[发明专利]汽车曲轴油封用材料

说明书

技术领域

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种汽车曲轴油封用材料。

背景技术

油封是维持轴承寿命和保障机械设备正常运转的重要元件。汽车油封技术虽然已经有了几十年的发展历程，但是油封仍然是机械设备中的最为薄弱的环节。进入21世纪，汽车业高速发展，汽车制造厂为了减少发动机的磨损，提高发动机的使用寿命和适应环境要求减少排污量，制造出大马力，节省燃料的小型发动机。也因此车身降低，发动机舱空间减小，从而使发动机罩下温度提高到150℃左右。同时，汽车使用过程中油品随之不断改变，而油品中含有多种添加剂成分。随着汽车高速化，燃油或多种添加剂的加入，对油封的使用要求如温度、耐介质性及精度不断提高。

在汽车的多个部位都安装有油封，如曲轴油封、主轴油封、凸轮轴油封、气门油封、主动齿轮轴油封等，不同的位置基于其需求对油封材料的选择有所差异，如汽车传动轴的油封材料短期允许使用丁腈橡胶，而在高速发动机曲轴后油封对材料的要求更高，一般使用耐热性能更好的丙烯酸酯橡胶。油封可以按照密封作用、特点、结构类型、工作状态和密封机理等分类。按工作方式可分为旋转轴油封和往复用油封，按照有无金属骨架和骨架位置可分为金属骨架油封和无金属骨架油封。

随着汽车性能的提高，对油封的性能要求也越来越高，通过对传统橡胶材料进行改性或者开发新的油封橡胶材料，可以获得性能更好，满足不断发展的汽车发动机的要求。

常用的油封材料有丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶、氟硅橡胶，油封材料的选择根据油封的位置必须考虑材料对工作介质的相容性，对工作温度范围的适应性等。工作温度环境是决定油封寿命的最重要的因素，高温会使橡胶老化变硬，低温会使唇口部位变脆易碎，不同橡胶，耐温能力不同，这常常是选择油封材料的主要考虑的因素。在这些传统橡胶中，氟硅橡胶具有优异的耐热、耐寒性和耐老化性，具有氟橡胶优异的耐油性和耐溶剂性，但是氟硅橡胶存在力学性能、耐化学腐蚀性差，加工性能差的缺陷。

油封材料根据密封介质选择，不同橡胶与密封介质的亲和性不同，会出现橡胶的膨胀或收缩，如果油封唇部收缩过大，必然使密封部位过盈量减少，不能达到泵吸收能力，容易造成泄露，若膨胀量过大，唇部变形过大，其硬度、强度和延伸率均降低，唇部容易发生磨损，无法进行泵吸密封。

发动机曲轴后端采用的金属骨架橡胶油封的作用是防止曲轴箱内润滑油泄露，其性能好坏直接影响发动机的技术状况。如果油封材料选择不合适，会直接影响曲轴油封的使用寿命。曲轴油封对材料要求主要有以下几点：1、密封材料与被密封材料的相容性好；2、油封材料应当具有好的强度、弹性形变、耐磨性、耐低温、耐高温和耐酸碱性；3、由于油封唇口摩擦产生热量，对油封材质的耐热性要求要高。

早期对于发动机曲轴后油封采用的大多是硅橡胶，但是在高温和新油品工作环境中，硅橡胶油封唇部容易变软，弹性损失大，使用过程中极易磨损，产生泄露，因此密封寿命降低。

与硅橡胶相比，氟橡胶在高温和新油品环境中能够保持很好的弹性，唇部不变软，不会产生泄露。但是在曲轴与唇口接触点处容易产生碳化及碳聚集，阻塞螺旋结构，容易造成唇下温度升高，导致唇部泄露，降低使用寿命。此外，氟橡胶本身的耐酸性较差，限制了其在曲轴油封中的进一步应用。

随着国家对环境保护要求的提高，油封材料的环保性要求也越来越受到重视。可回收利用的塑料材料逐渐应用于油封材料，近年来聚四氟乙烯塑料也成为油封领域研究的重点。聚四氟乙烯塑料是一种技术含量较高的产品，逐渐已经适应在国内中高档汽车，特别是发动机的曲轴油封、主轴油封，相对于传统油封材料，通过对其改性获得的油封材料具有优良的密封性能和使用性能，化学稳定性好，耐一切酸、碱等化学物质，但是这种油封材料对环境要求较高，价格昂贵，应用范围还较窄。

将聚四氟乙烯通过物理、化学等方法，与传统橡胶材料复合制成弹性复合材料，使油封材料兼具聚四氟乙烯和传统橡胶材料的特性。

本发明就是针对发动机曲轴用油封材料进行研究，将改性聚四氟乙烯与氟硅橡胶配合形成复合材料，综合改性聚四氟乙烯和氟硅橡胶的优势，使油封材料具有好的强度、弹性形变、耐磨性、耐低温、耐高温，密封性能好，并且耐酸碱性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种发动机曲轴用油封材料，其综合改性聚四氟乙烯和氟硅橡胶的性能优势，使油封材料具有好的强度、弹性形变、耐磨性、耐低温、耐高温，密封性能好，并且耐酸碱性。

基于此，本发明提供一种发动机曲轴用油封材料，其包括改性聚四氟乙烯、氟硅橡胶和增容剂乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷。