汽車減振膠耐濕熱性能的研究

李偉紅，彭仁貴，韓勝利，王爭(zhēng)業(yè)，趙勇剛（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄陽 441057）

汽車減振膠耐濕熱性能的研究

李偉紅，彭仁貴，韓勝利，王爭(zhēng)業(yè)，趙勇剛
（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄陽 441057）

以順丁橡膠、稀釋劑、硫化劑、促進(jìn)劑、抗氧劑、發(fā)泡劑、填料等為原料制備出一種膨脹型汽車減振膠。實(shí)驗(yàn)表明，選擇合適的稀釋劑、發(fā)泡劑、填料，可以明顯提高減振膠耐濕熱性能。

順丁橡膠；減振膠；發(fā)泡劑

汽車減振膠主要用于汽車車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋和行李箱蓋板的裝配，用以減少震動(dòng)，吸收系統(tǒng)噪音，減少系統(tǒng)疲勞和降低部件受損等［1，2］。

汽車經(jīng)常戶外使用，濕熱老化是影響汽車使用壽命，特別是減振膠使用壽命的重要因素。減振膠通過加熱固化成型，返修困難，要求有較長(zhǎng)的使用壽命，因此其耐濕熱性能十分重要。

目前，汽車減振膠耐濕熱性能的表征主要測(cè)試濕熱老化后剪切強(qiáng)度［3，4］和吸水性［5～10］。專利《一種耐濕熱性能優(yōu)異的膨脹減振膠》中通過閉孔發(fā)泡劑提高耐濕熱老化性能，專利《一種低吸水率的膨脹減振膠》中通過添加成膜劑降低吸水率，但這些研究并沒有較系統(tǒng)的分析汽車減振膠的耐熱性能的影響因素。

本文研究了稀釋劑、發(fā)泡劑、填料種類和用量等因素對(duì)減振膠耐濕熱性能的影響，對(duì)提高減振膠耐濕熱性能，有很好的指導(dǎo)意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

順丁橡膠，中國石化；增粘劑，自制；硫磺，上海京?；び邢薰?；過氧化二異丙苯（DCP），佳通化學(xué)有限公司；促進(jìn)劑、抗氧劑，河南蔚林化工有限公司；液體聚丁二烯PM4，英國昕特瑪；鄰苯二甲酸二辛酯DOP，杭州大自然有機(jī)化工實(shí)業(yè)有限公司；烷基磺酸苯酯T-50，德國朗盛；乙酰檸檬酸三丁酯ATBC，山東齊魯增塑劑股份有限公司；發(fā)泡劑AC、發(fā)泡劑H，江蘇雅克化工有限公司；發(fā)泡劑TSH，常州市孟達(dá)精細(xì)化工有限公司；發(fā)泡劑OBSH，廣州金昌盛科技有限公司；微球發(fā)泡劑，阿克蘇諾貝爾；重質(zhì)碳酸鈣，上海集伊精細(xì)化工有限公司；輕質(zhì)碳酸鈣，江西一環(huán)礦產(chǎn)有限公司；納米活性碳酸鈣：上海卓越納米新材料股份有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

電子萬能試驗(yàn)機(jī)，日本島津公司；真空捏合機(jī)ZH-500，江蘇如皋市井上捏合機(jī)械廠；強(qiáng)力分散機(jī)QL-1100，佛山市金銀河智能裝配股份有限公司。

1.3 減振膠的制備

將順丁橡膠、增粘劑和部分稀釋劑加入捏合機(jī)中，80 ℃捏合3 h，制備成預(yù)混料。

將預(yù)混料、部分稀釋劑、抗氧劑、填料等加入雙行星動(dòng)力混合機(jī)，攪拌60 min，轉(zhuǎn)數(shù)30 Hz/40 Hz（自轉(zhuǎn)/公轉(zhuǎn)），混合均勻后，再加入硫化劑、促進(jìn)劑、填料和發(fā)泡劑，在5～45 ℃攪拌30 min，轉(zhuǎn)數(shù)10 Hz/30 Hz，刮壁后，抽真空攪拌脫泡30 min，轉(zhuǎn)數(shù)10 Hz/30 Hz，真空壓力控制在-0.09 MPa以上，出料，備用。

