摘　要：將液化石油氣系統(tǒng)中常用的密封橡膠件丁腈橡膠試樣，浸入各種摻混比例的二甲醚與液化石油氣混合液中，浸泡不同的時(shí)間段后，測(cè)試其體積變化率、質(zhì)量變化率、拉伸扯斷強(qiáng)度、拉伸扯斷伸長(zhǎng)率、硬度、壓縮永久變形量等參數(shù)，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究了不同比例的二甲醚摻混液對(duì)丁腈橡膠性能產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：二甲醚  摻混比例  腐蝕試驗(yàn)  密封橡膠  丁腈橡膠

Experimental Research on Corrosion of DME/LPG Mixture

Abstract：The frequently used nitrile rubber samples in LPG system are immerged in DME／LPG mixture with different proportions．After different periods of time，the volume change rate，Inass changerate，tensile strength at break，tensile stretch at break，rigidity and permanent eompression deformation of the samples are tested．The obtained data are analyzed．The effect of DME／LPG mixture with different proportions on nitrile rubber perfonnanee is studied．

Key words：DME；mixing proportion；corrosion test；sealing rubber；nitrile rubber

1　概述

在能源安全與環(huán)保要求的雙重壓力下，二甲醚(DME)作為車用及民用燃料替代柴油和液化石油氣引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注^[1-3]。二甲醚作為替代燃料的主要優(yōu)勢(shì)在于廣泛的可獲得性、燃燒排放污染小、良好的可替代性^[4-6]。雖然二甲醚作為一種清潔能源，其良好的燃燒性能得到了人們的普遍認(rèn)可，但國(guó)家有關(guān)二甲醚摻混氣方面相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的缺失使得二甲醚摻混燃料市場(chǎng)比較混亂，導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生。

二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化而來(lái)的新型清潔燃料，以其價(jià)格相對(duì)低廉成為液化石油氣的替代產(chǎn)品有其特有優(yōu)勢(shì)。但二甲醚是一種極性有機(jī)溶劑，對(duì)密封橡膠有特殊的要求，根據(jù)相似相溶原理，普通的液化石油氣鋼瓶橡膠密封圈會(huì)被二甲醚腐蝕^[7-9]，從而導(dǎo)致泄漏，存在發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。因此有必要對(duì)二甲醚對(duì)液化石油氣密封橡膠的影響情況進(jìn)行深入研究。

2　腐蝕試驗(yàn)

2.1　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將二甲醚與液化石油氣摻混，二甲醚的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0％、5％、l0％、20％、50％、l00％，摻混后充裝至不同的試驗(yàn)罐中，把按照測(cè)試項(xiàng)目制作好的丁腈橡膠試樣置于試驗(yàn)罐中浸泡。在浸泡3d、7d、28d、56d、84d等不同試驗(yàn)時(shí)間條件下，將試樣取出，對(duì)測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)橡膠失效的要求進(jìn)行評(píng)定。

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)利用檢測(cè)設(shè)備對(duì)丁腈橡膠試樣的體積變化率、質(zhì)量變化率、硬度、壓縮永久變形、拉伸強(qiáng)度和扯斷伸長(zhǎng)率進(jìn)行測(cè)試，其中體積變化率、質(zhì)量變化率因試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室距離較遠(yuǎn)不進(jìn)行5min測(cè)試，在將試樣取出后在空氣中放置24h后進(jìn)行測(cè)試。

2.2　試驗(yàn)裝置

由于需進(jìn)行液相浸泡，試驗(yàn)所需裝置為壓力容器，參考LPG鋼瓶的設(shè)計(jì)壓力，將試驗(yàn)罐的設(shè)計(jì)壓力定為1.6MPa。試驗(yàn)裝置實(shí)物見圖1。

