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，浸泡不同的時間段后，測試其體積變化率、質(zhì)量變化率、拉伸扯斷強度、拉伸扯斷伸長率、硬度、壓縮永久變形量等參數(shù)，對所得數(shù)據(jù)進行分析，研究了不同比例的二甲醚摻混液對丁腈橡膠性能產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：二甲醚  摻混比例  腐蝕試驗  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可，但國家有關(guān)二甲醚摻混氣方面相關(guān)標準的缺失使得二甲醚摻混燃料市場比較混亂，導致一些安全事故的發(fā)生。

二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化而來的新型清潔燃料，以其價格相對低廉成為液化石油氣的替代產(chǎn)品有其特有優(yōu)勢。但二甲醚是一種極性有機溶劑，對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被二甲醚腐蝕^[7-9]，從而導致泄漏，存在發(fā)生爆炸的危險。因此有必要對二甲醚對液化石油氣密封橡膠的影響情況進行深入研究。

2　腐蝕試驗

2.1　試驗設(shè)計

將二甲醚與液化石油氣摻混，二甲醚的質(zhì)量分數(shù)分別為0％、5％、l0％、20％、50％、l00％，摻混后充裝至不同的試驗罐中，把按照測試項目制作好的丁腈橡膠試樣置于試驗罐中浸泡。在浸泡3d、7d、28d、56d、84d等不同試驗時間條件下，將試樣取出，對測試項目進行檢測，并根據(jù)國家標準中對橡膠失效的要求進行評定。

根據(jù)相關(guān)標準利用檢測設(shè)備對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、拉伸強度和扯斷伸長率進行測試，其中體積變化率、質(zhì)量變化率因試驗現(xiàn)場與檢測實驗室距離較遠不進行5min測試，在將試樣取出后在空氣中放置24h后進行測試。

2.2　試驗裝置

由于需進行液相浸泡，試驗所需裝置為壓力容器，參考LPG鋼瓶的設(shè)計壓力，將試驗罐的設(shè)計壓力定為1.6MPa。試驗裝置實物見圖1。

3　腐蝕試驗結(jié)果及分析

為了比較不同浸泡時間、不同DME與LPG摻混液比例對試樣腐蝕影響程度，將各個試驗數(shù)據(jù)點統(tǒng)一繪制于以時間為橫軸的趨勢圖上，對試樣的腐蝕趨勢進行分析。

3.1　試樣浸泡后質(zhì)量變化率的趨勢

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

分析圖2，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對丁腈橡膠造成了較嚴重的腐蝕影響，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，腐蝕越嚴重。

③浸泡3d時間時，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)無法繼續(xù)使用。

3.2　試樣浸泡后體積變化率的趨勢

參照HG 2807—1996《城鎮(zhèn)燃氣調(diào)壓器用橡膠膜片》的試驗方法對浸泡試樣進行檢測。丁腈橡膠浸泡于液相摻混溶劑中各試樣體積變化率趨勢見圖3。

分析圖3，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對丁腈橡膠都造成了嚴重的溶脹腐蝕，腐蝕影響效果與質(zhì)量變化率趨勢基本相同，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時間的浸泡試驗后，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，已無法繼續(xù)使用。

3.3　試樣浸泡后硬度變化趨勢

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

分析圖4，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對丁腈橡膠的硬度影響較??；總體上隨著浸泡時間的增長，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，浸泡所有時間長度后的橡膠試樣的硬度都已不能滿足該標準要求。

3.4　試樣浸泡后壓縮永久變形量的變化趨勢

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定》的要求對浸泡試樣進行檢測。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見圖5。

分析圖5，可以發(fā)現(xiàn)：

①液相摻混溶劑對丁腈橡膠的壓縮永久變形量有較大影響?？傮w趨勢隨著浸泡時間的增長，壓縮永久變形量逐漸增大。

②DME的摻混比例越大，腐蝕越嚴重。

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，橡膠試樣無法繼續(xù)使用。

3.5　試樣浸泡后拉伸扯斷性能的變化趨勢

根據(jù)GB／T 528—2009((硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測定》的要求對浸泡試樣進行檢測。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液相摻混溶劑對丁腈橡膠的拉伸扯斷強度影響較大，對扯斷伸長率有一定影響；總體趨勢為在開始的10d內(nèi)拉伸扯斷強度降低，扯斷伸長率變

4　結(jié)論

　?、?span lang="EN-US">DME與LPG的液相摻混液對丁腈橡膠有較嚴重的腐蝕影響。除二甲醚質(zhì)量分數(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)了較嚴重的溶脹現(xiàn)象，從相關(guān)標準判斷該橡膠試樣已經(jīng)失效。

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

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。液相摻混液對丁腈橡膠的腐蝕，主要發(fā)生在浸泡的前10d左右的時間里，之后溶脹現(xiàn)象都趨于平穩(wěn)。

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

參考文獻：

[1]逢進，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．二甲醚作為城市燃氣的可行性探討[J]．煤氣與熱力，2006，26(3)：17-18．

[3]項友謙，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，項友謙．二甲醚在城鎮(zhèn)燃氣領(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．二甲醚燃氣的腐蝕性試驗研究[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：北京市燃氣集團研究院

  北京市公用事業(yè)科學研究所