基礎(chǔ)配方如表1所示。

表1 配方Tab.1 Formulation

1.4 性能測(cè)試

1.4.1 室溫拉伸剪切強(qiáng)度及破壞形式

用庚烷清洗干凈鍍鋅鋼片（100 mm×25 mm×2.0 mm），晾干30 min，在防銹油中浸泡2 min，取出后豎直懸掛30 min，豎直立于濾紙上2 min，備用。

在清洗涂油的鍍鋅鋼片上固定墊片（PTFE墊片厚2 mm），在墊片之間施膠，裝配鋼片使膠液均勻粘附于2試片之間，使用長(zhǎng)尾夾固定鋼片。冷軋鋼片尺寸、粘膠方式見圖1。

圖1 試件尺寸和粘膠方式Fig.1 Specimen size and assemblying way

試片涂膠后應(yīng)水平放置，在烘箱中按180 ℃/30 min進(jìn)行固化。冷卻后，取出長(zhǎng)尾夾，將試片上的殘膠清除掉。試板在（23±2）℃放置0.5 h后備用。

按照GB/T 7124—2008，在（23±2）℃測(cè)試?yán)旒羟袕?qiáng)度，并觀察破壞形式。

1.4.2 濕熱老化后拉伸剪切強(qiáng)度及破壞形式

按照1.4.1的方法將鍍鋅鋼片進(jìn)行預(yù)處理、裝配固定和固化。

用塑料薄膜封口機(jī)制作聚乙烯袋，按照180 mm×500 mm的尺寸要求以及（45±5）g的質(zhì)量要求切割和稱量醫(yī)用脫脂棉。將首批試樣放置在脫脂棉前1/3的長(zhǎng)度上，將隨后的1/3脫脂棉折攏在試件上，放第2批試樣，并將剩下的1/3脫脂棉覆蓋上，將整體放入聚乙烯袋中。加入脫脂棉10倍量的去離子水，將水均勻分?jǐn)傞_，最大限度的擠出空氣，并用手將袋子撫平用塑料薄膜封口機(jī)封閉聚乙烯袋，再整體放入第2個(gè)聚乙烯袋中，并用封口機(jī)封閉。

將試樣在70 ℃放置21 d后，從脫脂棉中取出試樣，10 min內(nèi)放置于（-20±2）℃的條件下，2 h后取出試樣，4 h內(nèi)按照1.4.1的方法進(jìn)行拉伸剪切強(qiáng)度及破壞形式測(cè)試。

1.4.3 吸水性

（1）取3個(gè)試樣板和1個(gè)對(duì)比板，2者均為同樣大小的涂油ZES優(yōu)質(zhì)鋼板：用天平稱量試樣板和對(duì)比板的皮重，對(duì)每個(gè)試樣板的質(zhì)量為M0。

（2）在試樣板上涂減振膠制作試樣（施膠尺寸為90 mm×90 mm×2 mm），180 ℃/30 min烘烤固化。注：對(duì)比板表面進(jìn)行與試樣板相同的涂油處理，但不涂減振膠，180 ℃/30 min烘烤。

（3）稱試樣板和試樣的質(zhì)量，即浸入前每個(gè)試樣的質(zhì)量為M1，浸入前的對(duì)比板質(zhì)量為m1。

（4）將樣板和試樣完全浸入恒溫為（55±2）℃恒溫槽中10 d。注：對(duì)于60 L的浴槽，樣板數(shù)限制在30個(gè)。

（5）讓其瀝水10 min并用濾紙揩拭之后，再次稱其質(zhì)量，即浸漬后的每個(gè)試樣的質(zhì)量為M2，浸漬后的對(duì)比板質(zhì)量為m2。

（6）吸水性的計(jì)算

其中，m1=對(duì)比板浸入前的質(zhì)量，g；m2=對(duì)比板浸入后的質(zhì)量，g；M0=試樣板質(zhì)量，g；M1=試樣板+粘結(jié)劑浸入前質(zhì)量，g；M2=試板板+粘結(jié)劑浸入后質(zhì)量，g。