3　腐蝕試驗(yàn)結(jié)果及分析

為了比較不同浸泡時(shí)間、不同DME與LPG摻混液比例對(duì)試樣腐蝕影響程度，將各個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)統(tǒng)一繪制于以時(shí)間為橫軸的趨勢(shì)圖上，對(duì)試樣的腐蝕趨勢(shì)進(jìn)行分析。

3.1　試樣浸泡后質(zhì)量變化率的趨勢(shì)

根據(jù)GB／T l690—2006《硫化橡膠或熱塑性橡膠耐液體試驗(yàn)方法》的要求對(duì)浸泡試樣進(jìn)行檢測(cè)。丁腈橡膠浸泡于液相摻混溶劑中各試樣質(zhì)量變化率趨勢(shì)見圖2。

分析圖2，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對(duì)丁腈橡膠造成了較嚴(yán)重的腐蝕影響，腐蝕的程度在最初的l0d左右迅速加重，30d以后趨于平穩(wěn)。

②DME的摻混比例越大，腐蝕越嚴(yán)重。

③浸泡3d時(shí)間時(shí)，摻混l0％DME以上的二甲醚混合液的試樣的質(zhì)量變化率就均超出了GB7512—2006《液化石油氣瓶閥》關(guān)于質(zhì)量變化率“不大于l0％”的要求，橡膠試樣已經(jīng)無(wú)法繼續(xù)使用。

3.2　試樣浸泡后體積變化率的趨勢(shì)

參照HG 2807—1996《城鎮(zhèn)燃?xì)庹{(diào)壓器用橡膠膜片》的試驗(yàn)方法對(duì)浸泡試樣進(jìn)行檢測(cè)。丁腈橡膠浸泡于液相摻混溶劑中各試樣體積變化率趨勢(shì)見圖3。

分析圖3，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對(duì)丁腈橡膠都造成了嚴(yán)重的溶脹腐蝕，腐蝕影響效果與質(zhì)量變化率趨勢(shì)基本相同，但是體積變化率較之質(zhì)量變化率更大。

②DME的摻混比例越大，腐蝕越嚴(yán)重。

③與液相中的質(zhì)量變化率相同，丁腈橡膠在最初的3d時(shí)間的浸泡試驗(yàn)后，摻混10％DME以上的二甲醚混合液的橡膠試樣均超出了GB 7512—2006《液化石油氣瓶閥》關(guān)于體積收縮率“不大于1％”的要求，已無(wú)法繼續(xù)使用。

3.3　試樣浸泡后硬度變化趨勢(shì)

根據(jù)GB／T 531.1—2008《硫化橡膠或熱塑性橡膠壓入硬度試驗(yàn)方法第l部分：邵氏硬度計(jì)法(邵爾硬度)》要求對(duì)浸泡試樣進(jìn)行檢測(cè)。丁腈橡膠浸泡于液相摻混溶劑中各試樣硬度變化趨勢(shì)見圖4。

分析圖4，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對(duì)丁腈橡膠的硬度影響較小；總體上隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，硬度有所減小。

②根據(jù)GB 7512—2006《液化石油氣瓶閥》的規(guī)定，硬度(邵爾A)應(yīng)為(65±5)度，浸泡所有時(shí)間長(zhǎng)度后的橡膠試樣的硬度都已不能滿足該標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4　試樣浸泡后壓縮永久變形量的變化趨勢(shì)

根據(jù)GB／T 7759—1996((硫化橡膠、熱塑性橡膠常溫、高溫和低溫下壓縮永久變形測(cè)定》的要求對(duì)浸泡試樣進(jìn)行檢測(cè)。丁腈橡膠浸泡于液相摻混溶劑中各試樣壓縮永久變形量變化趨勢(shì)見圖5。

分析圖5，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對(duì)丁腈橡膠的壓縮永久變形量有較大影響。總體趨勢(shì)隨著浸泡時(shí)間的增長(zhǎng)，壓縮永久變形量逐漸增大。

