车用乙醇汽油的腐蚀性和溶胀性研究进展

2023年12月31日发(作者：绽放的微笑)

第49卷第11期2021年6月广州化工Guangzhou

Chemical

IndustryVol.

49

No.

11Jun.

2021车用乙醇汽油的腐蚀性和溶胀性研究进展王显妮，周晓慧，李楚璇（陕西省石油化工研究设计院，陕西西安710054）摘

要：综述了乙醇汽油的腐蚀性和溶胀性的研究动态，内容涉及乙醇汽油对发动机金属零部件的腐蚀性研究和金属腐蚀

抑制剂研究；乙醇汽油对橡塑制品及材料的溶胀性研究。文中指出，可通过更换金属原材料、调整橡塑材料、优化生产工艺或者

在乙醇汽油中加入一定量的金属缓蚀剂及抗溶胀添加剂等途径延缓或减小其腐蚀性和溶胀性；并指出乙醇汽油今后的应用推广速

度。关键词：乙醇汽油；腐蚀性；溶胀性；橡胶；发动机中图分类号：TQ517.4；

TG178；

TQ336

文献标志码：A

文章编号：1001-9677（2021）011-0010-03Study

on

Corrosion

and

Swelling

Properties

of

Ethanol

Gasoline

for

VehiclesWANG

Xian—ni,

ZHOU

Xiao-hui,

LI

Chu—xuan(Shaanxi

Rearch

Design

Institute

of

Petroleum

and

Chemical

Industry,

Shaanxi

Xi'an

710054,

China)Abstract:

The

rearch

trends

of

the

corrosivity

and

swelling

of

ethanol

gasoline

were

reviewed,

including

the

rearch

on

the

corrosion

of

ethanol

gasoline

to

engine

metal

parts

and

metal

corrosion

inhibitors,

and

the

rearch on

the

swelling

property

of

ethanol

gasoline

on

rubber

and

plastic

products

and

materials.

