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汽车塑料油箱材料耐候性测试的耐溶剂性能要求

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2025-10-20
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奥创检测实验室

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汽车塑料油箱多采用高密度聚乙烯(HDPE)等高分子材料,其耐溶剂性能直接决定了对燃油、燃油添加剂及环境中化学溶剂的抗腐蚀能力,是耐候性测试体系中评估材料耐化学老化的核心内容,更是保障油箱长期使用不泄漏、维持燃油系统稳定性的关键指标。

耐溶剂性能对汽车塑料油箱的核心意义

耐溶剂性能是汽车塑料油箱实现“防泄漏”核心功能的基础。燃油中的芳烃(如苯、甲苯)、烯烃等成分会通过渗透作用进入材料内部,破坏分子链间作用力,导致材料出现溶胀现象。

溶胀会使油箱尺寸发生不可逆变化,破坏与燃油管、密封件的配合精度,直接增加燃油泄漏风险;同时,溶胀后的材料力学性能显著下降,在车辆行驶的振动、冲击作用下易产生开裂。

此外,溶剂渗透还会引发“双向迁移”问题:燃油添加剂可能迁移至材料内部,而材料中的低分子物质(如残余单体、增塑剂)会溶出至燃油中,影响燃油化学稳定性,甚至对发动机部件造成腐蚀。

因此,耐溶剂性能直接关系到油箱的长期可靠性,是保障车辆行驶安全与燃油系统使用寿命的关键指标。

汽车塑料油箱需应对的常见溶剂类型

汽车塑料油箱需应对的溶剂可分为三类:

一、燃油本身(汽油的芳烃、柴油的烷烃、生物柴油的脂肪酸甲酯);

二、燃油添加剂(乙醇、MTBE、聚醚胺);

三、环境溶剂(洗车液表面活性剂、润滑油矿物油、路面油污)。

其中,汽油中的苯、甲苯极性较强,对HDPE的溶胀作用最明显(23℃浸泡7天,溶胀率约1%-3%);生物柴油中的脂肪酸甲酯含酯基官能团,会显著增加材料体积变化率(可达2%-4%)。

乙醇汽油中的乙醇会提高材料吸湿性,加速燃油渗透;洗车液中的阴离子表面活性剂会降低材料表面张力,促进溶剂深入内部。

这些溶剂需结合车辆实际使用场景(如南方高温、乙醇汽油普及地区),在测试中全面覆盖。

耐溶剂性能测试的主要参考标准

国际标准有ISO 175-1:2019(浸泡法测耐液体)、SAE J1645:2014(生物柴油耐候性);国内标准有GB 18296-2019(燃油箱安全要求)、QC/T 644-2014(燃油箱技术条件)。

ISO 175规定了体积、质量变化率测试;GB 18296明确汽油渗透率≤0.5g/m²·24h;QC/T 644细化了浸泡温度(60℃模拟夏季)与时间(14天模拟半年)。

这些标准的共性是“模拟实际场景”——通过规定溶剂类型、浸泡条件与指标,确保测试结果反映材料实际耐溶剂性能。

需根据油箱目标市场选择标准,如出口车辆需符合SAE J1645,国内车辆需遵循GB 18296。

体积与质量变化率的具体要求

体积变化率(ΔV%)是浸泡前后体积差与初始体积的百分比,质量变化率(Δm%)是质量差与初始质量的百分比,均用于评估材料溶胀程度。

针对HDPE材料,GB 18296与QC/T 644要求:23℃浸泡汽油14天,体积变化率≤2%、质量变化率≤1%;60℃浸泡时,体积变化率≤3%、质量变化率≤1.5%。

体积变化率超限时,油箱尺寸失准会破坏密封配合;质量变化率过高则说明材料溶出/渗入量过大,长期使用会退化。

测试时试样需完全浸没,浸泡后吸干表面溶剂,在标准环境放置24小时后测量,确保数据准确。

力学性能保持率的指标规范

力学性能保持率包括拉伸强度与断裂伸长率保持率,计算公式为浸泡后性能与初始性能的百分比,评估材料抗力学老化能力。

HDPE浸泡汽油28天,拉伸强度保持率≥80%、断裂伸长率≥70%;生物柴油浸泡时,需≥85%与75%。

拉伸强度保持率过低会导致材料抗拉伸能力下降,油箱受燃油压力易开裂;断裂伸长率过低则柔韧性丧失,无法适应温变。

测试用哑铃型试样(Type 1型),试验速度50mm/min,每组5个试样取平均,减少个体差异误差。

燃油渗透率的限定值要求

燃油渗透率是单位面积材料单位时间内渗透的燃油质量(单位:g/m²·24h),直接关系油箱长期泄漏风险,是核心指标。

GB 18296规定:汽油渗透率≤0.5g/m²·24h,柴油≤0.3g/m²·24h,生物柴油≤0.4g/m²·24h(酯基更易渗透)。

测试用重量法:密封试样注燃油,40℃恒温下测质量变化,时间≥28天,覆盖长期渗透行为。

渗透率与材料厚度负相关,实际油箱HDPE厚度2-4mm,测试需用相同厚度试样,平衡轻量化与低渗透率。

耐溶剂测试的试样制备要点

试样需与实际油箱材料一致,从油箱切取或用相同配方、工艺的材料制成,确保代表性;需在23℃、50%RH环境放置24小时,状态稳定后测试。

体积/质量测试用50mm×50mm×2mm片状试样,厚度偏差≤0.1mm;拉伸测试用哑铃型试样(Type 1型),有效长度符合标准。

试样表面需无划痕、油污,若有油污用无水乙醇擦拭;每组制备5个试样,取平均值,减少误差。

沿油箱成型方向切取试样——HDPE吹塑时分子链取向,取向方向耐溶剂性能更优,需反映实际性能。

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