氟橡膠O型圈在汽車方面的應用及前景

一、中國氟橡膠的商場前景 中國氟橡膠面對著杰出的開展機緣。從商場層面來看，當前中國已變成僅次于美國的二大轎車出產國和花費國。轎車工業的技能進步，以及環保需要的進步，為氟橡膠工業開展供給了很大的開展空間。 空氣污染對安康和經濟都具有嚴重的影響，各國都在致力于削減轎車污染排放。這些污染首要包含來歷于轎車燃油系統不一樣方位的碳氫化合物和未徹底焚燒的燃料。一般來說，大家常說的機動車氣體排放首要包含三種：晝間排放，來歷于每天燃料系統的加熱和冷卻進程；熱浸丟失，來歷于轎車引擎封閉后從燃油系統排放的碳氫化合物；作業損耗，來歷于轎車行進進程中。約50%的廢氣排放來自油箱、燃油管及燃料帽；約有40%的廢氣排放來自活性炭罐、進氣口及連接收；剩余的10%則來自于軟管和底盤燃油管道。許多廢氣走漏點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、墊圈和膜片連接著這些系統。 所以，關于氟彈性體出產工業的大應戰即是協助轎車制作工業找到非常好的和更低浸透的密封資料，以滿意嚴厲的新的轎車廢氣排放規范。 二、氟橡膠的優秀功能 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“橡膠之王”，具有優秀的化學特性，該類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、石油、化工和機械等職業。氟橡膠60%-70%用于轎車工業。這些年，中國轎車職業的疾速開展拉動了對氟橡膠的需要。 因為氟橡膠優秀的功能，因而其在轎車工業中的運用范疇不斷拓展，制品類型越來越多，首要制品有各種密封資料、膠管、膠帶、膠布、絕緣資料等。當前，國內轎車零部件用氟橡膠資料的首要制品有發起機的曲軸前油封、曲軸后油封、氣門桿油封、發起機膜片、發起機缸套阻水圈、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、變速箱及減速箱油封等等。氟橡膠變成將來轎車用橡膠資料的開展趨勢和干流，許多制品選用功能更為優秀的氟橡膠來替代傳統資料。 氟彈性體大的開展要害是開宣布新式發起機、傳動系統和燃油系統，氟彈性體可以滿意日益嚴厲的由全球監管機構制定的排放規范。現今的有關法規給轎車出產廠商提出了無窮的應戰。依照有關規定，即便在150℃以上或-40℃以下的作業溫度下，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150000英里（1英里=1.609千米）而不會發作燃料走漏且不超越其溶脹限，這兒所需的彈性體，還有必要對一般燃油以及包含甲醇、醇類汽油和新式生物燃料等在內的以燃油、醇和酯類為首要成份的復合燃料有較好的耐腐蝕性。 此外，此類彈性密封圈還有必要具有適當耐久的彈性來吸收轎車平常作業進程中引擎所發生的轟動。很少有資料可以在如此惡劣的密封環境下還能滿意當前的機動車低排放(LEVII)規范、機動車有些零排放(PZEV)規范和歐4轎車尾氣排放規范。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，用來制作燃油和傳動系統的密封墊圈、軟管、引擎入風口和耐油墊圈。用氟彈性體制作的油封和轎車軸封，因為其優秀的耐熱和耐油性而被廣泛運用。 三、氟橡膠在轎車上的運用 1．燃油膠管內層的氟橡膠資料 這些年，跟著轎車尾氣排放規范的進步，轎車發起機橡膠制品的耐熱性和耐劣化汽油性也相應得到進步。這是因為發起機規劃的改動使機罩內部溫度明顯升高：選用燃料噴發系統進步油料的焚燒功率致使了燃料的進一步氧化。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。 跟著無鉛轎車和電噴裝置等在轎車上的推行使廂，燃油膠管的規劃和資料變化較大，內膠層已開展到用氟橡膠等替代丁腈橡膠，為了下降燃油浸透率和進一步改進耐熱性，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零部件中選用的干流商品。當前，中國也現已開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、富康等轎車上廣泛推行運用。 日本大金工業開宣布了新式氟資料“DaielFluo-roTPV”。該資料兼具兩大特色，具有曲折、歪曲等可動資料所需要的“柔軟性”，一同關于轎車燃料中富含的碳化氫等具有“低透過性”。2008年5月下旬開端出售。該資料首要用于轎車燃料軟管中的橡膠。當前，轎車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。有望作為轎車范疇的一項環維護措施，防止燃料蒸發。別的，當前層疊橡膠資料需要粘著劑，因而簡單變硬，而新資料只需重疊印可成型，不會犧牲柔軟性。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。 關于燃油管內層膠料而言，耐油功能是為重要的，其次才是力學功能。有關研討標明，在浸透性上，選用三元共聚氟橡膠的油管遠優于二元氟橡膠油管；一同，為了確保膠料的加工功能和硫化系統的分散性，選用了混煉膠進行試驗，對比了二元氟橡膠和三元氟橡膠的功能，證真實力學功能上，三元氟橡膠是燃油管內層膠的好挑選；在耐燃油性方面，三元氟橡膠也略優于二元氟橡膠。 2．渦輪增壓器軟管 渦輪增壓器軟管是轎車發起機中需要嚴苛、本錢高的軟管之一。軟管本錢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常活動，所需的彈性體的本錢也較高。曾經，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，本領高的溫度。關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，出產商和/或終端用戶不得不挑選FVMQ或氟橡膠FKM。 3．發起機油封 跟著轎車工業的疾速開展，用戶對發起機總成的牢靠性和密封性等需要越來越高。