如果m2-m1＜0.01 g，在計(jì)算時(shí)可不予考慮。

2 結(jié)果與討論

2.1 稀釋劑對(duì)膠粘劑耐濕熱性能和吸水性的影響

選擇不同稀釋劑，研究其對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響，見表2。

從表2可以看出，不同稀釋劑種類和用量對(duì)膠粘劑耐濕熱性能影響較大，耐濕熱性能由好到差分別是PM4、ATBC、T-50、DOP。PM4為液體聚丁二烯，為活性稀釋劑，參與硫化，同時(shí)其極性小，憎水性能優(yōu)異，耐濕熱性能較好，在濕熱老化過程中，減振膠進(jìn)一步硫化，當(dāng)濕熱老化對(duì)膠樣性能影響較小時(shí)，就可能表現(xiàn)為強(qiáng)度上升的現(xiàn)象；ATBC高度耐水解，耐熱、耐光、耐低溫性能優(yōu)異，能增加對(duì)金屬的粘接力，即使長(zhǎng)期暴露在水中，粘接力不減弱，在濕熱條件下，性能保持較好；T-50和DOP非活性稀釋劑，耐水耐濕熱較差。因此，活性稀釋劑有助于提高耐濕熱老化性能。

2.2 發(fā)泡劑對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響

分別選擇發(fā)泡劑AC、發(fā)泡劑H、發(fā)泡劑TSH、發(fā)泡劑OBSH、微球發(fā)泡劑，研究其對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響，見表3。

從表3可以看出，5種發(fā)泡劑對(duì)膠粘劑耐濕熱后的剪切強(qiáng)度和破壞形式影響較小，而對(duì)吸水性的影響較大，其中微球發(fā)泡劑效果最好。這是因?yàn)槲⑶虬l(fā)泡劑通過微球膨脹發(fā)泡，形成完全閉孔結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，吸水性最低；其他化學(xué)發(fā)泡劑通過加熱分解出不同氣體進(jìn)行發(fā)泡，不同氣體和氣體的產(chǎn)生量形成的泡孔結(jié)構(gòu)有所不同，閉孔結(jié)構(gòu)和開孔結(jié)構(gòu)的比例不同（可通過顯微鏡觀察膠樣截面氣孔結(jié)構(gòu)），導(dǎo)致吸水性的差異。

表2 不同稀釋劑對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響Tab.2 Effect of different thinners on wet-heat resistance

表3 不同發(fā)泡劑對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響Tab.3 Effect of different foaming agents on wet-heat resistance

2.3 填料對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響

選擇同等重量不同種類填料進(jìn)行配合使用，研究其對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響，見表4。

表4 不同填料對(duì)膠粘劑耐濕熱性能的影響Tab.4 Effect of different fillers on wet-heat resistance

從表4可以看出，使用表面處理的疏水性填料納米活性碳酸鈣比使用親水的重質(zhì)碳酸鈣或輕質(zhì)碳酸鈣，能減少水汽的侵入，提高耐濕熱老化性能。

3 結(jié)語

1）非極性活性稀釋劑參與膠粘劑的硫化反應(yīng)，且有憎水性，有助于提高耐濕熱老化性能和降低吸水性，全部使用非極性活性稀釋劑時(shí)，耐濕熱老化性能和吸水率性能最優(yōu)；

2）文中的幾種發(fā)泡劑對(duì)膠粘劑耐濕熱后的剪切強(qiáng)度和破壞形式的影響較小，而對(duì)吸水性的影響較大，其中微球發(fā)泡劑通過微球膨脹發(fā)泡，形成封閉泡孔結(jié)構(gòu)，有助于降低吸水性，效果最好；

3）疏水性填料比親水性填料更有利于提高耐濕熱老化性能和降低吸水性，全部使用非極性活性稀釋劑時(shí)，耐濕熱老化性能和吸水率性能最優(yōu)。

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Study on wet-heat resistance of anti flutter adhesive for automobiles

LI Wei-Hong， PENG Ren-Gui，HAN Sheng-Li， WANG Zheng-ye， ZHAO Yong-gang
（Hubei Huitian New Material Co.， Ltd.， Xiangyang， Hubei 441057， China）

An anti flutter adhesive for automobiles was prepared using the butadiene rubber， thinner， curing agent，promoting agent， antioxidant agent， foaming agent， filler， etc. The results showed that the wet-heat resistance of the anti flutter adhesive for antomobiles can be significantly improved through choosing appropriate thinner，foaming agent and filler.

butadiene rubber； anti flutter adhesive； foaming agent.

TQ437

A

1001-5922（2015）12-0052-04

2015-08-25

李偉紅（1981-），男。研究方向：高分子材料科學(xué)與工程。E-mail：liweihong@huitian.net.cn。