摘 要：无石棉垫片广泛应用于汽车密封当中，橡胶作为基本原材料，对密封性能有着举足轻重的作用。介绍不同橡胶材料对密封效果的影响，试验研究了橡胶含量对垫片的压缩回弹、蠕变松弛、抗拉强度和泄漏率的影响。按照本文所得结论，可以在无石棉密封材料制备过程对橡胶的选用提供依据。

　　关键词：橡胶;汽车密封;泄漏率

　　无石棉垫片广泛应用于汽车密封当中，橡胶作为无石棉密封垫片的三大基本原材料之一，主要的作用是将增强纤维和填料粘结在一起，保证材料具有良好的压缩回弹、蠕变松弛、抗拉强度和密封能力。选择合适橡胶材料对密封垫片的整体性能有着决定性的作用。现阶段橡胶(弹性体)的选择范围非常广泛，有价格便宜的天然橡胶也有价格较高的丁腈橡胶和氟橡胶等，以下简述无石棉密封垫片常用的几种橡胶材料。

　　1 密封垫片常用橡胶材料

　　密封垫片主要常用的橡胶材料有：

　　( 1) 天然橡胶。该材料的优点非常明显：物理性能优异，工业化生产效率高;对乙酸乙酯等极性溶剂有着较好的免疫能力。缺点：弹性受温度的影响较严重，随着温度的降低逐渐变硬，弹性性能变差;无确定的熔融温度并且耐温区间较窄，仅为-48~80 ℃;抵抗油性介质的能力较差，如果密封汽油和柴油易发生溶解导致泄漏。

　　利用天然橡胶[1]所特有的分子链结构制备的无石棉密封材料，价格优势突出，并且在常温条件下使用具有较好的压缩回弹性能、抗蠕变能力和较好的结合面补偿能力。直到现在，该材料在无石棉制备过程中仍保持着一定的份额。

　　( 2)丁腈橡胶。丁腈橡胶( NBR)主要成分为丙烯腈和丁二烯[2]。丁腈橡胶是目前无石棉密封材料应用最大的弹性体材料，性价比较突出。丁腈橡胶由于具有优异的耐油性，目前广泛的应用到汽油机和柴油机当中，常见的位置有油底壳密封条和曲轴油封。

　　( 3)丁基橡胶。丁基橡胶[3]主要是由异戊二烯和异丁烯构成，是所有橡胶材料中其密封性能最好的弹性体。抵抗空气的穿透性只有天然橡胶的七分之一，丁苯橡胶的五分之一左右。此外，丁基橡胶还具有较好的抵抗蠕变松弛性能，应力随时间的衰减较慢，较好的耐高温老化性。丁基橡胶缺点：进行硫化工艺处理时，硫化速度较慢，需要额外的硫化促进剂和硫化活性剂的帮助，并经过较长时间的硫化处理。当密封介质为气体或化学溶剂时，丁基橡胶是一个较为理想的选择。

　　( 4)氯丁橡胶。该材料在保证拥有与天然橡胶接近的拉伸强度的同时，在耐老化性能和耐油性方面均有优异的表现。利用氯丁橡胶制备的密封材料，可靠性较好，并且具有较为宽泛的使用范围，最高使用温度可以达到110 ℃。

　　2 橡胶含量对密封材料性能的影响

　　无石棉密封材料在橡胶材料确定后，含量问题就成为研究的重点。本文以汽车应用最广泛、 性价比最突出的丁腈橡胶为例，分析不同含量对密封材料整体性能的影响。具体的试验含有五个水平等级：10%，12.5%，15%，17.5%，20%.

　　对试验产品的性能评价的指标主要有：压缩回弹性能、抗拉强度、蠕变松弛率和密封性能。无石棉密封材料想要获得最优的密封效果，对材料性能要求一般为：( 1)较大的压缩率和回弹率：较大的压缩率填补密封面的微孔泄漏通道，较高的回弹率则可保证密封面具有足够的密封压力;( 2)较高的抗拉强度：保证在螺栓载荷作用下不会发生压溃;( 3)较低的蠕变松弛率：在长期使用过程中，螺栓载荷的衰减较小，可靠性能越好;( 4)泄漏率：泄漏率越低，密封材料的密封效果越好。

　　具体的试验性能分别利用压缩回弹仪、拉伸试验机、 蠕变松弛仪和密封试验台等设备。试验结果见图 1 所示。

　　分析试验结果：随着橡胶含量的增加，材料的压缩率、 回弹率和抗拉强度均呈现增强的趋势，对应的蠕变松弛率和泄漏率则逐渐降低。

　　综上，随着橡胶含量增加到 20%，整个材料的密封性能达到最优。但是本文并没有进一步提高橡胶的含量(超过 20%)，这主要考虑：( 1)过高的橡胶含量将大大提高无石棉密封材料的成本，降低产品的竞争力;( 2)由于密封材料还需要考虑它的长期可靠性，进一步提高橡胶所占比例将会导致密封材料的应力松弛问题，无法满足密封要求。此外，橡胶制品对所密封介质、环境温度等因素也较敏感，因此在满足密封要求的情况，应尽量控制橡胶材料的含量。

　　综合考虑，无石棉密封材料在选用丁腈橡胶作为弹性体时，含量时控制在 20%左右将使整个产品具有更好的密封性能和更高的性价比。

　　3 结束语

　　( 1) 市场上的橡胶种类繁多，在选用橡胶时要重点关注无石棉密封材料的实际工作环境。

　　( 2) 橡胶含量在无石棉制备过程中是重点研究的问题，本文以丁腈橡胶为例进行试验研究，研究表明：含量控制在 20%整个产品具有更好的密封性能和更高的性价比。

　　参考文献：

　　[1] 李一鲲. 世界主要天然橡胶生产国生产概况及发展趋势和认识[J]. 热带农业科技， 2003，( 26)：37-45，33.

　　[2] 王立彦. 丁腈橡胶的应用[J]. 弹性体，2000，10 ( 3): 41-44.

　　[3] 崔小明. 国内外丁基橡胶生产状况及市场前景[J]. 中国橡胶. 2005，21 (10)：10-14.

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