而且跟著轎車發起機轉速的不斷進步，其所運用的油封（尤其是旋轉軸油封）接受的工況也愈來愈惡劣。不僅需要油封能接受高低溫、高線速度和大負荷的作業條件，還要具有觸摸摩擦阻力小、磨損量小、運用壽數長、耐介質、強度好和密封牢靠等功能。 大家習氣選用丁腈橡制作轎車發起機上的油封。丁腈橡膠本錢低價，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，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的Cummins和Caterpilar柴油機等都選用聚四氟乙烯油封替代曾經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、輔佐驅動軸等的旋轉油封，成功地處理了發起機因油封密封欠好而發生的漏水、漏油疑問。 在發起機作業幾轉后，裝配在發起機上的PTFE油封的密封唇就會將層很薄的PTFE薄膜涂覆到旋轉軸頸上，并憑借自身的彈性變形。使唇口好地粘合在軸頸上，隨發起機旋轉軸一同滾動。在發起機作業進程中進入油封唇部與軸頸結合部位的光滑油膜隨發起機一同滾動。一旦油膜碰到油封螺旋槽，就會受到螺旋斜面的效果力而發生一個向發起機密封介質的效果力，此力會將欲外流的液體介質壓回儲油端（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自儲油端的油壓時，就能實現密封效果。 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。假如直接用它制作油封，則加工出來的油封唇口與軸的隨動性差，難以滿意高速、大功率、重負荷柴油機的運用需要。因而，作為動力油封的唇口資料有必要通過改性。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，如玻璃纖維、碳素纖維、石墨、二硫化鉬、青銅粉等，使它們在PTFE層狀規劃中構成網狀節點，然后進步了資料的剛度、導熱性和抗蠕變性，一同大大進步了耐磨性，使密封壽數也相應進步。 4．裝卸車液壓系統 大型裝卸車液壓系統接連作業時刻長，油溫及機件溫度上升很快，一般橡膠制品已不能滿意運用需要，而氟橡膠制品則能滿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，慣例的大型裝卸車液壓系統要在內壁鍍上一種耐腐蝕性資料才干用來輸送它們。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溫度頻變致使聚四氟乙烯層疲憊斷裂的缺點。溫州市超星鋼塑復合廠了將聚四氟乙烯層直接燒結管道內壁的鋼管，實現“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。因為鋼管的長度較長，就需要有兩種不一樣的速度來別離進行進給和限制，不然不是在進給中浪費了時刻，即是因為限制中過于匆促而不能排盡空氣。 四、中國氟橡膠商場開展前景非常看好 中國上世紀50年代開端氟橡膠，90年代前，氟橡膠首要用于軍工范疇。90年代晚期以來，跟著中國轎車工業的迅猛開展，尤其是轎車零部件高功能化和國產化，對資料的種類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年國內轎車產值打破了300萬輛，2003年到達444萬輛，2004年國內轎車產值515萬輛，其間轎車296萬輛，同比添加了30.21%，2005年轎車總產值已到達570萬輛，已遠遠超出“十五”計劃數據，轎車職業2005年出產值需要耗費氟橡膠4000t，社會修理量耗費1000t，共需要氟橡膠5000t左右，預計到2010年，氟橡膠的產能將達1萬噸左右，其商場開展前景非常看好。 五、中國氟橡膠面對的首要疑問 1．技能水平落后 雖然中國氟橡膠在轎車工業配件中的運用取得了較快的開展，商品質量與國外商品的距離在敏捷減小，可是在商品的種類、運用方面、加工辦法及工藝設備等方面尚存在著較大的距離，比方國外氟橡膠有50多個種類，而國內當前只要10多個種類。尤其是高含氟量氟橡膠、耐低溫氟橡膠和直接用過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有在中國轎車工業的零配件中得到運用，沒有正式的零配件商品。 2．職業惡性競賽 業界因為技能和質量沒有大幅進步，引發了商品價格的惡性競賽。氟橡膠新建產能的外延式擴展，技能來歷單一，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格的惡性競賽。 3．高端商品依靠進口 中國轎車零配件中每年許多進口的正是這些高功能氟橡膠，價格昂揚、贏利驚人。當前，中國氟橡膠工業已出現了通用級商品過剩、高端商品依靠進口的表象，氟橡膠實踐年產能現已超出商場需要。 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，沒有構成職業或規范。 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，國產氟橡膠首要用作各類密封雜件，而技能、質量、出產功率需要較高的曲軸油封、燃油管等商品的商場均被國外巨頭所操控，加上轎車工業的召回準則所發生的無窮技能、本錢危險，使原配件商場很少直接運用國產膠。 六、推進氟橡膠職業的開展 中國是氟化工根底質料螢石的儲量和產值大的，具有得天獨厚的資源優勢，因而中國應加大高功能氟橡膠轎車零配件的出產，滿意國內轎車工業疾速開展的需要，推進中國氟橡膠轎車零配件的規劃調整，制作更佳的經濟效益和社會效益。 1．開展高端商品 進步現有出產公司技能水平和商品質量，在新商品開發和運用研討上下功夫，而不是單純擴展出產規模，或者是在低端商品競賽上大打價格戰。 2．防止惡性競賽 專家一同主張政府有關部門要加強戰略研討，對公司進行正確引導并加強氟橡膠開展戰略研討，加強宏觀調控力度，防止構成惡性競賽的不良局勢，做到總體計劃科學，規劃合理。 3．推進技能合作與運用 國內氟橡膠科研出產單位與運用廠家加強技能合作和運用研討，推進中國氟橡膠工業趕快生長壯大。