汽車發(fā)動機(jī)用橡膠管成品性能

黃毅

摘要：近年來，在汽車發(fā)動機(jī)上使用橡膠管的耐油性和耐臭氧性等，以保證汽車行駛的數(shù)量越來越多，但是隨著汽車發(fā)動機(jī)性能的可靠性和安全性。目前，國外汽車發(fā)動機(jī)橡不斷提高和整車結(jié)構(gòu)布置的日益緊湊，橡膠膠管的內(nèi)層、外層橡膠材料發(fā)展趨勢見表管的工作條件也變得更加惡劣，這就要求橡膠管具有較高的性能，如耐老化性、耐低溫。

關(guān)鍵詞：汽車發(fā)動機(jī)；橡膠管成品；性能

隨著汽車性能可靠性要求的逐步提高，對橡膠管的性能也提出了較高的要求，現(xiàn)有的橡膠管越來越不能滿足日益增長的性能要求，成為制約機(jī)車發(fā)動機(jī)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵性問題，引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。

一、重要性

汽車發(fā)動機(jī)的重要性汽車的組成部分有很多，橡膠制的輪胎，方向盤，座椅，汽車外殼。除了這些我們可以一眼看到的外部配置，還有很多安裝在汽車內(nèi)部的機(jī)動化配置。發(fā)動機(jī)是通過懸置系統(tǒng)與車身相連接，發(fā)動機(jī)是振動源，車身是防振對象，這就要求發(fā)動機(jī)懸置能夠有效地吸收振動或降低振動；發(fā)動機(jī)工作時振動頻率與振幅有如下關(guān)系，低頻振動時振幅較大，高頻振動時振幅較小，因此對發(fā)動機(jī)懸置要求是在低頻振動時有較大的損耗系數(shù)，以便能夠迅速將大的振幅消減下來，而在高頻振動時有較小的動剛度，以便能夠更好地吸收振動。比如電瓶，油箱，發(fā)動機(jī)這些極其重要的，必不可少的配置。其中汽車發(fā)動機(jī)對于汽車來說就像是心臟對于人類的重要性。缺失了心臟的人類不可能存活下來，同樣的沒有汽車發(fā)動機(jī)的汽車也不可能行駛，甚至于不能說是一輛汽車。不論是私家車，貨車或者是專業(yè)的賽車。汽車發(fā)動機(jī)都會像是心臟一樣的存在。汽車發(fā)動機(jī)的性能與否決定了汽車的性能，價格和壽命。對于專業(yè)的賽車手來說，他們會花費(fèi)大量的精力和金錢在好的汽車發(fā)動機(jī)上。只有好的汽車發(fā)動機(jī)的性能才能保證他們在賽場上取得好的成績，在汽車發(fā)動機(jī)的性能上超越其他的對手。同樣的，對于汽車制造公司來說，給汽車配置最好的汽車發(fā)動機(jī)是決定自己汽車品牌的根本。就像是勞斯萊斯，蘭博基尼，寶馬，奔馳，奧迪，他們花費(fèi)在汽車發(fā)動機(jī)上的投資金額是非常高昂的。所以汽車發(fā)動機(jī)對于每一輛汽車來說都是非常重要的。

二、汽車發(fā)動機(jī)用橡膠管成品性能

1.概述。橡膠的耐介質(zhì)溶脹性能服從極性相近相容原則，非極性橡膠如異戌橡膠，順丁橡膠和乙丙橡膠等在非極性飽和烴（如汽油）中會產(chǎn)生極大溶脹，但是在極性液體（水和乙醇）中不發(fā)生溶脹作用，或溶脹極小。極性橡膠如丁腈橡膠等在水和乙醇中會發(fā)生溶脹，在烴類中不發(fā)生作用。丁腈橡膠因含有丙烯腈而具有極性，因此對非極性和弱極性油類和溶劑具有優(yōu)異的抗耐性，丙烯腈含量愈高，耐油性愈好。汽車發(fā)動機(jī)燃油橡膠管，要求其具有耐高溫、耐臭氧老化、耐燃油等特點(diǎn)，還要有相當(dāng)?shù)哪捅茐毫σ?，因此采用具有骨架層的橡膠軟管，軟管內(nèi)層膠要耐燃油。目前市售的汽車發(fā)動機(jī)燃油橡膠管（捷達(dá)車）其使用的膠種為：外層膠為氯丁膠，內(nèi)層膠為丁腈膠（丙烯腈含量為42.8%）。汽車發(fā)動機(jī)燃油管中含有的丁腈橡膠為極性橡膠，在極性液體———乙醇汽油中有腐蝕傾向。因此，研究汽車發(fā)動機(jī)燃油橡膠管耐乙醇汽油的腐蝕程度具有實際意義。