It

was

pointed

out

that

the

corrosion

and

swelling

properties

of

ethanol

gasoline

can

be

delayed

or

reduced

by

changing

metal

raw

materials,

adjusting

rubber

and

plastic

materials,

optimizing

production

process,

or

adding

a

certain

amount

of

metal

corrosion

inhibitor

and

anti

swelling

additive

into

ethanol

gasoline,

and

the

application

speed

of

ethanol

gasoline

in

the futurewas

pointed

words：

ethanol

gasoline；

corrosion；

swelling

property；

rubber；

engine随着全球石油能源的日益短缺、环境污染的日趋严重、温

室效应引起的全球变暖问题以及环保要求的愈来愈严格，寻求

高效绿色的能源替代品是目前世界各国关注的焦点之一，从而

产⑵，优化我国能源结构。乙醇汽油与无铅汽油相比较，汽车的动力性和经济性提升

（低比例乙醇含量及高原地区随着海拔的升高优势更加明

显⑶）、污染物排放减少；但是乙醇自身的理化性能导致乙醇

醇类含氧燃料应运而生。我国目前可以陈粮、甘蔗、高粱秆、

木薯以及纤维素和其他废弃物等生物质为原料，通过生物合成

法生产乙醇或者以煤炭资源为原料，采用化学合成法生产乙醇

（目前主要发展以生物质能源为主要生产原料），因此采用乙醇

替代部分汽油，是解决石油能源危机、减轻环境污染及推动粮

食转化的有效方法之一。我国从20世纪80年代就开始了乙醇汽油的研究和应用，

在2001年和2018年分别颁布了《车用乙醇汽油E10》《车用乙

汽油在使用过程中存在热值低、蒸汽热大引起的冷启动困难

（存在于高比例的乙醇含量）、对金属产生腐蚀、对橡塑材料易

产生溶胀等问题，其中腐蚀性和溶胀性是较为值得关注的一个

问题。本文通过查阅大量文献和专利，对乙醇汽油的溶胀性和

腐蚀性进行了归纳总结，为乙醇汽油的未来推广应用提供一定

的参考价值。醇汽油E85》标准，目前已有11个省在试点推广乙醇汽油，除

了广西、重庆出台了地方性乙醇汽油标准外，其余省市均执行

1乙醇汽油的腐蚀性研究乙醇很容易吸水，含有水分的乙醇汽油在生产、运输及储

存过程中会产生少量的有机酸，并且在燃烧过程中也能产生乙

醛和乙酸，这些物质均使汽车发动机油路系统中燃油泵、油

箱、化油器等的金属零部件（如：铜、铁、铝、铅、镁、锌及

它们的许多合金）发生不同程度的腐蚀，对汽车的发动机寿命

有着较大影响。王宗廷等⑷研究金属在含水和乙酸的乙醇汽油（E10）中的

失重率时发现，不同的金属在乙醇汽油中都有不同程度的腐

蚀，其中黄铜产生的腐蚀最为严重。国家标准。2017年下半年，国家下发了全国使用车用乙醇汽油

的方案，这意味着乙醇汽油将得到全民推广。乙醇汽油随着乙醇用量的增加，其辛烷值增高，从而提升

其抗爆性能；同时乙醇汽油含氧量的增加，使得燃烧更为充

分；相对于汽油，燃用乙醇汽油的车辆CO排放下降约30%,

HC排放下降10%,

NOx排放随车型变化有不同影响⑴，有节

能、环保的作用；另外，乙醇制备原料来源丰富，且乙醇汽油

的生产工艺已经十分成熟，足以支持乙醇汽油的规模化生

■■基金项目：陕西省重点研发计划（一般项目）（No：

2020GY-308）。第一作者：王显妮（1978-）,女，本科，工程师，主要从事橡胶配方和工艺的研究。

第49卷第11期王显妮，等：车用乙醇汽油的腐蚀性和溶胀性研究进展11另有研究发现，乙醇汽油中的乙醇含量小于10%且不含乙

酸时，金属基本无腐蚀；存在微量乙酸时，紫铜的腐蚀性会随

