補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂對(duì)密封條接角膠變色問(wèn)題的影響研究

吳桂龍，鮑作棟，胡崢嶸，金英淑

（建新趙氏科技有限公司，浙江 寧波 315000）

汽車(chē)密封條使用的橡膠原材料主要為三元乙丙橡膠（EPDM），其利用了EPDM耐候性能優(yōu)異、彈性衰減小、耐臭氧和耐紫外線的特點(diǎn)。接角接合是汽車(chē)密封條生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能將不同形狀的斷面部件連接成一件成品密封條。根據(jù)不同產(chǎn)品的要求，可以開(kāi)發(fā)出一系列硬度和流動(dòng)性各異的EPDM密封條接角膠配方，以滿足設(shè)備和工藝的要求。密封條接角膠通常采用注射或者模壓的生產(chǎn)工藝，因此接角膠需具有更好的流動(dòng)性，從而保證膠料在注射硫化的過(guò)程中能夠順利成型和脫模。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)高硬度（邵爾A型硬度＞80度）的接角膠接角完畢后，在常溫停放3～4 d后膠料表面出現(xiàn)泛藍(lán)然后變花的現(xiàn)象，成為影響密封條品質(zhì)的一個(gè)重大問(wèn)題。文獻(xiàn)中對(duì)于汽車(chē)密封條表面的研究主要集中在擠出膠，且多研究膠條在陽(yáng)光下暴曬或者氙燈條件下的變色現(xiàn)象[1-4]。對(duì)于泛藍(lán)問(wèn)題，普遍認(rèn)為是爐法炭黑（pH值一般為8.0～10.5）大量應(yīng)用時(shí)導(dǎo)致密封條表面泛藍(lán)[5]。實(shí)踐證明，當(dāng)生膠、炭黑和油等原材料種類(lèi)以及硫化工藝相同的條件下，高硬度混煉膠由于炭黑比例更高，更易出現(xiàn)泛藍(lán)問(wèn)題，而邵爾A型硬度為75度的膠料不存在這個(gè)問(wèn)題。植物油改性酚醛樹(shù)脂作為補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂目前在橡膠領(lǐng)域獲得越來(lái)越多的應(yīng)用[6-8]。

在橡膠色差測(cè)試中，a值代表色彩的紅綠程度，而b值代表的是黃藍(lán)程度，德國(guó)大眾汽車(chē)公司對(duì)于密封條光澤度和顏色的要求為b值不大于0.5?；谏顪y(cè)試，本工作通過(guò)在高硬度汽車(chē)密封條配方中加入不同用量的補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂，在保證硬度不變的條件下，研究補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂對(duì)密封條接角膠色差值的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

EPDM，牌號(hào)K3960Q，阿朗新科高性能彈性體（常州）有限公司產(chǎn)品；牌號(hào)9720，日本三井株式會(huì)社產(chǎn)品。炭黑HS45，歐勵(lì)友碳材料有限公司產(chǎn)品。炭黑N990，東海碳素有限公司產(chǎn)品。氧化鋅、聚乙二醇（PEG-4000）和分散劑RL-10，上海銳巴新材料科技有限公司產(chǎn)品。填充劑Z-86，德國(guó)HOFFMANN公司產(chǎn)品。石蠟油，牌號(hào)1535，寧波漢圣化工有限公司產(chǎn)品。補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂，牌號(hào)SP6600，上海奇迎高分子材料有限公司產(chǎn)品。硫黃和促進(jìn)劑，寧波艾克姆新材料有限公司產(chǎn)品。

1.2 配方

試驗(yàn)配方以保證膠料硬度不變?yōu)樵瓌t進(jìn)行組分用量調(diào)整，具體組分和用量如表1所示。

表1 試驗(yàn)配方 份

1.3 主要設(shè)備和儀器

XK-200型開(kāi)煉機(jī)，大連橡膠塑料機(jī)械有限公司產(chǎn)品；Farrel K1型3.5 L密煉機(jī)，美國(guó)法雷爾公司產(chǎn)品；MD-2000A型無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，中國(guó)臺(tái)灣高鐵科技股份有限公司產(chǎn)品；MV-2000型智能門(mén)尼粘度儀，無(wú)錫蠡園電子化工設(shè)備有限公司產(chǎn)品；NH300型色差儀，柯尼卡美能達(dá)控股公司產(chǎn)品；XLB-300R型橡膠注射機(jī)和XLB-30型平板硫化機(jī)，余姚華泰橡塑機(jī)械有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

