车用二甲醚橡胶密封材料相容性研究.ppt

车用二甲醚橡胶密封材料相容性研究,杨眉敏 2009.12.23,燃烧环境技术中心学生交流会,报告主要内容,一、引言 二、橡胶胶种的确定 三、合成橡胶EPDM耐DME性能的试验研究 四、试验结论,密封性研究意义,a）使用10小时后丁腈橡胶-B 密封圈,b）使用100小时后的三元乙丙 橡胶-B密封圈,二甲醚是一种强溶剂，能溶解多种橡胶材料。 燃料供给系统的橡胶部件、各种橡胶油封和垫片很可能因溶涨损坏， 威胁发动机的安全运行。 橡胶是高分子混合物，即使是同类型的橡胶，组分不同，其耐DME介质 的研究结论也不同，目前对橡胶材料耐受DME的性能研究远没有统一结论。,图1 硅橡胶浸泡DME前后外观对比,图2 柴油机常用与优选密封圈台架使用效果比较,胶种初选择,橡胶胶种,耐DME介质 能力,DME造成的 永久性影响,表1 11种密封材料对DME的耐受能力评估,浸泡72h后取出，晾干1h后，再测试其质量 和体积变化率。 硅橡胶初膨胀率过大，不宜作为发动机的 密封材料。 硬质尼龙弹性差，不适合作O型密封圈，可 作密封垫圈。 塑料PVC在DME中完全融解，绝对不能用于 与DME接触的油路。,胶种初选择,氟橡胶具有很高的热稳定性和最高的耐介质能力，一般用在发动机密封最 苛刻的位置，可用作气缸套密封圈。 丁基橡胶气密性好，耐热，耐老化性好，一般用在汽车轮的内胎。日本 高压协会Kinro Hashimoto等人认为IIR具有良好的耐DME性能。,试验方法-体积质量变化率,图3 拉伸、撕裂和方块(25*25mm)试片,图4 电子天平测取溶胀试样的浮力值,GB9865硫化橡胶样品和试样制备,（溶胀性能） 浸泡在DME中72h后，取出试样，70s内用电子 天平测取溶胀试样的浮力值，计算得体积变化率。,（永久性影响） 浸泡后试样于空气中暴露3天后质量变化率,（硬度值）,（拉伸和撕裂强度）,在LX-A型橡胶硬度仪按照CB531-1983测取试样邵氏A型硬度。,在Instron Series IX4465型电子拉力试验机上按照GB528-1998测取试样 的拉伸强度，拉断伸长率，按照GB531-1999测试试样的撕裂强度。,试样测试的时间间隔均不超过70s,试验方法-力学性能,橡胶胶种试验选取-体积变化率对比,耐油橡胶FEPM体积变化最为明显，体积膨胀了约为200%；EPDM和IIR的体积变化程度相近，膨胀率大概为25%。 空气中暴露3天后，EPDM的质量减少最小，为6.9%。,a) FEPM浸泡72h前后外观对比,b) EPDM浸泡72h前后外观对比,橡胶胶种试验选取-力学性能值对比,FEPM，HNBR浸泡前后拉伸和撕裂值变化显著，浸泡后两值偏小。IIR和EPDM浸泡前后拉伸和撕裂值变化率相近。 浸泡后EPDM拉伸和撕裂值最大，分别为15.78MPa和35.88KN/m。,橡胶的基本配方,不同配方的EPDM耐二甲醚试验结果（常温*72hr）,测试条件：浸泡后取出70s内测试,结论2：合适组分EPDM耐DME性能良好,试验所用的二甲醚不定期更换。,大多数小规模工业二甲醚都采用甲醇脱水法，不可避免会含有少量杂质 甲醇和水。,杂质甲醇和水对EPDM耐DME性能的影响,纯甲醇和掺水甲醇中浸泡后EPDM-A,EPDM-B的体积变化率和空气中暴露3天后的质量变化率均不超过1%。,EPDM耐纯甲醇能力,浸泡时间/（天）,EPDM耐掺水甲醇能力,浸泡时间/（天）,结论3：EPDM具有优异耐甲醇和水能力，故车用二甲醚中的甲醇和水 的含量不会对密封件的密封性能产生影响。,EPDM耐受DME能力（添加剂为不同比例的车用燃油添加剂Additive）,浸泡后体积变化率,空气中暴露3天后质量变化率,含燃油添加剂DME中浸泡后的体积变化率大于纯DME。EPDM-A的体积变化率小于EPDM-B。 燃油添加剂比例越高，体积变化率越大，并趋于稳定值。 在A1,A2,A3,纯DME中浸泡后EPDM于空气中暴露3天，质量变化率几乎相同。,浸泡后体积变化率,空气中暴露3天后质量变化率,EPDM耐受DME能力（添加剂为不同比例的硬脂酸Stearic acid）,含硬脂酸DME中浸泡后的体积变化率大于纯DME。EPDM-A的体积变化率小于EPDM-B。 硬脂酸比例越高，体积变化率越大，并趋于稳定值。 在S1,S2,S3,纯DME中浸泡后EPDM于空气中暴露3天，质量变化率几乎相同。,EPDM浸泡在S中的最大体积变化率大于浸泡在车 用燃油添加剂中。,EPDM-A,EPDM-B的体积变化率显著，浸泡时间越长，体积变化率越大，72h后的体积变化率分别为175.5%，137.0%。 浸泡后的FEPM的体积几乎不变，体积变化率为0.92%。 EPDM-A比EPDM-B耐柴油能力弱。,EPDM与FEPM耐柴油能力对比,柴油，EPDM-A，EPDM-B均呈非极性，两者相溶，故EPDM-A,EPDM-B体积变化率大，质量损失多。 FEPM为强极性橡胶，和柴油的非极性差异明显，两者不相溶，故体积变化率小，质量损失少。 EPDM-A非极性与柴油差异更小，与