着乙醇浓度增大而上升；随着温度的升高或者乙酸含量的增

加，紫铜在乙醇汽油中腐蚀程度也随之增加，同时黄铜也有一

定程度的腐蚀，但是其他金属基本不受腐蚀影响。张帅等⑸发现汽车使用乙醇汽油后，常规汽油发动机各零

部件的腐蚀和磨损风险增加。这种风险主要体现在气缸、活塞

以及火花塞和进气门座圈、出气门座圈等零部件。究其原因可

能是：（1）乙酸能使金属表面发生直接性腐蚀，形成腐蚀磨损；

（2）乙醇中的乙酸能与润滑油、抗氧防腐剂发生反应，从而造

成润滑油稀释或者严重乳化，以致防腐作用下降甚至失效，加

快了各摩擦部位的腐蚀与磨损速度；（3）乙醇和汽油相比，不

易气化，容易流入汽缸壁，导致润滑油膜更易被冲洗掉而磨损

加重；这些因素均会导致汽车的耐久性变差。解决发动机金属零部件因使用乙醇汽油而产生的腐蚀问

题，可以采用如下两种办法：一是改变发动机用各金属零部件

材料（采用耐腐蚀的材料）或者对金属材料表面进行处理或者优

化、改进制造工艺和设计等，如国外在使用高比例乙醇（E85

或E100）时，通常使用适合燃用乙醇的特制发动机、活塞环镀

箔、激光熔覆处理气缸表面等；二是在乙醇汽油中加入合适的

金属缓蚀剂（腐蚀抑制剂），缓解或抑制乙醇汽油对发动机系统

的腐蚀，以获得相应的缓蚀效果。这类防腐蚀的方法简单、易

操作，因此目前研究比较多。王庆超等同公开了一种燃料汽油

用多金属缓蚀剂（甲基苯三哩5%

~25%、十七烯基咪哩咻胺盐

无灰防锈剂7%

~25%、聚乙烯毗咯烷酮2%

-15%,溶剂）专

利，该缓蚀剂可以更有效地缓解金属片在乙醇汽油中的腐蚀程

度。另外，为了延长发动机寿命，张帅、马瑞埴闵等研究了机

油因使用乙醇汽油而出现的老化风险。全合成机油可增加发动

机的抗老化性与磨损性，解决机油存在的老化风险。2乙醇汽油的溶胀性研究乙醇是一种优良的燃料，也是一种优良的溶剂，且乙醇汽

油中的水分会引起酸的电离，二者使汽车用橡胶件及合成非金

属材料零件（树脂、塑料）的酸腐蚀加剧，进一步出现溶胀、软

化等现象。在乙醇汽油中，塑料制品会出现溶胀、变粘等现

象，橡胶制品也会发生溶胀、变硬、变脆或变软等现象，纤维

垫片则会逐渐软化而出现漏油现象。汽车的燃油供给系统中也

有许多橡胶、塑料零件，其中与乙醇汽油接触的零件受影响最

为严重。臧杰等"⑷研究了乙醇汽油对燃油压力调节器的橡胶膜片

和发动机燃油管的溶胀性能影响。结果发现，和普通汽油相

比，橡胶膜片和燃油胶管在乙醇汽油中产生的溶胀更加严重,

且复合燃油管发生的溶胀程度比单用丁睛橡胶的膜片明显。为

了保证橡胶膜片和燃油管的正常使用，通过更换生胶的方式提

升了溶胀性。为了提高抗溶胀性，燃油管也常采用其他材料。崔健等切

研究乙醇汽油（E0、E10、E50和E85）对燃油管路中尼龙管的

影响时发现，随着乙醇含量的增加，单层尼龙管较多层尼龙管

的溶胀严重；并且在乙醇汽油中含阻隔层的多层尼龙管抗溶胀

性最好。拓宏兵等皿1研究了不同生胶的橡胶圈在不同乙醇含量和

对应加入添加剂的乙醇汽油中的溶胀性能。结果发现，随着乙

醇含量的增大，其中氟橡胶圈（n

）和丁睛橡胶圈的溶胀在E15

和E15对应的添加剂中达到了顶峰，氟橡胶圈（I）的溶胀一直

在增大，而硅橡胶圈则一宜减小；且四种橡胶的溶胀性差别比

较大，氟橡胶圈（I）最好，丁睛橡胶圈次之，氟橡胶圈（U）较

次，硅橡胶圈最次（这可能是乙醇汽油导致硅橡胶的基本结构

发生了变化），其中丁睛橡胶具有良好的成本优势；同时在乙

醇汽油中加入添加剂可以提升橡胶的抗溶胀性。佟玲研究时发现，在乙醇汽油中，聚氨酯化油器浮子的

溶胀增大，手感显著变软；而油位传感器圆浮子和细油管产生

的溶胀更是明显；输油管和0型圈在经过浸泡也有不同程度的

溶胀。张永光〔也等通过对比研究发现，车用乙醇汽油对汽车的

化油器密封圈、密封垫及非金属进油管和电喷油嘴垫圈均有明

显的溶胀。橡胶材料因各自特性的不同而表现出不同的耐油性。张永

光等〔闵也对常用的国产橡胶材料进行了试验对比，其在车用乙

醇汽油中的溶涨性从大到小依次为：丁基胶、硅橡胶、天然