②DME的摻混比例越大，腐蝕越嚴(yán)重。

③液相摻混溶劑中的試樣，在浸泡3d后基本都超出GB 7512—2006《液化石油氣瓶閥》關(guān)于壓縮永久變形量“不大于l0％”的要求，橡膠試樣無(wú)法繼續(xù)使用。

3.5　試樣浸泡后拉伸扯斷性能的變化趨勢(shì)

根據(jù)GB／T 528—2009((硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定》的要求對(duì)浸泡試樣進(jìn)行檢測(cè)。浸泡于液相摻混溶劑的丁腈橡膠的拉伸扯斷性能變化情況見圖6、7。

分析圖6、7，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對(duì)丁腈橡膠的拉伸扯斷強(qiáng)度影響較大，對(duì)扯斷伸長(zhǎng)率有一定影響；總體趨勢(shì)為在開始的10d內(nèi)拉伸扯斷強(qiáng)度降低，扯斷伸長(zhǎng)率變

4　結(jié)論

　?、?span lang="EN-US">DME與LPG的液相摻混液對(duì)丁腈橡膠有較嚴(yán)重的腐蝕影響。除二甲醚質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0%、5%的摻混液以外，其余各摻混比例中的丁腈橡膠試樣在浸泡3d以后，均出現(xiàn)了較嚴(yán)重的溶脹現(xiàn)象，從相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷該橡膠試樣已經(jīng)失效。

②DME與LPG的液相對(duì)丁腈橡膠不同性能的影響不同。其中摻混液對(duì)丁腈橡膠的體積變化率影響最大，質(zhì)量變化率影響次之。對(duì)丁腈橡膠的壓縮永久變形量有一定影響，對(duì)扯斷伸長(zhǎng)率及硬度等力學(xué)性能的影響較小。

③丁腈橡膠是一種合成橡膠，屬交聯(lián)聚合物，它在二甲醚摻混液中的溶脹都屬于有限溶脹。液相摻混液對(duì)丁腈橡膠的腐蝕，主要發(fā)生在浸泡的前10d左右的時(shí)間里，之后溶脹現(xiàn)象都趨于平穩(wěn)。

④不同比例的DME與LPG的液相摻混液對(duì)丁腈橡膠的腐蝕程度不同，DME摻混比例越高腐蝕越嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)：

[1]逢進(jìn)，馬亮．二甲醚的制造及其燃燒應(yīng)用[J]．煤氣與熱力，2002，22(3)：235-238．

[2]廣宏．二甲醚作為城市燃?xì)獾目尚行蕴接?span lang="EN-US">[J]．煤氣與熱力，2006，26(3)：17-18．

[3]項(xiàng)友謙，王啟．二甲醚生產(chǎn)工藝與燃燒用途[J]．煤氣與熱力，2006，26(9)：20-24．

[4]王啟，項(xiàng)友謙．二甲醚在城鎮(zhèn)燃?xì)忸I(lǐng)域的應(yīng)用前景[J]．煤氣與熱力，2007，27(5)：24-27．

[5]陳正華，牛玉琴．二甲醚燃料的生產(chǎn)與應(yīng)用[J]．煤化工，l995(2)：31-35．

[6]陳正華，牛玉琴．二甲醚潔凈燃料的開發(fā)與應(yīng)用[J]．煤炭轉(zhuǎn)化，1996(4)：38-41．

[7]陳熔，林永榮，鄒震．二甲醚對(duì)瓶裝LPG調(diào)壓器用橡膠膜片的影響[J]．煤氣與熱力，2009，29(7)：A39-A42．

[8]邱文歡，魏敦崧，桂璐廷．二甲醚燃?xì)獾母g性試驗(yàn)研究[J]．上海煤氣，2008(3)：11-12．

[9]曾祥照，及鵬，王昕然．液化二甲醚鋼瓶密封材料的選擇[J]．煤氣與熱力，2009，29(12)：A40-A42．

本文作者：劉麗珍  朱禹洲  楊雪飛

作者單位：北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)研究院

  北京市公用事業(yè)科學(xué)研究所