一种耐高温润滑油与橡胶的相容性考察

史艳梅，邢彬，马羽飞，王杰

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁　沈阳　110043）

一种耐高温润滑油与橡胶的相容性考察

Study on compatibility of a high temperature lubricating oil and rubber

史艳梅，邢彬，马羽飞，王杰

（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳110043）

阐述了航空发动机滑油系统用不同橡胶材料与一种耐高温润滑油（牌号为FDS655-HTS）的相容性考察的试验过程。主要完成了不同试验条件下三种橡胶浸泡FDS655-HTS润滑油后的拉伸强度、扯断伸长率、压缩永久变形、浸油质量及体积变化等性能分析。结果表明润滑油与三种橡胶的相容性良好，可以用于发动机滑油系统，确保使用安全性和可靠性。

橡胶；耐高温润滑油；橡胶相容性；航空发动机

航空发动机技术对润滑材料提出了新的要求，其中最重要的是工作温度范围更宽，使得系统中橡胶与润滑油的耐高温性能及二者的相容性成为研制和应用的重点。润滑系统使用的成熟橡胶品种包括丁腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶三大类多个牌号，用于制造各种动、静密封的橡胶零件。在发动机新选用的FDS655—HTS润滑油标准中，规定了按SH/T0436—1992方法与NBR-H丁腈橡胶及与BF 氟橡胶的体积膨胀率性能，但是针对滑油系统使用的大量不同牌号的橡胶材料及零件，必须开展适用性研究，以确保橡胶密封件在使用工作温度及介质中长期可靠密封，避免泄漏和造成大的事故[1]。

1　试验方案

橡胶材料是在航空发动机上应用最多的密封材料，尤其是在润滑系统中，这些橡胶制件不仅牌号多，而且数量大，任何一个零件不能正常工作，都会影响发动机整体的工作。可以说，润滑油与橡胶的相容性是保证润滑系统正常运行的关键性能。密封零件的胶料应能保持在工作介质及压缩下具有良好的弹性恢复能力，并保持适度溶胀或收缩[2]。

针对发动机上新选用的FDS655-HTS耐高温润滑油接触到润滑系统多种橡胶的情况，为保证橡胶密封件使用的可靠性，经与设计部门协商，根据航空发动机用的橡胶材料的种类及各种橡胶的特点，选择了5080-2丁腈橡胶、FX-4氟橡胶、氟硅橡胶作为典型材料进行了相容性的试验，试验项目包括拉伸强度、扯断伸长率、硬度、浸介质质量及体积变化、恒定压缩永久变形等，全方位考察润滑油与橡胶的相容性[3]。

其中5080-2丁腈橡胶是为丁腈-18和丁腈-26的混合物，适于制造耐燃油和液压油密封零件，使用温度-55~150℃，丁腈橡胶零件不是长期在滑油中工作，但在特殊情况下有可能接触合成滑油，但温度较低，因此制定的试验条件是70℃×72 h；FX-4氟橡胶属于低压缩永久变形氟橡胶，是适于各种耐油、耐热的密封零件，主要用于制造长期在-40~250℃空气中或-40~180℃石油基润滑油、燃油、液压油、合成酯类油中工作的活动和固定橡胶零件；氟硅橡胶为具有氟代烷基的聚硅氧烷，使用温度-60~200℃，适于制造燃油、滑油、空气系统的密封件。

橡胶的性能中，拉伸性能是所有橡胶首先应该考虑的性能，包括拉伸强度、扯断伸长率；硬度在一定程度上与其它性能相关；而橡胶通常处于压缩状态，受压后，去除外力，其不能恢复的变形，称为压缩永久变形，在油中和高温条件下更为明显，影响密封性能，是橡胶件的主要性能；硫化橡胶是一种部分交联的三维网状结构大分子，加入了硫化剂、促进剂、增塑剂、防老剂，在橡胶浸泡于介质中时，特别是高温的油介质中，橡胶分子的链段运动加快，空出一定的间隙，油介质渐渐渗入到橡胶的网状结构中，可使其膨胀，同时，橡胶中的增塑剂等也可能被油抽提出来，导致收缩，浸介质体积、重量变化也是橡胶的重要性能[4]。

