氯醚橡胶在汽车、OA机器中的应用 - 文章

氯醚橡胶在汽车、OA机器中的应用

作者：西北橡胶塑料研究设计院刘爱堂

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氯醚橡胶作为一种耐热、耐寒、耐油、耐臭氧性均衡而优良的特种橡胶，现正在汽车、OA机器等领域广泛地应用。为了适应各种需求的变化，氯醚橡胶在技术上也一直不断地改进。

氯醚橡胶的结构与特性

氯醚橡胶是由环氧氯丙烷（EP）、环氧乙烷（EO）、烯丙基缩水甘油醚（AGE）构成的开环聚合物（见图1），其品种有EP均聚物（CO）、EP-EO二元共聚物（ECO）、EP-AGE二元共聚物（GCO）、EP-EO-AGE三元共聚物（GECO）等。

氯醚橡胶所具有的一系列优良的特性主要是由聚合物的分子结构决定的。即：

(1)因主链是由分子易于旋转的醚键构成，所以低温屈挠性或柔软性优良。
(2)由于主链中不含有双链，加之醚氧的极性，所以耐热性和耐臭氧性均优于二烯类橡胶。
(3)EP的侧链含有高极性氯甲基，因此赋予了优良的耐油性、耐燃油性和相当低的气体渗透性。
(4)在保持耐油性的同时，EO单体的作用是赋予低温屈挠性、耐热老化性、耐臭氧性和离子导电性。

(5)AGE单体的侧链含有双链，能有效地减轻氧和臭氧对主链的破坏。同时，侧链双链的反应性比主链高，可阻止主链的断裂，对抑制因热老化和含硫汽油引起的软化老化及耐臭氧性的改善都是有利的。
(6)在同等耐油性的橡胶中，氯醚橡胶的耐热性仅次于氟橡胶（FKM）和丙烯酸酯橡胶（ACM），在标准ASTM D 2000分类图中，属于优良的125℃级。

另外，从耐寒性和耐油性的均衡性来讲，氯醚橡胶也不同于其它耐油性橡胶。氯醚橡胶通过增加EO含量便可改善耐寒性，但由于作为主链的醚氧本身具有极性，所以耐油性几乎保持不变（耐乙醇汽油性有所下降）。

氯醚橡胶在汽车中的应用

氯醚橡胶以其优良的耐油、耐热、耐寒、耐臭氧性，现正在汽车用各种燃油胶管、进气胶管、滑油胶管、膜片等橡胶制品中广泛地应用。

但作为氯醚橡胶的硫化体系，通常是将乙烯硫（硫化剂）和Pb3O4（吸酸剂）组合使用的。其中，铅化物的毒性、乙烯硫对人体的影响开始令人担忧。因此，出于环保和安全的考虑，现已开发出了可替代的硫化体系（见图1）。

图1 氯醚橡胶的硫化体系

另外，由于燃油成份的变动和排放法规的实施，所以胶管的结构也在发生变化。特别是随着电子控制燃油喷射装置的普及，要求燃油胶管必须具有一定的耐含硫（酸性）汽油性。因此，燃油系统胶管也正在从NBR/氯丁橡胶(CR)结构向耐燃油渗透性更好的FKM/氯醚橡胶结构转换。作为耐燃油渗透性更好的材料，其氟树脂、FKM/氯醚橡胶构成的材料在不断增加。这类胶管需要不同聚合物间的交联、粘合技术，表1所示为氯醚橡胶与FKM、氯树脂的粘合配方。

表1 氯醚橡胶与FKM、氟树脂的结合

氯醚橡胶在OA机器中的应用

近年来，OA机器的发展相当引人瞩目。在橡胶领域，对面向OA机器的制品也提出了高性能化、高功能化的要求。其中，氯醚橡胶以其独特的半导电功能已在打印机、复印机等感光体的胶辊中获得了应用。

作为氯醚橡胶的导电机理，大致可归纳为以下两点：

（1）由于主链是由离子配位高的醚键构成，所以可进行高概率的离子配位。（2）随着高分子链的链段运动，已配位的离子在连续相互作用的同时也会发生变动和移动。因此，EO的含量对氯醚橡胶的导电性有较大的影响。

就赋于半导电性的橡胶材料来讲，现有电子传导体系和离子传导体系两种类型。其中，通过在橡胶中添加炭黑等导电性填料的电子传导性粒子分散型橡胶材料的优点是对温度和湿度等使用环境的依赖性较小，但存在有电阻率因填料用量微妙的差异、炭黑结构的破坏（在胶料加工过程中受剪切力作用而引起的结构破坏）、分散不良而产生波动，以及对电压依赖性大等缺点。可氯醚橡胶作为典型的离子传导型橡胶材料，其优点是导电性较为稳定，对电压的依赖性也比较小，但因温度和湿度等使用环境而引起导电性的变化比较大。对电子传导性粒子分散型橡胶材料和离子传导型橡胶材料来讲，尽管各自都有优缺点，但随着电子传真装置的彩色化、高速化，离子传导型橡胶材料的应用将会愈来愈广。

EO含量愈高，电阻率愈低。这可以认为是由于主链中离子配位能高的氧乙烯将吸附水中的水合离子配位，其配位离子随着高分子链的链段运动，并在连续改变相互作用的配偶子中逐渐移动而导致的结果。

可是，当EO含量增加至一定量以上时，因结晶性增大，反而会阻碍离子传导性。而且，在高温高湿环境下因吸潮（EO具有亲水性）而使电阻值会大幅下降（见图2）。这样作为胶辊使用时同样会因周围温度和湿度的影响使电阻率产生波动，特别是在打印时很容易引起色斑和脱色的现象。

图2 EO含量与体积电阻和环境依赖性的关系

为适应普通纸复印机、打印机等电子传真装置的高速化、彩色化、图像高质量的要求，日本大曹公司通过实现共聚组成比的最佳化，在原品EPICHLOMER CG-102、DG的基础上，现已开发出了新型半导电性氯醚橡胶EPION-301，并已正式开始销售。

EPION-301的EO成份在60mo1%以上，在显示出高的离子传导性的同时，即使在高湿度的环境下也处在实用的范围（见图3），作为其硫化剂，除适用以硫脲类为主的利用氯原子的反应性的硫化剂外，由于在侧链中含有不饱和基的AGE，所以也可采用有机过氧化物、硫黄—有机促进剂等硫化体系进行硫化。

图3 EPION-301在各环境下的导电性

本文就氯醚橡胶在汽车、OA机器中的应用进行了介绍。但在汽车领域，随着环保法规的继续强化，禁用和削减的物质也会相应地增加，因此提高氯醚橡胶的安全可靠性、降低配合剂中的环境污染物质都是有待研究的课题。另外，在电子传真装置领域，随着OA机器的快速普及，在由单色机向彩色机转换或过渡的阶段，氯醚橡胶的而求量将会更大。但从另一方面来讲，随着彩色机的图像高质量化、高速化、小型化、低成本化，同时对其材料的特性也提出了更为苛刻的要求，因此提高氯醚橡胶本身的特性是十分必要的。

原载《中国塑料橡胶》(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (6/24/2006)


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