滲透是指燃料或油類分子在車輛燃料系統(tǒng)的各種人造橡膠零件中的擴散過程。烴類燃料在人造橡膠類車輛零件中的滲透已經(jīng)被認(rèn)為是碳?xì)浠衔锱欧诺囊粋€重要來源。在許多地區(qū)，如南加州，這已經(jīng)對空氣污染問題構(gòu)成了影響。很多地方性法規(guī)的出臺已經(jīng)成功敦促人們開展一系列工程項目和規(guī)范措施來提高車輛燃油系統(tǒng)的耐滲透性能。
零污染排放汽車（PZEV）是由加州空氣資源委員會（CARB）指定的一類特殊的汽車。為了達(dá)到這種零污染排放汽車的標(biāo)準(zhǔn)，車輛必須滿足嚴(yán)格的工作排放標(biāo)準(zhǔn)，包括燃油系統(tǒng)的零蒸發(fā)排放和延長排放控制部件（如圖1）性能的保證期。從表1可以看出，當(dāng)使用乙醇作為燃油的添加劑、代替添加劑甲基叔丁基醚（MTBE）后，燃油的滲透速度都有所上升。
圖1、通過滲透影響車輛燃料廢氣排放控制系統(tǒng)部件從歷史上看，由于氟橡膠材料具有極強的抗烴類侵蝕性能以及抗?jié)B透性能，燃油系統(tǒng)部件、包括燃油輸送密封圈和輸送管的生產(chǎn)商們都喜歡使用氟橡膠作為產(chǎn)品原料。但是撇開技術(shù)層面的優(yōu)勢不說，F(xiàn)KM材料的應(yīng)用有其致命的硬傷，就是價格十分高昂，其復(fù)合物成品的價格已經(jīng)超過了每公斤25美元。
氟橡膠微粉（FMP）是一種粉末化的氟橡膠材料，使用仔細(xì)篩選過的FKM工業(yè)副產(chǎn)品作為原料，并采用**技術(shù)—濕法轉(zhuǎn)換過程（如圖2）生產(chǎn)。許多研究工作都表明這種材料能夠被重新引入到橡膠復(fù)合物的生產(chǎn)過程中去。由于氟橡膠微粉具有獨特的粒子形貌和表面活性（如圖3），它能夠跟復(fù)合物中的聚合物基質(zhì)產(chǎn)生相互作用，使得復(fù)合物具有優(yōu)越的機械性能（如圖4），同時顯著降低材料的經(jīng)濟成本。添加FMP的復(fù)合物材料所降低的成本與FMP使用量的比值為3/4，也就是說，在正常情況下按照市值計算，使用20%的FMP可以讓復(fù)合物的生產(chǎn)商節(jié)約多達(dá)15%的成本。
圖2、氟橡膠微粉的生產(chǎn)過程
圖3、氟橡膠微粉的粒徑分布顆粒形貌
圖4、氟橡膠微粉與基質(zhì)的混合緊密度本工作的目的是研究FMP的使用對橡膠復(fù)合物抗燃油滲透性能的影響，同時測定FMP是否會對復(fù)合物材料其它的性能產(chǎn)生負(fù)作用，并利用含乙醇燃料測定FMP對燃料滲透的影響。
實驗部分
根據(jù)表2所示的測試配方，我們準(zhǔn)備了3個復(fù)合物作為測試對象。復(fù)合物在一個標(biāo)準(zhǔn)的6X12實驗用混合機中混合，制成片材后按照ASTMD-471標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。我們總共測試了3個復(fù)合物樣品，包括：一個對照配方，由標(biāo)準(zhǔn)的FKM對照配方構(gòu)成；以及另外兩個測試配方，其中一個含有22wt%FMP，其它成分與對照組相似；另一個含有85wt% FMP，并且該FMP是由另一種含有礦物填料的原料制成。
 被測復(fù)合物進(jìn)行了一整套常規(guī)力學(xué)性能測試，包括未老化測試、熱陳化、燃料和油類陳化性能。此外，每種被測材料的樣本都被送往OEM汽車生產(chǎn)商，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)測試方法進(jìn)行滲透性能測試。
測試結(jié)果
與預(yù)期的相同，當(dāng)FMP的使用量為22wt%時，復(fù)合物的物理性能，包括其熱老化性能和對燃料、油類的耐抗性等都與對照樣品相似（如表3所示）。含有85 wt%FMP（由含礦物填料氟橡膠原料制成）的復(fù)合物（復(fù)合物3）的未老化抗張強度有輕微下降，對應(yīng)的熱老化后的抗張強度以及燃料和油類的耐抗性也有所降低。復(fù)合物所有的物理性能都符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)中對FKM復(fù)合物的標(biāo)注規(guī)范。
圖5、燃料滲透測試設(shè)備
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