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FKM微粉对燃油渗透的影响 |
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newmaker 来源：国际塑料商情 |
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渗透是指燃料或油类分子在车辆燃料系统的各种人造橡胶零件中的扩散过程。烃类燃料在人造橡胶类车辆零件中的渗透已经被认为是碳氢化合物排放的一个重要来源。在许多地区，如南加州，这已经对空气污染问题构成了影响。很多地方性法规的出台已经成功敦促人们开展一系列工程项目和规范措施来提高车辆燃油系统的耐渗透性能。
零污染排放汽车（PZEV）是由加州空气资源委员会（CARB）指定的一类特殊的汽车。为了达到这种零污染排放汽车的标准，车辆必须满足严格的工作排放标准，包括燃油系统的零蒸发排放和延长排放控制部件（如图1）性能的保证期。从表1可以看出，当使用乙醇作为燃油的添加剂、代替添加剂甲基叔丁基醚（MTBE）后，燃油的渗透速度都有所上升。
图1、通过渗透影响车辆燃料废气排放控制系统部件
从历史上看，由于氟橡胶材料具有极强的抗烃类侵蚀性能以及抗渗透性能，燃油系统部件、包括燃油输送密封圈和输送管的生产商们都喜欢使用氟橡胶作为产品原料。但是撇开技术层面的优势不说，FKM材料的应用有其致命的硬伤，就是价格十分高昂，其复合物成品的价格已经超过了每公斤25美元。
氟橡胶微粉（FMP）是一种粉末化的氟橡胶材料，使用仔细筛选过的FKM工业副产品作为原料，并采用专利技术—湿法转换过程（如图2）生产。许多研究工作都表明这种材料能够被重新引入到橡胶复合物的生产过程中去。由于氟橡胶微粉具有独特的粒子形貌和表面活性（如图3），它能够跟复合物中的聚合物基质产生相互作用，使得复合物具有优越的机械性能（如图4），同时显著降低材料的经济成本。添加FMP的复合物材料所降低的成本与FMP使用量的比值为3/4，也就是说，在正常情况下按照市值计算，使用20%的FMP可以让复合物的生产商节约多达15%的成本。
图2、氟橡胶微粉的生产过程
图3、氟橡胶微粉的粒径分布颗粒形貌
图4、氟橡胶微粉与基质的混合紧密度
本工作的目的是研究FMP的使用对橡胶复合物抗燃油渗透性能的影响，同时测定FMP是否会对复合物材料其它的性能产生负作用，并利用含乙醇燃料测定FMP对燃料渗透的影响。
实验部分
根据表2所示的测试配方，我们准备了3个复合物作为测试对象。复合物在一个标准的6X12实验用混合机中混合，制成片材后按照ASTM D-471标准进行测试。我们总共测试了3个复合物样品，包括：一个对照配方，由标准的FKM对照配方构成；以及另外两个测试配方，其中一个含有22wt% FMP，其它成分与对照组相似；另一个含有85wt% FMP，并且该FMP是由另一种含有矿物填料的原料制成。
被测复合物进行了一整套常规力学性能测试，包括未老化测试、热陈化、燃料和油类陈化性能。此外，每种被测材料的样本都被送往OEM汽车生产商，并根据标准测试方法进行渗透性能测试。
测试结果
与预期的相同，当FMP的使用量为22 wt%时，复合物的物理性能，包括其热老化性能和对燃料、油类的耐抗性等都与对照样品相似（如表3所示）。含有85 wt% FMP（由含矿物填料氟橡胶原料制成）的复合物（复合物3）的未老化抗张强度有轻微下降，对应的热老化后的抗张强度以及燃料和油类的耐抗性也有所降低。复合物所有的物理性能都符合ASTM标准中对FKM复合物的标注规范。 
图5、燃料渗透测试设备
(end)
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(4/20/2010) |
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