不同橡胶材料和结构的汽车燃油胶管渗透率研究

不同橡胶材料和结构的汽车燃油胶管渗透率研究

赵玉明

天津鹏翎集团股份有限公司 天津市 300270

摘要：为深入理解本文对不同橡胶材料和构成的汽油燃料胶管等的渗透性问题，本章对不同橡胶材料制成的汽车燃料胶管、加油胶管等的燃油渗透性问题展开了探究与解析，其中着重探究了渗透性较良好的材料的构成。选用耐油渗透性较好的橡胶材料，与一些以渗透条件好为准则的产品结构，优选橡胶配方与工艺技术，希望能为相关人员提供更有效的信息。

关键词：橡胶材料和结构；汽车燃油胶管渗；渗透率

随着国家绿色化工的发展需要和全国排放规范的出台，对耐渗透橡胶管的研究也日益紧迫。而针对耐油性需要，目前有丁腈橡胶、丁腈橡塑合金橡胶、氟橡胶、氟树脂等经典的高分子材质可供选择；针对生产应用环境以及耐热变老、耐久性等的需要，目前有氯磺化聚乙烯、丁腈橡塑合金橡胶、氯醇橡胶、丙烯酸酯橡胶等传统橡胶材料可供选择。公司针对上述传统橡胶材料的特点，以及胶管产品生产的构造与工艺等特点，通过组合生产出不同可以满足耐燃油渗透条件的胶管，并利用渗漏方面的国家标准开展了渗透实验研究，从而明确了各种结构燃油胶管的抗渗漏等级，以便于为实际的胶管研究提供了技术基础。

1试验

1.1原材料

本次试验选取了以下6种橡胶材料

1.2主要仪器设备及其他材料

成套压出装置、硫化罐、洗衣机、生产切割模具、热渗透试验汽油储罐、精密电子秤、热老化柜、油漆用氟树脂。试验液体为NESm5052规定的标准汽油。

1.3试样制备

按照传统加油管与燃油管道的结构型式，统一设计了内径34mm、壁厚4mm、长度为350mm的直型试样胶管。

(1)NBR+PVC（乳液）/CSM软管：将内部NBR+PVC（乳液）与外部CSM的共混胶挤出制成双复合测试模软管。通过硫化制造的最终产品为样品1*。

(2)NBR+PVC（乳液）：将NBR+PVC（乳液）的混炼胶挤出，制成单层胶管，硫化成型的最终检验品试管2*。

(3)FKM（过氧化物）/NBR(）双复合法：采用内部经氟浓度为百分之七十以上的过氧化物硫化含氟共混胶后，将NBR过氧化物硫化的混炼胶作为外层胶挤出成型，制成双复合测量试样胶管，经硫化成型制造的最后测量产品为试件3*;

(4)FKM（过氧化物）/ECO：利用内部氟含量百分之七十以上的过氧化物含氟硫化胶，将ECO胶料作为外层胶挤出成型，生成的双复合测试胶管，经硫化成形后生产的最后实验产品为样件4*;

(5)FKM（过氧化物）/f-tpv/eco：由内层氟含量约为百分之七十的过氧化物含氟共混胶，和低渗透性氟树脂层结合，再包裹外层氯醇捏合胶挤出制备的三层综合样品胶管。通过硫化成型制造的最终测试产品的综合样品5*;

(6)FKM（过氧化物）/f-tpv/eco/Ar/AEM：先把内氟浓度高于百分之七十的过氧化物硫化氟化合物与低渗透氟树脂层熔融，然后再包覆于中间的一层高氯醇捏合胶，形成五层综合试验模胶管，然后再加入Ar芳纶线，最后用第一层耐候和耐热老化的AEM外胶包裹，然后挤出，再进行硫化成型生产的最终综合测试产品，为样品6*。

为减少试验误差影响，采用以上试样设计方式能够保证产品尺寸统一的试样产品。

1.4试验方法

1.4.1试验条件

前处置温度（40±2)℃，持续时间为168小时；测量试验温度（40±2)℃，实验持续时间为七十二小时。

1.4.2试验操作

（1）在各胶管试样中注满介质，并按图一所示的设定状况执行。

（2） 在玻璃瓶的延伸部分（每侧30mm）或样品的端面上涂抹氟树脂，以避免介质渗透。

（3） 将设定的试验模具放置在满足预处理试验温度的恒压水箱中，完成约168小时的预处理试验。将试样在玻璃瓶侧面向上放，使测试通过介质中产生的水并和整个试样接触。在采用温度循环的恒温槽进行实验时，试样应当安装于没有直接被风吹动的区域。

