看一看新型能源二甲醚与橡胶密封技术研究

作为1种新的绿色能源，2甲醚 (DME) 的前景10分广阔。同时，2甲醚对和其配合的材料，如发动机橡胶密封件的性能等也提出了新的适应性要求。如何满足这些新的要求成为当前迫切需要研究解决的问题。中国虽然是产油大国，但也是石油进口大国，单靠国内石油的开发和生产已不能满足经济和社会发展的需要，供需矛盾日益突出；另外1方面，中国又是煤炭和天然气资源的大国，依托这些资源发展煤制甲醇和2甲醚，作为石油替换品，可弥补中国石油资源的不足；同时，2甲醚又是1种重要的精细化工产品，因此，DME的生产和利用开发对发展中国能源化工、精细化工和环境保护都有着极其重要的意义。 2甲醚利用 2甲醚，又称甲醚、氧2甲，简称DME(Dimethyl ether)，分子式CH3OCH3。在室温和常压下是1种无色、毒性很弱、有轻微醚香味的气体。室温下其蒸气压为0.5MPa，易冷凝、气化。2甲醚具有良好的混溶性，能与大多数极性和非极性有机溶剂混溶。 2甲醚主要用作气雾剂的推动剂、燃料、制冷剂、发泡剂、溶剂、萃取剂等。作为气雾剂的推动剂在中国已实际使用，而作为制冷剂和发泡剂的利用国内还没有开发。2甲醚的最大用途是作燃料，1是替换柴油，作柴油汽车的燃料；2是作为燃料代替民用液化石油气。 用作民用清洁燃料 在众多的替换燃料中，2甲醚属于比较有发展前程的燃料，用作民用清洁燃料，有诸多优点：在同等温度条件下，2甲醚的饱和蒸汽压低于液化石油气（LPG），其储存、运输等比液化石油气安全；2甲醚在空气中的爆炸下限比液化气高1倍强拆私房不补偿不安置就算完事了吗，因此作为燃料在使用进程中比液化气安全；经有关测试，DME预热气发热值（17.68MJ/m3）大于LPG预热气发热值（16.38MJ/m），且燃烧温度高，因此，其燃烧优于LPG。2甲醚本身含氧，组分单1，碳链短，燃烧性能良好，热效率高，燃烧进程中无残液、无黑烟，是1种良好、清洁的民用燃料。 替换柴油作汽车燃料 2甲醚是最简单的醚类化合物，无臭无毒，对金属无腐蚀性。对车用柴油机来说，2甲醚的106烷值（55～60）比柴油（40～55）高，自燃温度低，因此更容易被压燃。它非常适合用于压燃式发动机，能降落发动机噪音10%~15%，是柴油发动机的理想代用燃料。2甲醚分子结构中没有C—C键，只有C—H键和C—O键，其中氧气的质量分数为34.18% 。2甲醚的汽化潜热大，滞燃期短，在燃烧进程中预混燃烧量少，不完全燃烧产物少，并且可以减少汽车尾气中的CO、碳氢化合物、NOx 及黑烟排放量。2甲醚除可以从煤、天然气中制取外，还可以从生物质中制取，在某种意义上说它是1种可再生燃料。因此，2甲醚是1种低本钱、低排放、燃烧效率高的柴油代用燃料。 2甲醚燃料与橡胶密封件的相容性研究2甲醚的沸点为⑵4.19℃，在常温（20℃）下为气态，因此需要加压（超过其在使用温度下的饱和蒸气压力），使其成为液体在发动机中燃用。这就要求汽车燃油供给系统及油箱必须良好密封、保压。实验发现，常常使用燃油供给系统中的橡胶密封件在长时间与2甲醚接触后会产生溶胀老化，力学性能也随之变差而失效。由于2甲醚粘度很低，直接在发动机上燃用会引发精密偶件的磨损，通常需要添加1定比例的润滑剂改进其润滑性能。由于不同的橡胶材料耐不同介质的能力存在差异，因此研究既耐2甲醚又耐润滑剂的密封橡胶有极重要的利用价值。 橡胶的耐油性取决于橡胶的结构和有机介质的化学性质。橡胶与溶剂的相互作用遵照类似相溶的原理，即认为与溶剂极性相近的橡胶容易溶解于该溶剂中，具有类似极性的液体能溶解相同的溶质（即可互溶）这1原理对公道地选取实验橡胶具有重要的指导意义。 耐纯2甲醚橡胶的实验研究 肯定2甲醚燃料的极性对选择与之相适应的橡胶材料具有重要作用。