据有关资料介绍，包括轮胎在内的橡胶产业，其年耗胶量的70％以上都用在了汽车工业。在一辆新型汽车上，除轮胎和管带外，每部车需用的橡胶配件平均达数百件之多，而在这数以百计的橡胶配件中，密封制品占有相当大的比例。日本1992年汽车橡胶配件(除轮胎外)的销售额为6871．5亿日元，其中，发动机密封垫699．64亿日元，油封695．52亿日元，门窗密封条624．74亿日元，仅此3种密封制品就约占该年汽车配件总销售额的30％。

过去一直在各种条件下进行静态和动态密封测试,验证汽车传动系统中径向唇形密封件的长期耐久性.随着原始设备制造商(OEM)和一级供应商对高性能和长寿命部件需求的不断增加,密封和润滑剂的相互作用变得越来越重要.需要其他测试方法来扩展传统测试,并提供更好的耐久性和预期寿命的预测指标.这些新方法需要考虑传统测试中的知识缺口,同时从成本和时间两方面高效地获取预测结果.

由于橡胶材料良好的弹性和多种优异性能,其在很多应用中广泛用作密封材料.然而,橡胶的应用也有其局限性,比如低温条件或者周期特别长的使用条件,因为橡胶材料会发生化学老化.随着老化进展,橡胶会逐渐丧失弹性及恢复能力,这就可能导致泄漏超过规定水平.

由于对橡胶的要求很高,特别是在高温下的长期性能要求更高,因而需要进行大量的长期测试来研究性能随时间的变化。EN 681-1和ISO 9631等新版标准就是很好的例子。永久变形可以作为产品或材料长期性能的质量指标。材料的某些物理变形现象如应力松弛和蠕变导致永久变形。在橡胶上施加恒定应力时,变形不恒定,而是随着时间的延长逐渐增大,这种行为被称为“蠕变”;相反,橡胶受到恒定的应变作用时,材料中应力就会减小,这种行为被称为“应力松弛”。

安装在燃料电池电动车(FCEV)、高压氢罐、管线和阀门中的橡胶密封件反复暴露在高压氢气中。氢气压力很高(70MPa),环境温度范围广(-70~100℃),因此,密封环境条件十分苛刻。橡胶O形圈暴露在高压气体中会导致机械损坏,如大变形、溶胀和减压后产生气泡,尽管关于高压氢气引起起泡断裂的报道很少。为保持O形圈在高压氢气下的密封性能和耐久性,必须考虑几种类型的气体泄漏。图1是传统气体泄漏的示意图,可分为3种。

氢气具有来源广、清洁环保、可储存和可再生等优势,被视为21世纪一种重要的清洁能源,受到了各国的广泛关注和支持.同时,氢能作为重要的工业原料,广泛应用于工业、石油炼制、合成氨生产和金属精炼等领域.近年来,氢气在能源领域出现了新的应用,由于设备结构简单、压缩氢气生产能耗低、充放气速度快等独特优势,高压下氢气储运已成为具有很大商业应用前景的常用方法,例如燃料电池汽车(FCV)和氢燃料站(HFS)的开发和使用.由于氢气体积能量密度低,且很容易被压缩,因此气态氢气通常在约70 MPa的压力下储存在FCV中.

质子交换膜燃料电池(PEMFC)近年来被广泛研究,这是由于其具有较多优点,如大功率密度、无污染以及启动速度快.PEMFC的耐久性是PEMFC商业化的关键问题,已经受到全世界研究学者的高度关注.密封反应性气体(氢气和氧气)及冷却剂的密封结构,对PEMFC长期运行至关重要.PEMFC电池组需要弹性体垫片,且在PEMFC整个使用寿命中十分重要,这些垫片失效会导致系统效率降低,系统失效或者甚至出现安全问题.

2.1前言静态密封方法的设计和类型涵盖广泛的范围.要讨论这些不同的种类,可以将密封件分为两个基本类别:O形圈和垫圈.典型密封包含密封槽内的弹性O形圈及夹在一对法兰之间的纤维材料垫圈.在这种情况下,密封件的设计应确保其能够自动进行密封,而垫圈通常要用足够的力对其进行夹紧,同时垫圈内储存的能量会对夹紧力进行抵抗.因此,同样的装配负荷下,密封件的负荷可能比垫圈低得多.

不饱和共聚物橡胶广泛应用于工业领域.然而,橡胶会在热、氧和光作用下氧化,从而适用范围受到限制.丁腈橡胶(NBR)是目前最重要的不饱和共聚物之一,广泛应用于密封、油田封隔器、液压胶管和汽车用橡胶制品等工业领域.由于丁二烯单元中的不饱和双键对热和氧敏感,导致NBR的耐热性降低.

<正>本文将讨论美国空军(USAF)在液压传动系统中使用的橡胶O形密封圈的试验、评价和改进等方面的几个问题。多年来,橡胶O形圈一直是流体密封的主要部件,在许多有害的条件下都能顺利地工作。本文将集中讨论制造0形圈用的弹性体,说明这些材料在实际采用之前要进行怎样的检验。试验基本上分为两种:一种是静态物理性能试验;另一种是动态往复运动试验。虽然还使用了大量的其他试验(如振荡、旋转、静态加振荡和旋转),但本文强调的是在特定冲程和频率下的往