（4） 预处理过程试验过程完成后，取出处理后的试样，快速称重，然后迅速放入（40±2）℃的恒压罐中，每24小时取出一次试样，检查产品质量。试验后，将其置于恒温槽中。应在规定时限后72小时内重复此操作。

1.4.3试验结果评价

计算渗透公式

式中：QN为每天的平均最大渗透量；S是橡胶管外层橡胶暴露部分的总表面积，cm2；Wn为n天后规定条件下软管的总质量。

渗透量表示一天（每24小时）内渗透损失的平均质量。此外，记录72小时（3天）的日透过率和QN值，并计数三次。

1.4.4相关实验标准

2
结果与讨论

通过渗透通过剩余质量、渗透量计算公式所测量出的六个试样渗透率统计Qn记录，以及有关配制材质和构造的胶管的材质耐热和耐油等级、以及配制材质和构造的胶管的材质紧密性所述内容，将六个试样的穿透能力在相同温度下，研发并验证出了相对应的穿透能力等级。

2.1 A级耐渗透性

对于由f-tpv作为中间层组成的橡胶软管（样品9*，10*），渗透率小于10 mg/（cm2 d）。首先是f-tpv的超高耐燃油性，其次是FKM和NBR的低耐磨性；f-tpv和FKM、NBR和eco之间的高黏合性也可以是研究的重点，并在以后的研发项目中进行了研究。

2.2B级耐渗透性

由氟浓度为70%的FKM（过氧化物）作为内层（样品7*）组成的软管的渗透率约为10~20mg/（cm2d）。首先，它得益于FKM（过氧化物）的透气性，其次是NBR（过氧化物）的高耐油性和eco的耐油性和透气性。

2.3C级耐渗透性

FKM（过氧化物）/NBR（过氧化物）复合材料和FKM（双酚）/eco复合材料（样品5*）软管，渗透率为20~30mg/(cm2d)。一般来说，含氟量为百分之七十的FKM（过氧化物）的透气性比含氟量为百分之六十九的FKM橡胶强，NBR（过氧化物）的耐磨性比Eco好，而致密性则比Eco差。所以，该结构FKM（过氧化物）/NBR（过氧化物）的换料和通风软管的透气性不是FKM（双酚）/与eco重复。

2.4D级耐渗透性

高丙烯腈浓度的NBR+PVC全橡胶结构，换料管和高丙烯腈橡胶（3*）掺入乳液的渗透率约为30~50mg/(cm2d)。这主要由于丙烯腈浓度高和在低渗透乳液中加入了PVC所造成。

2.5E级渗透性（一般渗透率）

结构上是NBR+PVC/CSM的双层复合软管（1*)，渗透率为50~70mg/(cm2 d)。内层橡胶的低渗透结构起了主要功能，而外层橡胶则有高耐候性和隔热构造的主要功能。它是一个低成本的通用不透水橡胶管结构。

3结论

经过上述科学研究的证实，由氟树脂所组成的结构胶管，抗渗透性最佳；以百分之七十氟浓度的氟橡胶作为内胶渗透隔离层，结合成密实性能良好的外胶构造，其抗透气性次之；以百分之六十九氟浓度的全氟橡胶作为内胶渗透隔离层，综合密实性能最为优异的外胶结合材质，其抗透气性也次之；以高丙烯腈浓度共混PVC的橡塑合金胶的全胶构胶管价格又次之；而以高丙烯腈浓度共混PVC的橡塑合金胶的内胶，以及综合抗候性与密实性能材料的全构成胶管耐透气性则最普遍，其成本亦最低。

参考文献：

[1]侯波，薛俊芳，赵玉明等.不同橡胶材料和结构的汽车燃油胶管渗透率研究[J].世界橡胶工业，2016,43(11):5.

[2]张禾，吴莉萍.汽车燃油胶管材料的发展[C]//中国胶管技术与市场发展研讨会.中国橡胶工业协会，2007.

[3]范汝良.各种橡胶抗耐性研究[R]//橡胶配方与工艺学习班，2014,世界橡胶工业编辑部，无锡. 上海：世界橡胶工业编辑部，2014.

[4]谢遂志，刘登祥，周鸣峦等.橡胶工业手册[M].北京:化学工业出版社,1989.