汽车发动机用橡胶管成品性能

黄毅

摘要：近年来，在汽车发动机上使用橡胶管的耐油性和耐臭氧性等，以保证汽车行驶的数量越来越多，但是随着汽车发动机性能的可靠性和安全性。目前，国外汽车发动机橡不断提高和整车结构布置的日益紧凑，橡胶胶管的内层、外层橡胶材料发展趋势见表管的工作条件也变得更加恶劣，这就要求橡胶管具有较高的性能，如耐老化性、耐低温。

关键词：汽车发动机；橡胶管成品；性能

随着汽车性能可靠性要求的逐步提高，对橡胶管的性能也提出了较高的要求，现有的橡胶管越来越不能满足日益增长的性能要求，成为制约机车发动机领域发展的关键性问题，引起了学者的广泛关注。

一、重要性

汽车发动机的重要性汽车的组成部分有很多，橡胶制的轮胎，方向盘，座椅，汽车外壳。除了这些我们可以一眼看到的外部配置，还有很多安装在汽车内部的机动化配置。发动机是通过悬置系统与车身相连接，发动机是振动源，车身是防振对象，这就要求发动机悬置能够有效地吸收振动或降低振动；发动机工作时振动频率与振幅有如下关系，低频振动时振幅较大，高频振动时振幅较小，因此对发动机悬置要求是在低频振动时有较大的损耗系数，以便能够迅速将大的振幅消减下来，而在高频振动时有较小的动刚度，以便能够更好地吸收振动。比如电瓶，油箱，发动机这些极其重要的，必不可少的配置。其中汽车发动机对于汽车来说就像是心脏对于人类的重要性。缺失了心脏的人类不可能存活下来，同样的没有汽车发动机的汽车也不可能行驶，甚至于不能说是一辆汽车。不论是私家车，货车或者是专业的赛车。汽车发动机都会像是心脏一样的存在。汽车发动机的性能与否决定了汽车的性能，价格和寿命。对于专业的赛车手来说，他们会花费大量的精力和金钱在好的汽车发动机上。只有好的汽车发动机的性能才能保证他们在赛场上取得好的成绩，在汽车发动机的性能上超越其他的对手。同样的，对于汽车制造公司来说，给汽车配置最好的汽车发动机是决定自己汽车品牌的根本。就像是劳斯莱斯，兰博基尼，宝马，奔驰，奥迪，他们花费在汽车发动机上的投资金额是非常高昂的。所以汽车发动机对于每一辆汽车来说都是非常重要的。

二、汽车发动机用橡胶管成品性能

1.概述。橡胶的耐介质溶胀性能服从极性相近相容原则，非极性橡胶如异戌橡胶，顺丁橡胶和乙丙橡胶等在非极性饱和烃（如汽油）中会产生极大溶胀，但是在极性液体（水和乙醇）中不发生溶胀作用，或溶胀极小。极性橡胶如丁腈橡胶等在水和乙醇中会发生溶胀，在烃类中不发生作用。丁腈橡胶因含有丙烯腈而具有极性，因此对非极性和弱极性油类和溶剂具有优异的抗耐性，丙烯腈含量愈高，耐油性愈好。汽车发动机燃油橡胶管，要求其具有耐高温、耐臭氧老化、耐燃油等特点，还要有相当的耐爆破压力要求，因此采用具有骨架层的橡胶软管，软管内层胶要耐燃油。目前市售的汽车发动机燃油橡胶管（捷达车）其使用的胶种为：外层胶为氯丁胶，内层胶为丁腈胶（丙烯腈含量为42.8%）。汽车发动机燃油管中含有的丁腈橡胶为极性橡胶，在极性液体———乙醇汽油中有腐蚀倾向。因此，研究汽车发动机燃油橡胶管耐乙醇汽油的腐蚀程度具有实际意义。