2　试验过程

2.1FDS655----HTS润滑油的性能检测

FDS655-HTS润滑油为一种新型合成润滑油，基础油为季戊四醇酯，具备低倾点（-60℃以下）、高闪点（250℃以上）、高饱和度、合适的黏度以及较低的酸值。其明显优势为高温下的抗氧化性，推荐使用温度范围：-40~210℃。按照GJB1263，进行了润滑油的基础性能检测结果见表1，并与同类型4050润滑油的性能进行了对比。

表1试验结果表明：FDS655-HTS润滑油的基础性能符合技术标准的要求，其对标准橡胶的相容性结果在指标规定范围内。

表1　润滑油的性能检测结果

2.2润滑油与橡胶相容性的试验结果

2.2.1FDS655----HTS润滑油、4050润滑油与丁腈橡胶材料的相容性

对比试验结果见表2，此项试验由于非常规性能，无参考指标。

表2试验结果表明：

（1）两个牌号润滑油对5080-2丁腈橡胶的拉伸强度、扯断伸长率产生的变化较小，其中5080-2橡胶浸泡FDS655-HTS润滑油后其拉伸强度、扯断伸长率反而增大，分析认为高温促进了橡胶的进一步交联。

（2）两个牌号润滑油均使5080-2橡胶硬度有所降低，且降低幅度均较大。

（3）两个牌号润滑油均使5080-2橡胶产生一定的质量增加和体积膨胀，FDS655-HTS使5080-2橡胶的质量增加率和体积膨胀率更大。

表2　润滑油与5080-2丁腈橡胶的相容性试验结果

（4）FDS655-HTS使5080-2橡胶的恒定压缩永久变形更大。

2.2.2FDS655----HTS润滑油、4050润滑油与氟橡胶的相容性

对比试验结果见表3，此项试验针对使用性能设计，无参考指标。

表3试验结果表明：

（1）两个牌号润滑油对FX-4氟橡胶的拉伸强度、扯断伸长率均产生一定的降低，4050润滑油使FX-4氟橡胶的拉伸强度和扯断伸长率的降低较大。

表3　润滑油与FX-4氟橡胶材料的相容性试验结果

（2）两个牌号润滑油均使FX-4氟橡胶的硬度有所降低，且降低幅度较大。

（3）两个牌号润滑油均使FX-4氟橡胶产生一定的质量增加和体积膨胀，FDS655-HTS润滑油使FX-4氟橡胶的质量增加率和体积膨胀率更大。

（4）4050润滑油使FX-4氟橡胶的恒定压缩永久变形更大。

2.2.3FDS655----HTS润滑油、4050润滑油与氟硅橡胶的相容性

对比试验结果见表4。

表4试验结果表明：

（1）两个牌号润滑油均使氟硅橡胶的拉伸强度、扯断伸长率有一定降低，其中FDS655-HTS润滑油对橡胶影响更大，但均符合参考指标要求。

表4　润滑油与氟硅橡胶材料的相容性试验结果

（2）两个牌号润滑油均使氟硅橡胶的硬度有所降低。

（3）两个牌号润滑油均使氟硅橡胶产生一定的质量增加和体积膨胀，FDS655-HTS润滑油使氟硅橡胶的质量增加率和体积膨胀率稍大。

（4）4050润滑油使氟硅橡胶的恒定压缩永久变形更大，从弹性恢复性能来看，FDS655-HTS润滑油对氟硅橡胶的影响更小。

3　结果分析

（1）FDS655-HTS、4050两个牌号润滑油对5080-2丁腈橡胶的拉伸强度、扯断伸长率、硬度产生的变化相当，FDS655-HTS使5080-2橡胶的质量增加率和体积膨胀率、恒定压缩永久变形更大。

（2）两个牌号润滑油对FX-4氟橡胶产生的硬度降低相当，4050润滑油使FX-4氟橡胶的拉伸强度和扯断伸长率的降低以及恒定压缩永久变形更大，FDS655-HTS润滑油使FX-4氟橡胶的质量增加率和体积膨胀率更大。

