燃料系统部件和腐蚀性生物燃料环境

燃料系统部件中使用的杜邦弹性体有助于减少渗透。

根据 Hart Energy Consulting 发布的 "全球生物燃料展望 2009-2015",预计到 2015 年,全球生物燃料的使用量会翻倍。由于人口增长迅速且化石燃料资源有限,对开发可再生来源生物燃料的需求十分明显,但这也对燃料系统部件提出了新的要求。同时,汽车制造商正在使用发动机小型化、直接喷射、涡轮增压和柴油发动机等技术,以满足更严格的排放法规并提高燃料经济性。

但更小、性能更高的发动机、涡轮增压、发动机封装、腐蚀性生物燃料和更狭窄的发动机舱会给弹性体等燃料系统部件带来更热、更恶劣的工作条件。

因此杜邦需要开发新一代耐热、耐压和耐化学性的产品。

生物燃料和小型化的发动机对燃料系统部件的影响

在车辆的使用寿命内,燃料系统部件和发动机部件必须能承受生物燃料、极端温度和机械应力。尤其是,生物燃料可能对燃料系统中使用的弹性体和塑料以及发动机软管、垫圈和 O 形环、进气歧管、管道、阀和衬套有极强的腐蚀性,从而导致降解、失去密封力,并最终引起故障。透过这类部件渗透和泄露可能是碳氢化合物排放的重要来源。

含有乙醇的燃料可能会导致渗透,尤其是在丁腈橡胶等烃橡胶中,从而增加易挥发的排放物和燃料损失。生物柴油还可能腐蚀在燃料装卸软管、垫圈和密封件中广泛使用的丁腈橡胶和其他橡胶材料。

使用弹性体应对该挑战

杜邦™ Viton® 氟橡胶已在汽车燃料系统的密封件和软管中成功使用了 45 年以上。Viton® 已被证明可与石油燃料广泛兼容,是当今复杂的燃油喷射系统的首选弹性体。

杜邦已与多个主要的燃料系统 OEM 在纯乙醇、与烃类燃料混合的乙醇、生物柴油、生化丁醇和以酒精为基本原料的混合燃料中广泛测试了 Viton® 弹性体的不同化合物。

结果表明,氟橡胶可提供传统弹性体密封材料的最佳渗透性能。最惊人的发现之一是,Viton® 经证明在抗渗透性方面比硅 (VMQ) 好 1,000 倍,比 HNBR(氢化丁腈橡胶)好 100 倍。而且,其热老化性能和耐压缩形变性能比 VMQ 和 HNBR 都要好。

Viton® 弹性体还证明了具备出色的与生物柴油和乙醇兼容的性能,高度抗渗透性和抵抗酒精、纯乙醇以及乙醇与烃类燃料的混合物化学腐蚀的能力,在当前和新出现的生物燃料中长期保持关键特性的能力,以及在生物燃料中具备出色的低温(-50°C 到 -65°C)静密封性能(在高温下也一样)。

杜邦™ Viton® 氟橡胶 (FKM) 具备燃料渗透性能,可满足新的环境法规,例如美国 CARB LEV II、EPA Tier II 和 PZEV 以及欧洲的 Euro 5。Viton® 具备长期的老化和压缩应力松弛 (CSR) 性能,可满足 15 年使用寿命的要求,即在与 HNBR 和 VMQ 等传统的垫圈材料相比时,提供良好的低温性能以及出色的耐热和耐压缩形变性能。

杜邦™ Zytel® 尼龙树脂在乙醇中的稳定性

Zytel® 612 尼龙树脂和 Zytel® HTN 高性能聚酰胺还证明了在乙醇和乙醇混合燃料中的稳定性,当在 90°C 的温度下在 E0、E10、E50 和 100% 乙醇中浸泡长达 2,000 个小时后仍能保持稳定,因此可以指定用于要求在含有乙醇的燃料中长期使用的应用。

生物柴油中新的采用可再生来源的杜邦™ Zytel® RS 1010 尼龙树脂

杜邦™ Zytel® RS 1010 尼龙可用于柴油和生物柴油油管。随 Fiat 首次推出的这种可再生来源的长链尼龙在生物柴油中具有出色的耐温性和长期抗老化性能,因而选择了它而没有选择同类等级的 PA12。它获得了塑料工程师协会颁发的环保类 "塑料最具创新性应用" 奖。

杜邦在生物燃料研发中的作用

从种子到泵,杜邦致力于通过全程参与生物燃料价值链,成为替代运输燃料解决方案的一部分。杜邦已投资了两项先进的生物燃料技术,并将继续开发产品,以提高现有玉米乙醇厂的效率,所做的一切都是为了满足全球对环保型可再生汽车燃料的需求。

杜邦的生物科技公司正在通过在田纳西州佛诺尔运营的完全整合的样板工厂,引领行业走向纤维素乙醇的商业化。此技术将杜邦通过先锋良种公司掌握的广博的农业生产知识、它在流程设计和工程中广泛应用的经验,以及由杜邦™ Genencor® 科学推动的生物工艺专长结合在一起。杜邦正在设计并计划在爱荷华州中心的内华达镇建立一个商业规模的年产量达 28 MM 加仑的纤维素乙醇工厂。此工厂将利用每年收割后从当地农场收集的玉米秸秆生产乙醇。杜邦正在与玉米作物生产者合作建立生物量供应链,该供应链除了创造高质量的原材料供应外,还会产生农艺价值。

杜邦正在通过合资企业 Butamax Advanced Biofuels 与 BP 合作,目的是将能量密度高于乙醇的生化丁醇商业化,从而使燃料经济性提高高达 25%。在现有车辆中,丁醇可以较高的浓度与汽油混合,它还可以在炼油厂进行混合并通过现有的燃料基础设施进行运输。

此外,通过有目的的 Pioneer® 杂交、创新型酶制剂和 FermaSure® 发酵添加剂,杜邦向第一代乙醇厂提供了在产量和正常运行时间方面提高效率的方法,从而使第一代生物燃料更富有竞争力和可持续性。

作为包括燃料系统部件在内的汽车材料领域的业界领袖,杜邦将继续与汽车制造商、OEM 和能源公司展开合作,以找到创新型可持续解决方案,来面对减少对化石燃料的依赖这一全球挑战。