摘 要：無石棉墊片廣泛應用于汽車密封當中，橡膠作為基本原材料，對密封性能有著舉足輕重的作用。介紹不同橡膠材料對密封效果的影響，試驗研究了橡膠含量對墊片的壓縮回彈、蠕變松弛、抗拉強度和泄漏率的影響。按照本文所得結論，可以在無石棉密封材料制備過程對橡膠的選用提供依據。
關鍵詞：橡膠;汽車密封;泄漏率
無石棉墊片廣泛應用于汽車密封當中，橡膠作為無石棉密封墊片的三大基本原材料之一，主要的作用是將增強纖維和填料粘結在一起，保證材料具有良好的壓縮回彈、蠕變松弛、抗拉強度和密封能力。選擇合適橡膠材料對密封墊片的整體性能有著決定性的作用。現階段橡膠(彈性體)的選擇范圍非常廣泛，有價格便宜的天然橡膠也有價格較高的丁腈橡膠和氟橡膠等，以下簡述無石棉密封墊片常用的幾種橡膠材料。
1 密封墊片常用橡膠材料
密封墊片主要常用的橡膠材料有：
( 1) 天然橡膠。該材料的優點非常明顯：物理性能優異，工業化生產效率高;對乙酸乙酯等極性溶劑有著較好的免疫能力。缺點：彈性受溫度的影響較嚴重，隨著溫度的降低逐漸變硬，彈性性能變差;無確定的熔融溫度并且耐溫區間較窄，僅為-48~80 ℃;抵抗油性介質的能力較差，如果密封汽油和柴油易發生溶解導致泄漏。
利用天然橡膠[1]所特有的分子鏈結構制備的無石棉密封材料，價格優勢突出，并且在常溫條件下使用具有較好的壓縮回彈性能、抗蠕變能力和較好的結合面補償能力。直到現在，該材料在無石棉制備過程中仍保持著一定的份額。
( 2)丁腈橡膠。丁腈橡膠( NBR)主要成分為丙烯腈和丁二烯[2]。丁腈橡膠是目前無石棉密封材料應用最大的彈性體材料，性價比較突出。丁腈橡膠由于具有優異的耐油性，目前廣泛的應用到汽油機和柴油機當中，常見的位置有油底殼密封條和曲軸油封。
( 3)丁基橡膠。丁基橡膠[3]主要是由異戊二烯和異丁烯構成，是所有橡膠材料中其密封性能最好的彈性體。抵抗空氣的穿透性只有天然橡膠的七分之一，丁苯橡膠的五分之一左右。此外，丁基橡膠還具有較好的抵抗蠕變松弛性能，應力隨時間的衰減較慢，較好的耐高溫老化性。丁基橡膠缺點：進行硫化工藝處理時，硫化速度較慢，需要額外的硫化促進劑和硫化活性劑的幫助，并經過較長時間的硫化處理。當密封介質為氣體或化學溶劑時，丁基橡膠是一個較為理想的選擇。
( 4)氯丁橡膠。該材料在保證擁有與天然橡膠接近的拉伸強度的同時，在耐老化性能和耐油性方面均有優異的表現。利用氯丁橡膠制備的密封材料，可靠性較好，并且具有較為寬泛的使用范圍，最高使用溫度可以達到110 ℃。
2 橡膠含量對密封材料性能的影響
無石棉密封材料在橡膠材料確定后，含量問題就成為研究的重點。本文以汽車應用最廣泛、 性價比最突出的丁腈橡膠為例，分析不同含量對密封材料整體性能的影響。具體的試驗含有五個水平等級：10%，12.5%，15%，17.5%，20%.
對試驗產品的性能評價的指標主要有：壓縮回彈性能、抗拉強度、蠕變松弛率和密封性能。無石棉密封材料想要獲得最優的密封效果，對材料性能要求一般為：( 1)較大的壓縮率和回彈率：較大的壓縮率填補密封面的微孔泄漏通道，較高的回彈率則可保證密封面具有足夠的密封壓力;( 2)較高的抗拉強度：保證在螺栓載荷作用下不會發生壓潰;( 3)較低的蠕變松弛率：在長期使用過程中，螺栓載荷的衰減較小，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。
具體的試驗性能分別利用壓縮回彈儀、拉伸試驗機、 蠕變松弛儀和密封試驗臺等設備。試驗結果見圖 1 所示。
分析試驗結果：隨著橡膠含量的增加，材料的壓縮率、 回彈率和抗拉強度均呈現增強的趨勢，對應的蠕變松弛率和泄漏率則逐漸降低。
綜上，隨著橡膠含量增加到 20%，整個材料的密封性能達到最優。但是本文并沒有進一步提高橡膠的含量(超過 20%)，這主要考慮：( 1)過高的橡膠含量將大大提高無石棉密封材料的成本，降低產品的競爭力;( 2)由于密封材料還需要考慮它的長期可靠性，進一步提高橡膠所占比例將會導致密封材料的應力松弛問題，無法滿足密封要求。此外，橡膠制品對所密封介質、環境溫度等因素也較敏感，因此在滿足密封要求的情況，應盡量控制橡膠材料的含量。
綜合考慮，無石棉密封材料在選用丁腈橡膠作為彈性體時，含量時控制在 20%左右將使整個產品具有更好的密封性能和更高的性價比。
3 結束語
( 1) 市場上的橡膠種類繁多，在選用橡膠時要重點關注無石棉密封材料的實際工作環境。
( 2) 橡膠含量在無石棉制備過程中是重點研究的問題，本文以丁腈橡膠為例進行試驗研究，研究表明：含量控制在 20%整個產品具有更好的密封性能和更高的性價比。
參考文獻：
[1] 李一鯤. 世界主要天然橡膠生產國生產概況及發展趨勢和認識[J]. 熱帶農業科技， 2003，( 26)：37-45，33.
[2] 王立彥. 丁腈橡膠的應用[J]. 彈性體，2000，10 ( 3): 41-44.
[3] 崔小明. 國內外丁基橡膠生產狀況及市場前景[J]. 中國橡膠. 2005，21 (10)：10-14.
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