2.实验与分析。一是实验方法。橡膠管的耐乙醇汽油测试方法按硫化橡胶耐液体试验方法进行，具体方法如下：a.剪一段长2 cm橡胶管，用乙醇汽油浸湿的滤纸擦净试件表面的污物，并置于空气中晾干，然后用分析天平分别称出在空气中质量和完全浸入蒸馏水中的质量）；b.将橡胶管放入盛有乙醇汽油的密闭容器中，并使乙醇汽油的液面完全浸过试样，并开始计时；经过去1，2，3，… …7天和14，21，28天将试样从乙醇汽油中取出，5 min内分别标出试件在空气和完全浸入蒸馏水中的质量；二是实验结果。橡胶管在普通汽油和乙醇汽油中浸泡后体积、质量、硬度变化对比表。由于实验用的橡胶管是复合胶管，即内层为丁腈橡胶，外层为氯丁橡胶，所以浸泡后其体积变化率、质量变化率、硬度变化率都比单纯丁腈胶（如膜片）高，特别是硬度的变化非常明显，从浸泡后的胶管外观上看，外层有些突起的现象也能说明这一点，这是由于氯丁胶的耐油性要远低于丁腈橡胶。三是分析。橡胶管性能发生变化的主要原因是橡胶由一种部分交联的三维网状结构的大分子构成，在橡胶管加工过程中还加入了其它配合剂，如硫化剂、硫化促进剂、软化剂、防老剂和填充剂等。当橡胶浸泡在介质，如乙醇汽油中，特别是在比较高的温度下橡胶分子的链段运动加快，使这些低分子的介质渐渐渗入到橡胶网状结构之中，会加速网状结构的胀大，但由于橡胶分子间化学键的作用，仅发生高弹变形，这种变形产生的应力又阻止了介质分子的继续进入，当介质的渗透压力与高弹变形产生的应力达到平衡时，橡胶不再胀大，也就是说它仅仅发生了有限溶胀，随着橡胶本身的分子结构，分子量的大小、极性、链的柔顺性、结晶度、对称性、支链程度与交链密度的不同，在不同介质中的溶胀程度也不同。在橡胶的溶胀过程中，它也遵守极性相近原则，如极性橡胶中的丁腈橡胶在极性介质中（如乙酸乙酯）溶胀大，而在非极性介质汽油中溶胀很小。试验表明：两种胶的质量和体积变化率均为正值，说明乙醇汽油从橡胶分子中抽取低分子物质的能力小于其溶入橡胶分子中的能力，宏观表现为橡胶试样体积增大和质量增加。总之，市售的橡胶管虽然可以在乙醇汽油中使用，但其各项性能指标大于在汽油中浸泡的结果，即有腐蚀。这样就需要我们研制出一种胶管使其性能优于现售的橡胶管，以满足汽车高品质的需要。

3.改进方案。丁腈橡胶虽然耐油性优于氯丁橡胶，但由于分子链柔性差和非结晶性所致，使硫化胶的弹性，耐寒性、耐屈挠性、抗撕裂性差，使臭氧龟裂扩展速度快，尤其制品在使用中与油接触时，龟裂速度更快，而氯丁橡胶耐老化（耐候，耐臭氧以及耐热性能优良），耐化学腐蚀性也很好，所以一般燃油橡胶管采用双层胶。即内层为耐油性优良的丁腈橡胶，外层为耐老化性优良的氯丁橡胶。为了提高燃油橡胶管的耐乙醇汽油的性能，使汽车配件向高品质，低成本化发展，建议内外层胶可统一使用聚氯乙烯与丁腈橡胶并用胶，使橡胶管内外层胶既具有优异的耐油性能，又具有优异的耐老化性，又能相应降低生产成本。丁腈胶与聚氯乙烯共混胶即有聚氯乙烯的耐臭氧性、抗天侯性，又兼有丁腈胶的可交联性和耐油性，因为丁腈胶与聚氯乙烯的溶解度参数而且两者又都是极性材料，所以应具良好的相容性。共混工艺温度一般控制在（160 ～ 170）℃之间，如果低于160 ℃，聚氯乙烯塑化度不够，高于170℃时聚氯乙烯又开始降解，这就要求严格控制操作工艺温度范围，否则产品质量难以稳定，目前国外采用乳液共沉法生产的丁腈胶与聚氯乙烯共混胶已经商品化，并且共混比例和品种也较多，其性能完全能够满足生产胶管的性能要求。

汽车这一行业的竞争压力也越来越大，汽车品牌的开发商要想在汽车这一行业有立足之地甚至于拥有行业巨头的头衔和地位，就必须要有好的汽车发动机。汽车发动机对于汽车而言是非常重要的，是不可缺少的。对于现当代的中国来说，汽车发动机并不优异，也没有很突出的长处。国外所生产的汽车发动机的性能好，种类多，大部分的汽车品牌和开发商及消费者所追捧和使用。本文汽油对橡胶管有腐蚀，提出改进方案。

参考文献：

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[2]良星宇，李克斌.耐高温燃油橡胶的研究与开发〔J〕.特种橡胶制品，2016.（5）.

[3]朱敏.橡胶化学与物理〔M〕.北京：化学工业出版社，2016.