液体2甲醚是1种极性溶剂，其极性是由分子链中间的氧原子引发的。选用丁晴橡胶、3元乙丙橡胶和硅橡胶（Silicone） 进行耐2甲醚溶胀实验，3 种橡胶的极性强弱顺次为：NBR > Silicone > EPDM。丁晴橡胶是丙烯晴和丁2烯的共聚物，是最常常使用的耐油橡胶，它的极性强且随着丙烯晴含量的增大而增加，从而耐油性明显提高。3元乙丙橡胶呈极性，对各种极性介质有很好的稳定性。在通用橡胶中，3元乙丙橡胶具有最好的耐老化性能。硅橡胶呈弱极性，其耐高低温性能在3种橡胶中最好，这对汽车发动机来说相当重要。所选取的3种橡胶耐2甲醚性能的优劣排序顺次为：EPDM > NBR > Silicone。硅橡胶不耐2甲醚是由于它们的极性相近。3元乙丙橡胶与丁晴橡胶相比，其极性与2甲醚极性的差异最明显，所以耐2甲醚性能最好。 耐含润滑剂2甲醚的橡胶性能研究 2甲醚是1种低粘度液体。实验表明，当用纯2甲醚作为燃料时，燃油系统中的精密偶件磨损很快。改进2甲醚润滑性能的主要方法是在其中加入润滑添加剂。在发动机燃油供给系统中，由于偶件间的间隙很小（约2～4μm），它的润滑方式主要是边界润滑房屋拆迁按人头算吗。在边界润滑中，液体的粘度对润滑的影响很小，起作用的是靠极性分子通过物理吸附或化学吸附在金属表面构成的单分子油膜。实验证明，含有极性分子头的植物油是良好的边界润滑添加剂，在2甲醚中添加1定比例的植物油可以有效降落发动机精密偶件的磨损，同时不会显著改变其良好的燃烧特性。有关含润滑剂2甲醚的极性问题目前还没有明确的论述，但可以通过不同极性橡胶对其的溶胀差异来初步预测肯定。从氯丁橡胶、天然橡胶（NR）及3元乙丙橡胶在含润滑剂2甲醚中浸泡96h 后的体积变化率（δV）来看，3元乙丙橡胶和天然橡胶的溶胀程度明显大于氯丁橡胶。由于3元乙丙橡胶和天然橡胶均为非极性橡胶，而氯丁橡胶则带有1定极性，因此根据类似相溶的原则，初步判断含润滑剂的2甲醚可能具有非极性特徵。 进1步的耐溶剂实验以此为根据选取不同实验橡胶，以优选出最适合实际使用的密封橡胶。根据上述分析，耐含润滑剂2甲醚的橡胶应具有较强的极性，因此进1步的实验不选择非极性橡胶（如3元乙丙橡胶、天然橡胶等）及弱极性橡胶（如硅橡胶、氯丁橡胶等）。兼顾橡胶的其他力学性能及其在车用发动机中的使用环境在什么情况下法院批强拆，选用丁橡胶、氟橡胶及氟硅橡胶进行耐溶剂实验。对氟橡胶和氟硅橡胶来说，橡胶分子结构中在侧链上由氟原子取代了本来的氢原子，因此大大增强了橡胶的极性。氟橡胶和氟硅橡胶对众多化学溶剂均有很好的稳定性。氟橡胶具有较好的力学性能、拉断强度和硬度。氟硅橡胶在保持了硅橡胶的1系列良好性能的基础上，又具有氟橡胶的耐油性、耐溶剂性。它与氟橡胶相比，耐油性相当，耐寒性、耐紧缩永久变形性更优，而且从高温到低温都显示出了良好的性能，是1种理想的耐油橡胶。 3种橡胶在1定时间浸泡后均有不同程度的溶胀，但它们溶胀的程度比3元乙丙橡胶和天然橡胶的溶胀大大降落，溶胀率大小的排序顺次为FMQ > NBR > FPM。拉断强度和拉断伸长率反应了橡胶材料的机械性能。对这2项指标，氟硅橡胶在较长实验时间后变化不大，性能最优，而丁晴橡胶和氟橡胶均有明显的降落。氟硅橡胶的硬度变化在3种橡胶中表现最为稳定。 综合而言，耐含润滑剂的2甲醚性能的排序顺次为：FMQ > NBR > FPM。在40d长时间浸泡实验后，氟硅橡胶的溶胀率保持在很低的水平，力学性能没有明显变化，且随时间变化始终保持稳定。因此，可以认为氟硅橡胶是耐2甲醚燃料性能良好的橡胶材料。 (end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章