三骨架減震襯套粘接性能的改進(jìn)

何方科，胡余優(yōu)，丁斌煊，李 劍

（建新趙氏科技有限公司，浙江 寧海 315600）

隨著橡膠工業(yè)的不斷發(fā)展，采用橡膠作為原材料的汽車零部件越來越多，為保障車輛行駛安全，對(duì)汽車零部件中橡膠與金屬粘接性能的要求越來越高[1-2]。近些年對(duì)橡膠減震襯套粘接性能進(jìn)行了大量的研究，現(xiàn)已取得了很好的質(zhì)量控制效果[3-10]。但隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層出不窮，新的三骨架減震襯套[11]因中間套外壁橡膠比較薄，在橡膠剝離試驗(yàn)中粘接面附膠率較低。

本工作從粘合劑種類、硫化工藝和橡膠配方設(shè)計(jì)3方面入手對(duì)三骨架減震襯套（以下簡(jiǎn)稱減震襯套）的粘接性能進(jìn)行改進(jìn)，以獲得具有良好粘接性能的減震襯套產(chǎn)品。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要原材料

底涂粘合劑，牌號(hào)TH-P6，美國杜邦公司產(chǎn)品；牌號(hào)CH205，洛德化學(xué)（上海）有限公司產(chǎn)品。面 涂 粘 合 劑，牌 號(hào)TH-OSN-2，MEGUM538和THIXON-520，美國杜邦公司產(chǎn)品；牌號(hào)CH6411，CH6108和CH233X，洛德化學(xué)（上海）有限公司產(chǎn)品。

1.2 天然橡膠（NR）膠料配方

1#配方：NR（3#標(biāo)準(zhǔn)膠，下同） 100，炭黑N330 40，氧化鋅 5，硬脂酸 2，芳烴油 5，防老劑4，石蠟 2，硫黃 2，促進(jìn)劑 1，其他 5。

2#配方：NR 100，炭黑N550 48，氧化鋅5，硬脂酸 2，芳烴油 7，防老劑 4，石蠟 2，硫黃 2，促進(jìn)劑 1，其他 5。

3#配方：NR 100，快壓出炭黑N550 30，炭黑N774 25，氧化鋅 5 ，硬脂酸 2，芳烴油 8，防老劑 4，石蠟 2，硫黃 2，促進(jìn)劑 1，其他 5。

1.3 主要設(shè)備和儀器

Sigma 100型注射成型硫化機(jī)，德國Desma公司產(chǎn)品；TY801-120型襯套壓縮機(jī)，寧波天譽(yù)機(jī)械有限公司產(chǎn)品；GT-7001-LS30型萬能材料試驗(yàn)機(jī)，高鐵檢測(cè)儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 骨架

減震襯套骨架由內(nèi)芯、中間套、外套3部分組成，骨架是鋁基材，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 骨架結(jié)構(gòu)Fig.1 Skeleton structures

骨架表面處理工藝為：內(nèi)芯、中間套、外套→預(yù)脫脂→拋丸→清洗→涂底膠→烘干→涂面膠→烘干→待硫化。

1.4.2 產(chǎn)品硫化

使用Sigma 100型注射成型硫化機(jī)進(jìn)行減震襯套硫化，采用一出一模具。

1.4.3 產(chǎn)品縮徑

使用縮徑機(jī)將成型后的減震襯套直徑從40 mm縮減到38 mm，縮徑后的減震襯套存放24 h后進(jìn)行壓脫測(cè)試。

1.5 性能測(cè)試

采用ASTM D429《橡膠特性 與硬質(zhì)基質(zhì)的粘合性的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》方法B——90°剝離測(cè)試采用粘合劑粘接的橡膠與硬質(zhì)基材剝離粘接面的附膠率。

采用大眾汽車標(biāo)準(zhǔn)PV 3378方法A進(jìn)行減震襯套的粘接破壞測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 粘合劑種類的初步選擇

根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求，將1#配方作為調(diào)試的主配方。橡膠剝離后鋁基材粘接面的附膠率如表1所示，鋁基材粘接面如圖2所示。

表1 橡膠剝離后鋁基材粘接面的附膠率Tab.1 Adhesion rates of bonding surfaces of aluminum substrate after rubber peeling %

圖2 橡膠與鋁基材剝離后的粘接面示意Fig.2 Bonding surfaces of aluminum substrate after rubber peeling

從表1和圖2可見，對(duì)于3種粘合劑組合，與橡膠剝離后鋁基材粘接面的附膠率均為100%，即3種粘合劑與橡膠匹配。結(jié)合成本，考慮粘合劑組合選用TH-P6＋MEGUM538。

