石墨、二硫化鉬、青銅粉等,使它們在PTFE層狀規劃中構成網(wǎng)狀節點(diǎn),然后進(jìn)步了資料的剛度、導熱性和抗蠕變性,一同大大進(jìn)步了耐磨性,使密封壽數也相應進(jìn)步。
4.裝卸車(chē)液壓系統
大型裝卸車(chē)液壓系統接連作業(yè)時(shí)刻長(cháng),油溫及機件溫度上升很快,一般橡膠制品已不能滿(mǎn)意運用需要,而氟橡膠制品則能滿(mǎn)意其液壓系統嚴苛的工況技能需要,其制作的零配件已在大型裝卸車(chē)液壓系統中得到了廣泛的運用和推行。
在化工范疇中,許多流體都富含強酸、強堿或具有強腐蝕性,慣例的大型裝卸車(chē)液壓系統要在內壁鍍上一種耐腐蝕性資料才干用來(lái)輸送它們。聚四氟乙烯因為具有很高的慵懶,徹底不與王水、氫氟酸、濃硫酸、硝酸過(guò)氧化氫等效果,是一種抱負的防腐設備的面料資料。傳統的聚四氟乙烯面料是“鋼-氟”兩體別離的規劃,因而存在面料因管路負壓而抽癟或介質(zhì)溫度頻變致使聚四氟乙烯層疲憊斷裂的缺點(diǎn)。溫州市超星鋼塑復合廠(chǎng)研發(fā)了將聚四氟乙烯層直接燒結管道內壁的鋼管,實(shí)現“鋼-氟”一體化。這就需要一種設備把聚四氟乙烯以必定的壓力均勻壓在鋼管的內壁上,并排盡空氣。因為鋼管的長(cháng)度較長(cháng),就需要有兩種不一樣的速度來(lái)別離進(jìn)行進(jìn)給和限制,不然不是在進(jìn)給中浪費了時(shí)刻,即是因為限制中過(guò)于匆促而不能排盡空氣。
四、中國氟橡膠商場(chǎng)開(kāi)展前景非??春?br />
中國上世紀50年代開(kāi)端研發(fā)氟橡膠,90年代前,氟橡膠首要用于軍工范疇。90年代晚期以來(lái),跟著(zhù)中國轎車(chē)工業(yè)的迅猛開(kāi)展,尤其是轎車(chē)零部件高功能化和國產(chǎn)化,對資料的種類(lèi)和數量都提出了較高的需要,對氟橡膠的需要量日益添加.1995-1998年國內氟橡膠的花費量年均增加速度高達21.55%.1999-2001年花費增加近50%.2001年國內氟橡膠的花費量均為1500t左右,2002年國內轎車(chē)產(chǎn)值打破了300萬(wàn)輛,2003年到達444萬(wàn)輛,2004年國內轎車(chē)產(chǎn)值515萬(wàn)輛,其間轎車(chē)296萬(wàn)輛,同比添加了30.21%,2005年轎車(chē)總產(chǎn)值已到達570萬(wàn)輛,已遠遠超出“十五”計劃數據,轎車(chē)職業(yè)2005年出產(chǎn)值需要耗費氟橡膠4000t,社會(huì )修理量耗費1000t,共需要氟橡膠5000t左右,預計到2010年,氟橡膠的產(chǎn)能將達1萬(wàn)噸左右,其商場(chǎng)開(kāi)展前景非??春?。
五、中國氟橡膠面對的首要疑問(wèn)
1.技能水平落后
雖然中國氟橡膠在轎車(chē)工業(yè)配件中的運用取得了較快的開(kāi)展,商品質(zhì)量與國外商品的距離在敏捷減小,可是在商品的種類(lèi)、運用方面、加工辦法及工藝設備等方面尚存在著(zhù)較大的距離,比方國外氟橡膠有50多個(gè)種類(lèi),而國內當前只要10多個(gè)種類(lèi)。尤其是高含氟量氟橡膠、耐低溫氟橡膠和直接用過(guò)氧化物硫化的膠種還僅有試制品,氟橡膠新商品如偏氟乙烯系橡膠、磷腈氟橡膠、不需要二段硫化的氟橡膠及高純度氟橡膠還沒(méi)有在中國轎車(chē)工業(yè)的零配件中得到運用,沒(méi)有正式的零配件商品。
2.職業(yè)惡性競賽
業(yè)界因為技能和質(zhì)量沒(méi)有大幅進(jìn)步,引發(fā)了商品價(jià)格的惡性競賽。氟橡膠新建產(chǎn)能的外延式擴展,技能來(lái)歷單一,對高功能特種商品、要害共性技能、運用研討缺少投入,其成果必定致使商品價(jià)格的惡性競賽。
3.高端商品依靠進(jìn)口
中國轎車(chē)零配件中每年許多進(jìn)口的正是這些高功能氟橡膠,價(jià)格昂揚、贏(yíng)利驚人。當前,中國氟橡膠工業(yè)已出現了通用級商品過(guò)剩、高端商品依靠進(jìn)口的表象,氟橡膠實(shí)踐年產(chǎn)能現已超出商場(chǎng)需要。
4.氟橡膠的評估系統有待完善
當前氟橡膠的規范仍是公司規范,沒(méi)有構成職業(yè)或國家規范。
5.運用上的妨礙還未有效打破
受加工技能的限制,運用上的妨礙還未能有效打破。當前,國產(chǎn)氟橡膠首要用作各類(lèi)密封雜件,而技能、質(zhì)量、出產(chǎn)功率需要較高的曲軸油封、燃油管等商品的商場(chǎng)均被國外巨頭所操控,加上轎車(chē)工業(yè)的召回準則所發(fā)生的無(wú)窮技能、本錢(qián)危險,使原配件商場(chǎng)很少直接運用國產(chǎn)膠。
六、推進(jìn)氟橡膠職業(yè)的開(kāi)展
中國是氟化工最根底質(zhì)料螢石的儲量和產(chǎn)值最大的國家,具有得天獨厚的資源優(yōu)勢,因而中國應加大高功能氟橡膠轎車(chē)零配件的出產(chǎn),滿(mǎn)意國內轎車(chē)工業(yè)疾速開(kāi)展的需要,推進(jìn)中國氟橡膠轎車(chē)零配件的規劃調整,制作更佳的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
1.開(kāi)展高端商品
進(jìn)步現有出產(chǎn)公司技能水平和商品質(zhì)量,在新商品開(kāi)發(fā)和運用研討上下功夫,而不是單純擴展出產(chǎn)規模,或者是在低端商品競賽上大打價(jià)格戰。
2.防止惡性競賽
專(zhuān)家一同主張政府有關(guān)部門(mén)要加強戰略研討,對公司進(jìn)行正確引導并加強氟橡膠開(kāi)展戰略研討,加強宏觀(guān)調控力度,防止構成惡性競賽的不良局勢,做到總體計劃科學(xué),規劃合理。
3.推進(jìn)技能合作與運用
國內氟橡膠科研出產(chǎn)單位與運用廠(chǎng)家加強技能合作和運用研討,推進(jìn)中國氟橡膠工業(yè)趕快生長(cháng)壯大。