2.實驗與分析。一是實驗方法。橡膠管的耐乙醇汽油測試方法按硫化橡膠耐液體試驗方法進(jìn)行，具體方法如下：a.剪一段長2 cm橡膠管，用乙醇汽油浸濕的濾紙擦凈試件表面的污物，并置于空氣中晾干，然后用分析天平分別稱出在空氣中質(zhì)量和完全浸入蒸餾水中的質(zhì)量）；b.將橡膠管放入盛有乙醇汽油的密閉容器中，并使乙醇汽油的液面完全浸過試樣，并開始計時；經(jīng)過去1，2，3，… …7天和14，21，28天將試樣從乙醇汽油中取出，5 min內(nèi)分別標(biāo)出試件在空氣和完全浸入蒸餾水中的質(zhì)量；二是實驗結(jié)果。橡膠管在普通汽油和乙醇汽油中浸泡后體積、質(zhì)量、硬度變化對比表。由于實驗用的橡膠管是復(fù)合膠管，即內(nèi)層為丁腈橡膠，外層為氯丁橡膠，所以浸泡后其體積變化率、質(zhì)量變化率、硬度變化率都比單純丁腈膠（如膜片）高，特別是硬度的變化非常明顯，從浸泡后的膠管外觀上看，外層有些突起的現(xiàn)象也能說明這一點(diǎn)，這是由于氯丁膠的耐油性要遠(yuǎn)低于丁腈橡膠。三是分析。橡膠管性能發(fā)生變化的主要原因是橡膠由一種部分交聯(lián)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的大分子構(gòu)成，在橡膠管加工過程中還加入了其它配合劑，如硫化劑、硫化促進(jìn)劑、軟化劑、防老劑和填充劑等。當(dāng)橡膠浸泡在介質(zhì)，如乙醇汽油中，特別是在比較高的溫度下橡膠分子的鏈段運(yùn)動加快，使這些低分子的介質(zhì)漸漸滲入到橡膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)之中，會加速網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的脹大，但由于橡膠分子間化學(xué)鍵的作用，僅發(fā)生高彈變形，這種變形產(chǎn)生的應(yīng)力又阻止了介質(zhì)分子的繼續(xù)進(jìn)入，當(dāng)介質(zhì)的滲透壓力與高彈變形產(chǎn)生的應(yīng)力達(dá)到平衡時，橡膠不再脹大，也就是說它僅僅發(fā)生了有限溶脹，隨著橡膠本身的分子結(jié)構(gòu)，分子量的大小、極性、鏈的柔順性、結(jié)晶度、對稱性、支鏈程度與交鏈密度的不同，在不同介質(zhì)中的溶脹程度也不同。在橡膠的溶脹過程中，它也遵守極性相近原則，如極性橡膠中的丁腈橡膠在極性介質(zhì)中（如乙酸乙酯）溶脹大，而在非極性介質(zhì)汽油中溶脹很小。試驗表明：兩種膠的質(zhì)量和體積變化率均為正值，說明乙醇汽油從橡膠分子中抽取低分子物質(zhì)的能力小于其溶入橡膠分子中的能力，宏觀表現(xiàn)為橡膠試樣體積增大和質(zhì)量增加?？傊?，市售的橡膠管雖然可以在乙醇汽油中使用，但其各項性能指標(biāo)大于在汽油中浸泡的結(jié)果，即有腐蝕。這樣就需要我們研制出一種膠管使其性能優(yōu)于現(xiàn)售的橡膠管，以滿足汽車高品質(zhì)的需要。

3.改進(jìn)方案。丁腈橡膠雖然耐油性優(yōu)于氯丁橡膠，但由于分子鏈柔性差和非結(jié)晶性所致，使硫化膠的彈性，耐寒性、耐屈撓性、抗撕裂性差，使臭氧龜裂擴(kuò)展速度快，尤其制品在使用中與油接觸時，龜裂速度更快，而氯丁橡膠耐老化（耐候，耐臭氧以及耐熱性能優(yōu)良），耐化學(xué)腐蝕性也很好，所以一般燃油橡膠管采用雙層膠。即內(nèi)層為耐油性優(yōu)良的丁腈橡膠，外層為耐老化性優(yōu)良的氯丁橡膠。為了提高燃油橡膠管的耐乙醇汽油的性能，使汽車配件向高品質(zhì)，低成本化發(fā)展，建議內(nèi)外層膠可統(tǒng)一使用聚氯乙烯與丁腈橡膠并用膠，使橡膠管內(nèi)外層膠既具有優(yōu)異的耐油性能，又具有優(yōu)異的耐老化性，又能相應(yīng)降低生產(chǎn)成本。丁腈膠與聚氯乙烯共混膠即有聚氯乙烯的耐臭氧性、抗天侯性，又兼有丁腈膠的可交聯(lián)性和耐油性，因為丁腈膠與聚氯乙烯的溶解度參數(shù)而且兩者又都是極性材料，所以應(yīng)具良好的相容性。共混工藝溫度一般控制在（160 ～ 170）℃之間，如果低于160 ℃，聚氯乙烯塑化度不夠，高于170℃時聚氯乙烯又開始降解，這就要求嚴(yán)格控制操作工藝溫度范圍，否則產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定，目前國外采用乳液共沉法生產(chǎn)的丁腈膠與聚氯乙烯共混膠已經(jīng)商品化，并且共混比例和品種也較多，其性能完全能夠滿足生產(chǎn)膠管的性能要求。

汽車這一行業(yè)的競爭壓力也越來越大，汽車品牌的開發(fā)商要想在汽車這一行業(yè)有立足之地甚至于擁有行業(yè)巨頭的頭銜和地位，就必須要有好的汽車發(fā)動機(jī)。汽車發(fā)動機(jī)對于汽車而言是非常重要的，是不可缺少的。對于現(xiàn)當(dāng)代的中國來說，汽車發(fā)動機(jī)并不優(yōu)異，也沒有很突出的長處。國外所生產(chǎn)的汽車發(fā)動機(jī)的性能好，種類多，大部分的汽車品牌和開發(fā)商及消費(fèi)者所追捧和使用。本文汽油對橡膠管有腐蝕，提出改進(jìn)方案。

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