一段混煉在密煉機(jī)中進(jìn)行，密煉室初始溫度為65 ℃，轉(zhuǎn)速為45 r·min-1，混煉工藝為：生膠→氧化鋅、硬脂酸→聚乙二醇、分散劑RL-10→炭黑HS45/N990、石蠟油、填充劑Z-86→排氣（120 ℃）→清掃→排膠（140 ℃）。

二段混煉在開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行，混煉工藝為：一段混煉膠→左右各割刀2次→加入硫化體系、吸濕劑→左右各割刀3次→薄通1次→打三角包3次→打卷3次→出片。

混煉膠一部分停放12 h后在平板硫化機(jī)上進(jìn)行硫化，硫化條件為180 ℃×5 min；另一部分采用注射機(jī)注射硫化成為接角試樣，用于色差儀的色差和光澤度測(cè)試，注射硫化條件為225 ℃×90 s。

1.5 性能測(cè)試

膠料的物理性能按照德國(guó)大眾汽車(chē)公司的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TL 52704—2013《車(chē)身密封條材料要求》進(jìn)行測(cè)試。

樣品色差按照ISO 2813：2014《涂料和清漆20°，60°以及85°時(shí)光澤度的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)注射硫化的接角試樣在電腦色差儀上進(jìn)行測(cè)試并且每周測(cè)試一遍，連續(xù)測(cè)試5周。

2 結(jié)果與討論

2.1 硫化特性

混煉膠的硫化特性如表2所示。

表2 混煉膠的硫化特性

從表2可以看出：在混煉膠硬度一致的條件下，隨著補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂用量的增大，混煉膠門(mén)尼粘度逐漸降低，F(xiàn)L和Fmax均呈下降趨勢(shì)，硫化速度逐漸加快。

2.2 物理性能

硫化膠的物理性能如表3所示。

表3 硫化膠的物理性能

從表3可以看出，隨著補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂用量的增大，硫化膠的100%定伸應(yīng)力和拉伸強(qiáng)度逐漸降低，拉斷伸長(zhǎng)率和撕裂強(qiáng)度得到大幅度提升。

2.3 色差

接角試樣表面b值及其變化率[（b值－初始b值）/初始b值]隨存放時(shí)間的變化分別如圖1和2所示。色差測(cè)試中的b值代表試樣表面顏色的黃藍(lán)值，b值為負(fù)表示偏藍(lán)，數(shù)值越小，則顏色越偏向藍(lán)色。

從圖1和2可以看出：添加0，5，10份補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂的接角試樣初始b值基本一致，而加入15份補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂的接角試樣初始b值明顯增大，說(shuō)明試樣的泛藍(lán)程度明顯降低；隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，添加0，5，10份補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂的接角試樣泛藍(lán)程度明顯加大且在第21 d時(shí)b值基本達(dá)到最小值，b值變化率分別為83.46%，70.31%和30.43%。

接角試樣表面a值隨存放時(shí)間的變化如圖3所示，光澤度L值隨存放時(shí)間的變化如圖4所示。a值代表試樣表面顏色的紅綠值，a值為正表示偏紅，數(shù)值越大，表明越偏向紅色；光澤度L值越大，表明反光的效果越差，即試樣越趨向啞光。

從圖3可以看出，4個(gè)試樣的表面a值都基本在中值，且隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，a值變化不大。

從圖4可以看出，隨著補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂用量的增大，試樣表面L值增大，說(shuō)明啞光效果更好，且隨著存放時(shí)間的延長(zhǎng)，L值變化不大。

3 結(jié)論

（1）補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂能提高膠料的硬度，在相同膠料硬度下可減小炭黑的用量。

（2）隨著補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂用量的增大，混煉膠的門(mén)尼粘度下降，硫化速度明顯加快，硫化膠的拉伸強(qiáng)度有所降低，但撕裂強(qiáng)度大幅度提升。

（3）補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂的加入可有效抑制高硬度密封條接角膠的泛藍(lán)現(xiàn)象，當(dāng)補(bǔ)強(qiáng)樹(shù)脂用量為15份時(shí)，接角膠表面泛藍(lán)的問(wèn)題基本得到解決。