胶、丁苯胶~乙丙胶、顺丁胶、氢化丁睛胶、丁睛胶、氟橡

胶、聚氯醞（即氯醇胶）~氯化聚瞇~氯丁胶。另外，宋中勤

等mi通过试验对比了橡胶材料在汽油和乙醇汽油E10中耐油

性能。结果显示，和汽油相比，乙醇汽油中大部分橡胶材料的

体积变化率有不同程度的增大，氯瞇橡胶和丁睛橡胶/聚氯乙

烯的体积变化率略有下降；而在两种油中均是丙烯酸酯橡胶产

生的溶胀最大，次之为丁睛橡胶、丁睛橡胶/聚氯乙烯、氢化

丁睛橡胶、氯瞇橡胶，氟橡胶产生的溶胀最小，其中丁睛橡胶

/聚氯乙烯的溶胀性能和成本均适中，最有参考使用价值。同一类橡胶材料中耐油官能团的含量对其抗溶胀性有着较

为明显的影响。崔健等⑼研究了不同乙醇含量的乙醇汽油（E0,

E10,

E20

E100）对不同氟含量的氟橡胶的体积溶胀影响，

氟含量越高，氟橡胶的抗溶胀性越好；在乙醇含量为20%

~

40%时，所试验氟橡胶的体积溶胀均处于较大值范围，并且在

乙醇含量为25%时体积溶胀达到了最大。橡胶材料的溶胀性能和制品的厚度往往也是密不可分的。

魏彤轩（编译）［14］研究氟橡胶在乙醇汽油中的溶胀和硫化胶厚

度、试验温度之间的关系时发现，随着硫化胶厚度的增加，氟

橡胶溶胀降低；在同一厚度下，温度的升高则会加剧氟橡胶的

体积溶胀。由此可见，影响橡胶材料耐乙醇汽油溶胀性能的因

素比较复杂，在设计配方时需从胶种、产品厚度、使用温度以

及乙醇和汽油的配比等多个角度去综合考虑。3结语乙醇汽油对发动机中金属零部件有一定的腐蚀和磨损，且

随着乙醇含量的增大，乙醇汽油的腐蚀性增加；同时乙醇汽油

可使车用橡塑材料发生溶胀、软化等现象，致使零部件使用寿

命缩短。为保障车辆的正常运行，常通过更换材料、改进生产

工艺、或者在乙醇汽油中加入抗溶胀腐蚀添加剂等方法来解决

或延缓乙醇汽油的腐蚀性和溶胀性。在我国，乙醇汽油的推广是一项战略性的、利国利民的举

措。由于以陈粮转化的途径推广生物质乙醇受限，且纤维素乙

醇的产业化生产技术还不够成熟，另外乙醇汽油在使用过程中

还存在一些亟待解决的其他实际性问题，这些因素均影响乙醇

汽油全面、快速的推广，因此乙醇汽油在我国的推广使用应是

一个循序渐进的过程。参考文献［1］娄志刚.乙醇汽油及其应用性能研究［D］.重庆:重庆大学化学化

工学院,200&（下转第17页）

第49卷第11期孟东，等：胶体金免疫层析试纸条在食品安全检测中的研究进展参考文献17[1] Liu

C

Y,

Jia

Q

J,

Yang

C H,

et

aL

Lateral

Flow

Immunochromatographic

Assay

for

Sensitive

Pesticide

Detection

by

Using

Fe3 O4

Nanoparticle

Aggregates

as

Color

Reagents

[

J

].

Analytical

chemistry,

2011,

83

: 6778-6784.[2]

Putalun

W,

Morinaga

0,

Tanaka

H,

et

aL

Development

of

a

one

step

immunochromatographic

strip

test

for

the

detection

of

nnosides

A

and

药物残留[J].现代食品科技，2011,27(5)

：603-606.[10]

张佳宜，张燕，王硕.胶体金免疫层析法快速检测猪肉及牛奶中

磺胺二甲唸腱残留[J].中国食品学报，2010,10

(1):181-185.[11]

王喜亮，金秀娥，李奎，等.胶体金试纸条半定量检测鸡蛋中磺胺

囉喘残留[J].中国兽医学报，2008,28(8):957-961.[12]

吴广红，何良兴，刘英，等.胶体金免疫层析法快速检测组织样品

中座诺酮类药物残留[J].中国卫生检验杂志，2009,19(刀-1514-

1517.[13]

赖卫华，刘道峰，邓省亮.胶体金免疫层析法检测酱油中黄曲霉

[14]

B

[J].