（3）两个牌号润滑油对氟硅橡胶的拉伸强度、扯断伸长率、硬度产生的变化相当，FDS655-HTS润滑油使氟硅橡胶的质量增加率和体积膨胀率稍大，4050润滑油使氟硅橡胶的恒定压缩永久变形更大。

（4）总体来看，FDS655-HTS、4050两个牌号润滑油对丁腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶性能产生一定的影响，但浸油后橡胶性能的变化相当，按4050滑油的使用经验，FDS655-HTS与三种橡胶的相容性良好。

4　结论

本文通过试验，验证了FDS655-HTS润滑油与发动机典型的丁腈橡胶、氟橡胶、氟硅橡胶的相容性参考文献：

良好，可以满足该3种橡胶材料的密封性要求，可以在高温下长期可靠工作。

[1] 颜如皋，刘伯操，吴世平，等.中国航空材料手册（第2版，第8卷）.北京：中国标准出版社， 2002.

[2]董浚修.润滑原理及润滑油.北京：中国石化出版社， 1998.

[3] 颜志光.新型润滑材料与润滑技术实用手册.北京；国防工业出版社， 1999.

[4] 苗蓉，赖忠惠，章菊华.航空非金属材料性能测试技术（橡胶与密封剂）.北京；化学工业出版社， 2014.

(R-03)

塑料激光焊接也能多姿多彩

21世纪初以来，塑料激光焊接技术重获新生。其始于电子工业，在其他如汽车工业等关键产业中，得到应用。作为非摩擦焊的三种焊接工艺之一，激光焊接是一种温和的、洁净的连接工艺。可以应用于几何外形复杂的产品的焊接，以及应用于其他焊接方式难以连接的材料。

仅仅2016年上半年，已经有不少关于来自于主要的焊接设备供应商，必能信和杜肯，全新激光焊接设备的报道，包括减少溢料的塑料焊接和专门焊接复杂外形零件的大型焊机。此外的消息还有，日本松下汽车系统公司宣布将为激光焊接研发和量产PBT成型塑料。其应用于汽车开关和传感器。据报道，这种新塑料可以增强设计弹性和长期可靠性。

目前奥美凯公司、 美国凯霍加福尔斯、俄亥俄和德国的乐普科光电公司合作开发一种激光塑料焊接技术。与使用传统材料相比，该技术为制造商节省重量、时间和成本，同时保持甚至优化零件的外观质量。

在塑料激光焊接工艺中，两个塑料件通过激光辐射连接在一起。被焊接的塑料上层传递能量，下层吸收能量，激光在下层加热材料并使两个兼容的材料粘结在一起。下层通常以高吸收性的色素为基材，如炭黑。在这项技术的合作关系中，乐普科提供生产设备和塑料激光焊接的工艺方案，而奥美凯为上下层提供定制的着色技术。为了实现最佳的设计美学，奥美凯公司称，可以在传递能量的上层进行配色，使激光可以穿透上层，并在吸收能量的下层完成激光焊接。

这项技术被广泛应用于汽车、医疗和快消业。奥美凯的研发小组负责人Brett Conway举了个例子来解释这项技术的优势：对汽车尾灯外壳的焊接，塑料激光焊接可以确保焊缝是牢固的。“乐普科的焊接设备加上奥美凯的着色技术，接缝只有沿着尾灯顶部才可见，其已经作为尾灯创新设计的一部分。

乐普科老总Stephen Schmidt还称，“尽管塑料激光焊接已经存在了超过10年，但市场需求近几年才开始增长，因为汽车制造商在制造工艺上越发追求更好的质量方案，轻量化和机器人装配。得益于能为大部分零件进行颜色定制的能力，使得激光焊接能与汽车内饰或外饰的其他部件相匹配。”

摘编自“中国聚合物网”

TQ333.93TQ333.7

1009-797X(2016)18-0052-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.18.013

史艳梅（1972-），女，高级工程师，主要从事非金属材料的研制和应用研究工作。

2016-07-17