2.2 硫化工藝對(duì)減震襯套粘接性能的影響

在橡膠與金屬基材熱硫化粘接過程中，硫化三要素——溫度、時(shí)間、壓力中任何一個(gè)要素選擇不當(dāng)都會(huì)造成橡膠與金屬基材的粘接失效[12-14]。本工作選用TH-P6＋MEGUM538粘合劑組合為研究對(duì)象，研究硫化三要素對(duì)減震襯套粘接性能的影響。因1#配方膠料在注膠壓力15 MPa和硫化溫度155 ℃下的t10為1.75 min，t90為4.83 min，因此選定注膠壓力為15 MPa、硫化溫度為155 ℃、硫化時(shí)間為500 s，再在此基礎(chǔ)工藝上做上、下限驗(yàn)證，具體硫化工藝見表2，對(duì)表2數(shù)據(jù)的透視分析結(jié)果見圖3，破壞后的產(chǎn)品見圖4。

圖3 硫化三要素對(duì)減震襯套粘接性能的影響Fig.3 Effect of three vulcanization elements on bonding properties of shock absorber bushings

圖4 采用不同硫化工藝的減震襯套破壞后圖片F(xiàn)ig.4 Pictures of damaged shock absorber bushings with different vulcanization processes

表2 硫化工藝對(duì)減震襯套粘接性能的影響Tab.2 Effect of vulcanization processes on bonding properties of shock absorber bushings

由表2及圖3和4可見：大注膠壓力和適當(dāng)?shù)牧蚧瘻囟葘?duì)粘接性能有利，但減震襯套的粘接性能仍然不能滿足產(chǎn)品的技術(shù)要求；可以確定的是在注膠壓力為21 MPa、硫化溫度為155 ℃、硫化時(shí)間為500 s時(shí)，減震襯套骨架的附膠率最高。

2.3 膠料配方對(duì)減震襯套粘接性能的影響

通過調(diào)整硫化工藝不能解決減震襯套產(chǎn)品粘接性能差的問題，因此需要對(duì)膠料配方進(jìn)行優(yōu)化[15]。膠料配方對(duì)減震襯套骨架附膠率的影響如表3所示（采用工藝5）。

表3 膠料配方對(duì)減震襯套骨架附膠率的影響Tab.3 Effect of compound formulas on adhesion rates of shock absorber bushing frames %

從表3可以看出，采用含膠率低的3#配方膠料，減震襯套骨架的附膠率明顯增大。

采用不同配方膠料的減震襯套破壞后的圖片見圖5。可以看出，在同等硫化條件下，通過降低膠料含膠率可以不同程度地改善減震襯套破壞后的表面。

圖5 采用不同配方膠料的減震襯套破壞后圖片F(xiàn)ig.5 Pictures of damaged shock absorption bushings with different formula compounds

膠料配方對(duì)減震襯套剛度性能和耐疲勞性能的影響如表4所示。

表4 膠料配方對(duì)減震襯套剛度性能和耐疲勞性能的影響Tab.4 Effect of compound formulas on stiffnesses and fatigue resistances of shock absorber bushings

從表4可以看出，2#和3#配方膠料的減震襯套疲勞后的位移損失大于20%，不滿足產(chǎn)品需求。因此本研究采用1#配方膠料。

2.4 粘合劑對(duì)減震襯套粘接性能的影響

在先確定最佳硫化工藝、再確定優(yōu)化膠料配方后，減震襯套的粘合性能還會(huì)隨粘合劑的變化而變化。通常在減震襯套開發(fā)過程中會(huì)先鎖定膠料配方和硫化工藝，然后選用合適的粘合劑與橡膠匹配。本研究采用1#配方膠料、硫化工藝5，粘合劑組合對(duì)減震襯套骨架附膠率的影響如表5所示。

表5 粘合劑組合對(duì)減震襯套骨架附膠率的影響Tab.5 Effect of adhesive combination on adhesion rates of shock absorber bushing frames %

由表5可見，采用TH-P6＋TH-OSN-2粘合劑組合，減震襯套破壞后骨架的附膠率達(dá)100%，因此本研究粘合劑組合最終選用TH-P6＋TH

OSN-2。

3 結(jié)論

在底涂粘合劑為TH-P6、面涂粘合劑為THOSN-2、采用1#配方膠料、注膠壓力為21 MPa、硫化溫度為155 ℃、硫化時(shí)間為500 s條件下，制得的減震襯套具有良好的粘接性能。