Phytochem

Anal,

2004,

15(2)

:

112-116.罗晓琴，刘琳，刘文芳，等.乳制品中0-内酰胺类抗生素快速检

测试纸条研制[J].食品工业科技，2012,3(33):309-312.[4]

唐慧林，赵瑜，林松，等.原奶中氨基糖昔类抗生素残留快速检测

试纸条的研制[J].中国卫生检验杂志，2012,22

(4)

：684-687.[5]

张银志，肖利文，杨燕，等.食品中四环素类抗生素金标快速检测

试剂条的研究[J].安徽农业科技，2008,36(27)：

11637-11639.[6]

檀尊社，陆恒，邵伟，等.胶体金免疫层析法快速检测水产品中四

环素类药物残留[J].西北农业学报，2010,19(8):32-37.[7]

王玮，张燕，刘俊伟，等.胶体金免疫渗滤法检测淡水鱼及牛乳中

氯霉素残留[J].现代食品科技，2008

,

24(1)：72-74.[8

]李余动，张少恩，吴志刚，等.胶体金免疫层析法快速检测氯霉素

残留[J].中国食品卫生杂志，2005,17(5)

：416-419.[9]韩静，刘恩梅，王帅，等.胶体金免疫层析法检测食品中的磺胺类[3]

[15]

[16]

[17]

[18]

毒素

Bl

[J].食品与机械,2012,28(1):232-235.邓省亮，赖卫华，许杨.胶体金免疫层析法快速检测黄曲霉毒素

B1

的研究[J].食品科学，2007,28(02)

：232.万宇平，高东微,冯才伟，等.检测三聚氤胺胶体金免疫层析试验

的建立[J].中国乳品工业,2010,

38(10)：

46-51.刘志国，付云洁，房国梁，等.三聚氧胺免疫层析试纸检测方法研

究[J].监督与选择,2008(11):14-17.刘伟，殷玉和，夏振强，等.狂犬病病毒抗体免疫金标检测试纸的

制备及其应用[J].中国兽医科学，2011,41(09):923

-927.曾小军，陈红根.袁建华，等.快速胶体金免疫层析法的建立及其

对血吸虫病的诊断效果[J].中国血吸虫病防治杂志，2005,17(1)

：24-27.(上接第11页)[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

刘鑫，田静，赵梅，等.清洁燃料车用乙醇汽油现状及展望[J].云

南化工,2018

(07):1

-2.李恒宾，靳生盛,郭文彬，等.高原环境汽油机燃用乙醇汽油的适

应性研究[J].车用发动机,2011(04):71-73.王宗廷，张云山，崔新栋，等.车用乙醇汽油金属腐蚀剂的研究

[J].汽车工艺与材料,2006(10)

.23-26.张帅,马瑞瑣，苗波，等.乙醇对增压发动机抗磨损及腐蚀性的试

验分析与研究[J]-小型内燃机与车辆技术,2016,45

(02):82-86.王庆超，刘亚芳,王学义，等.一种燃料汽油用多金属缓蚀剂及制

备方法[P].中国,CN111662755

A.臧杰，张金柱,张德生，等.燃油压力调节器橡胶膜片耐乙醇汽油

实验与测试分析[J].黑龙江工程学院学报(自然科学版),2006,20

(02) -65-67.及测试分析[J].内燃机,2007(02)

：37-3&[9]

崔健，于媛媛,殷红梅，等.乙醇汽油对燃油管路的影响[A].2O1O

中国汽车工程学会年会论文集[C

].北京:机械工业出版社,2010:

171-173.[10]

拓宏兵，何伟，王小莉，等.煤制乙醇汽油对四种橡胶的溶胀性试

验研究[J].当代化工,2018,47(09)

.1840-1843.[11]

佟玲.浅析乙醇汽油在摩托车上的应用[J].摩托车技术,2004

(05)

：14-16.[12]

张永光，刘顺涛,杨国勋，等.车用乙醇汽油的可行性研究[J].炼

[8]

臧杰，张德生,聂玉梅，等.汽车发动机燃油胶管耐乙醇汽油实验油设计,2002,32(09)

；43-45.[13]

宋中勤，李宏，胡海华，等.特种橡胶耐油性能的对比研究[J].特

种橡胶制品,2014,33(02)

：36-38.[14]

魏彤轩编译.氟橡胶在汽油、乙醇混合物中的溶胀与硫化胶厚度

的关系[J].橡胶参考资料,2019(02)

：35-3&