2009-01-0996
新一代就地成型密封垫圈（FIPG）
用于汽车进气歧管的液态密封胶
Shingo Tsuno
产品开发经理，日本汉高，横滨市，日本，235-0017
Kiyotaka Sawa
高级研发化学师，产品开发部，日本汉高，横滨市，日本，235-0017
Chiu-Sing Lin
研究员，研发部，汉高集团，Rocky Hill，康涅狄格州, 06067
Masahiro Masujima
副总工程师，本田汽车研发有限公司，芳贺町，日本，321-3393 版权所有© 2009 国际汽车工程师协会
摘要
进气歧管是向汽缸盖输送燃油/空气混合物的引擎装置。近来，两段式进气歧管采用了有机硅就地成型密封垫圈（FIPG）。众所周知，由于硅氧烷主链具有灵活性，因此一定数量的汽油可穿透有机硅FIPG 层。随着监管规章的日益严格，汽油渗透性也愈加受到重视，由此一种新型聚丙烯酸酯FIPG便脱颖而出，大大降低了汽油的渗透率。
本次研究针对现今汽车传动系统的密封应用，将该项聚丙烯酸酯FIPG密封胶新技术与有机硅FIPG密封胶对进行了比较。同时，还针对铝镁合金粘附性及耐油性进行了探究。
简介
30多年来，液体垫圈一直广泛用于传动系统。单组分液体垫圈采用湿气固化形成弹性层，以防止空气和/或液体泄漏。有机硅室温硫化（RTV）密封胶具有优良的耐高温和耐低温性能、良好的耐化学性及高位移能力，因此一直作为密封材料广泛用于油盘连接件、链条盖、气缸体和传动配件。
两段式金属进气歧管的两个密封接头表面均需加装垫圈。密封垫圈材料必须具备以下条件：能够耐受引擎发热产生的高温；压力波动时调节接头伸缩；耐受通气管溢油；耐汽油性，并能耐受废气再循环（EGR）产生的气体。
我们都知道，普通的有机硅FIPG对此类应用十分有效，由于有机硅FIPG的渗油量很少，本不存在严重问题，但随着政府和/或当地政府对汽车尾气排放的监管日益严格，汽油渗透量也成为了不容忽视的重要课题。
本次研究采用含有烷氧基-甲硅烷基基团的聚丙烯酸酯聚合物。该聚合物的独特结构使FIPG具备了低渗油量和良好的耐油性。其采用中性和湿气固化。经过足量催化剂和空气中水分的作用，最终产品呈交联三维体型聚合物网络结构。
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ISSN 0148-7191
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实验
搅拌设备
样品制备采用Dalton 5XDMV-01-rr搅拌机，容量为5升。搅拌机配有双行星式叶片，自转速度为0~300转/分钟，公转速度为0~150转/分钟。经过此种改良，使搅拌机具备了加热和吸尘能力。所有FIPG试样均采取固体和液体材料搅拌捏合的方式制备。
FIPG评估
通过以下典型材料试验来比较硫化后FIPG的性能：
·ASTM D 1002：用拉力负载法测定单面搭接粘结金属试样的表观剪切强度的标准试验方法
本次试验采用的2种金属试样为：
铝：JIS H4000 A1050P
镁合金：AZ91D
·ASTM D 2240：橡胶性能–硬度计硬度标准试验方法
·ASTM D 412：硫化橡胶和热塑性弹性体的拉伸性能标准试验方法
哑铃型试样：JIS K 6249 第3类，厚度2mm ·ASTM D 471：液体对橡胶性能影响的标准试验方法
浸泡试验所用液体为：
机油：本田纯正发动机油
MTF：本田纯正手排变速箱油MTF III
ATF：本田纯正全合成变速箱油ATF Z1
评估所用试样
SL-1：常规有机硅就地成型密封垫圈（FIPG）
AC-2：聚丙烯酸酯就地成型密封垫圈（FIPG）
固化条件
在温度25℃和相对湿度55%条件下，将所有橡胶板和搭接剪切试样固化168小时。
汽油渗透试验
制定测试方法，使用简单的设备，测量固化FIPG试片在指定时间内的汽油渗透量。
在上述同等固化条件下，将厚度1mm的均质样板厚度进行固化，时间为一周。
如图1（a）所示，测试设备由一个汽油缸组成，配有下法兰、上法兰，上法兰设有通孔（图1（b））。流程步骤：量取ca.3.6g（5ml）汽油放入测试设备，将样板置于设备上，加装法兰，然后再拧紧接合。使用常规普通汽油。每天测量设备总重量，并根据减轻重量值计算汽油渗透量。
如图1（c）所示，使用盲板上法兰进行对比试验，测定法兰与样板接合处的汽油渗透量。
燃料气耐受性
测量固化FIPG经燃料气浸没后的橡胶性能，结果表明其具有燃料气耐受性，适用于进气歧管。
哑铃形试样挂于密闭玻璃容器内，容器底部装有汽油。试样放置时不得与液相汽油直接接触。仅与饱和汽油蒸气接触。将容器在23℃环境下放置7天。每天监测油量情况，必要时可增加油量，以维持顶空气体的饱和状态。经过7天后，将哑铃形试样放置于通风室内24小时，之后通过拉伸试验检测其安全完好情况。
废气再循环（EGR）耐受性
此项试验的目的是检测FIPG在进气歧管应用中对废气再循环（EGR）的耐受性。采用哑铃形试样测量EGR 耐受性。
此项试验采用混合酸浸渍方式模拟EGR环境。混合酸由硫酸、硝酸、甲酸和乙酸组成，pH值小于1。一个浸渍循环包括两个步骤：第一步，在室温条件下，将试样在混合酸中浸泡1小时；第二部，在120℃下，将试样干燥8小时。EGR耐受性试验总共进行10次循环。
结果与讨论
汽油渗透
如表1和图2所示，每个样板的汽油渗透累计量和每天油量减轻数（∆）以及对比试验。对比汽油渗透量低于0.002克，因此可忽略不计。AC-2的汽油渗透量约为SL-1的十分之一。例如，AC-2在48~72小时范围内的渗透量为0.109克，而SL-1的渗透量为1.01克。
