山东济南龙城化工有机硅有限公司

—— 联系电话 ——

13789815130

当前位置:山东济南龙城化工有机硅有限公司 >> 技术文章
技术文章

骨架油封材料耐化学性测试方法

阅读:2888 发布时间:2026-09-08

骨架油封材料耐化学性测试方法

骨架油封材料耐化学性测试方法

骨架油封是旋转机械中最常用的密封元件之一,其核心结构包括橡胶密封唇、金属骨架和弹簧环。橡胶材料在长期接触润滑油、燃油、液压油及化学清洗剂时,会发生溶胀、抽出、氧化或交联等物理化学反应,导致密封性能衰退。因此,建立一套科学、规范的骨架油封材料耐化学性测试方法,对于材料选型、优化和寿命预测具有重大工程意义。

一、相关测试标准

目前国内外广泛采用的耐化学性测试标准包括ASTM D471ISO 1817GB/T 1690。这些标准规定了浸泡介质、温度、时间以及性能测定方法,是骨架油封材料耐化学性评价的基础。下表给出了主要标准的核心参数。

标准编号

标准名称

浸泡温度

典型时间

主要测试指标

ASTM D471

橡胶性能—液体影响

23℃ / 70℃ / 100℃

24h / 70h / 168h

体积变化、质量变化、硬度、拉伸强度

ISO 1817

硫化或热塑性橡胶—液体作用

23℃ / 60℃ / 100℃

24h / 72h / 168h

体积、质量、硬度、拉伸应力应变

GB/T 1690

硫化橡胶耐液体试验方法

23℃ / 70℃

24h / 72h

体积变化率、质量变化率、硬度变化

二、常用骨架油封材料

骨架油封材料需具备良好的耐热性、低温柔顺性和介质相容性。常用材料包括橡胶(NBR)氟橡胶(FKM)丙烯酸酯橡胶(ACM)硅橡胶(VMQ)。各材料的化学结构不同,耐化学性表现差异显著。下表汇总了典型材料的特点及适用介质。

材料类型

缩写

耐化学性特点

典型适用介质

橡胶

NBR

耐矿物油和脂肪烃性能好,但不耐芳香烃和极性溶剂

润滑油、液压油、柴油

氟橡胶

FKM

耐高温、耐多种化学品,耐油性极佳

航空油、高压液压油、强氧化介质

丙烯酸酯橡胶

ACM

耐热油性能好,耐水性差,耐低温一般

发动机油、变速箱油

硅橡胶

VMQ

耐高低温优异,但耐油性较差

高温空气、低粘度油品

三、试样制备与预处理

试样通常从标准厚度的硫化胶片上裁取,推荐厚度为2.0±0.2 mm。测试前需在标准环境(23℃±2℃,相对湿度50%±5%)中调节至少24小时。试样表面应无气泡、皱纹和杂质,边缘应光滑,尺寸测量精度不低于0.01 mm。质量测定使用精度0.1 mg的分析天平。

四、测试步骤

耐化学性测试的完整流程包括:初测、浸泡、取出处理和终测。每一步骤的规范操作直接决定数据的可靠性。下表列出了关键步骤及操作要点。

在1 min内完成表面处理,防止溶胀物挥发

步骤

操作内容

控制要求

1. 初测

测量试样初始质量、体积及硬度

每项至少取3个试样取平均值

2. 浸泡

将试样完全浸入化学介质中,避免接触容器壁

介质用量为试样体积的15倍以上;容器密封

3. 取出

到达规定时间后取出试样,用滤纸轻轻吸去表面介质

4. 终测

再次测量试样质量、体积、硬度及拉伸性能

在标准环境中调节30 min后测量

五、典型测试数据

为了直观反映材料耐化学性差异,下表给出了NBRFKM在IRM 901标准油及柴油中浸泡后的体积溶胀率数据。浸泡条件为100℃×72h,数据取自ASTM D471参考值。

材料

介质

温度/时间

体积变化率/%

NBR

IRM 901油

100℃×72h

+12.5

NBR

柴油

23℃×168h

+28.3

FKM

IRM 901油

100℃×72h

+2.1

FKM

柴油

23℃×168h

+5.4

除体积变化外,硬度变化拉伸强度保持率也是评价耐化学性的重要指标。下表列出了两种材料在100℃ IRM 901油中浸泡72h后的性能变化。

材料

硬度变化/IRHD

拉伸强度保持率/%

断裂伸长率保持率/%

NBR

-5

82

75

FKM

-1

95

93

六、测试条件推荐

实际测试中,应根据油封服役工况选择合适的浸泡温度和时长。下表给出了不同工况下的推荐测试矩阵,以提高测试的经济性和有效性。

工况场景

浸泡温度

推荐时间

介质选择

常温普通油品

23℃

72h

IRM 901或实际润滑油

高温发动机舱

100℃

168h

发动机油

油水混合工况

60℃

240h

含水液压油

苛刻化学介质

按介质沸点

72h~500h

指定溶剂或清洗剂

七、影响因素与控制

影响耐化学性测试结果的因素很多,主要包括温度时间介质试样状态。温度每升高10℃,介质在橡胶中的扩散速率约增加1.3~1.8倍;浸泡时间不足时未达溶胀平衡,会低估材料变化;介质中的氧化产物和杂质可能诱发额外降解;动态应力条件下的油封还会出现“应力开裂”,因此实际选材时通常还要进行动态浸泡试验。

八、结果评价与寿命预测

根据体积变化率和力学性能保持率,可将材料相容性分为三个等级:良好(体积变化≤10%,强度保持率≥90%);有条件相容(体积变化10%~30%,强度保持率60%~90%);不可用(体积变化≥30%或强度保持率<60%)。此外,通过不同温度下的短期浸泡数据,可基于阿累尼乌斯模型外推长期使用寿命,为骨架油封的可靠性和预防性维护提供科学依据。

综上所述,骨架油封材料耐化学性测试方法涵盖标准选择、试样制备、浸泡试验、性能测定和结果评价等环节。通过严格的标准化测试,能够全面评估材料在特定化学介质中的适用性,从而优化骨架油封的设计,确保设备在复杂工况下长期稳定运行。