汽车减振胶耐湿热性能的研究

汽车减振胶耐湿热性能的研究

以顺丁橡胶、稀释剂、硫化剂、促进剂、抗氧剂、发泡剂、填料等为原料制备出一种膨胀型汽车减振胶。实验表明，选择合适的稀释剂、发泡剂、填料，可以明显提高减振胶耐湿热性能。

标签：顺丁橡胶；减振胶；发泡剂

汽车减振胶主要用于汽车车门、发动机罩盖和行李箱盖板的装配，用以减少震动，吸收系统噪音，减少系统疲劳和降低部件受损等[1，2]。

汽车经常户外使用，湿热老化是影响汽车使用寿命，特别是减振胶使用寿命的重要因素。减振胶通过加热固化成型，返修困难，要求有较长的使用寿命，因此其耐湿热性能十分重要。

目前，汽车减振胶耐湿热性能的表征主要测试湿热老化后剪切强度[3，4]和吸水性[5～10]。专利《一种耐湿热性能优异的膨胀减振胶》中通过闭孔发泡剂提高耐湿热老化性能，专利《一种低吸水率的膨胀减振胶》中通过添加成膜剂降低吸水率，但这些研究并没有较系统的分析汽车减振胶的耐热性能的影响因素。

本文研究了稀释剂、发泡剂、填料种类和用量等因素对减振胶耐湿热性能的影响，对提高减振胶耐湿热性能，有很好的指导意义。

1 实验部分

1.1 原料

顺丁橡胶，中国石化；增粘剂，自制；硫磺，上海京海化工有限公司；过氧化二异丙苯（DCP），佳通化学有限公司；促进剂、抗氧剂，河南蔚林化工有限公司；液体聚丁二烯PM4，英国昕特玛；邻苯二甲酸二辛酯DOP，杭州大自然有机化工实业有限公司；烷基磺酸苯酯T-50，德国朗盛；乙酰柠檬酸三丁酯ATBC，山东齐鲁增塑剂股份有限公司；发泡剂AC、发泡剂H，江苏雅克化工有限公司；发泡剂TSH，常州市孟达精细化工有限公司；发泡剂OBSH，广州金昌盛科技有限公司；微球发泡剂，阿克苏诺贝尔；重质碳酸钙，上海集伊精细化工有限公司；轻质碳酸钙，江西一环矿产有限公司；纳米活性碳酸钙：上海卓越纳米新材料股份有限公司。

1.2 仪器与设备

电子万能试验机，日本岛津公司；真空捏合机ZH-500，江苏如皋市井上捏合机械厂；强力分散机QL-1100，佛山市金银河智能装配股份有限公司。

1.3 减振胶的制备

将顺丁橡胶、增粘剂和部分稀释剂加入捏合机中，80 ℃捏合3 h，制备成预混料。

将预混料、部分稀释剂、抗氧剂、填料等加入双行星动力混合机，搅拌60 min，转数30 Hz/40 Hz（自转/公转），混合均匀后，再加入硫化剂、促进剂、填料和发泡剂，在5～45 ℃搅拌30 min，转数10 Hz/30 Hz，刮壁后，抽真空搅拌脱泡30 min，转数10 Hz/30 Hz，真空压力控制在-0.09 MPa以上，出料，备用。

基础配方如表1所示。

1.4 性能测试

1.4.1 室温拉伸剪切强度及破坏形式

用庚烷清洗干净镀锌钢片（100 mm×25 mm×2.0 mm），晾干30 min，在防锈油中浸泡2 min，取出后竖直悬挂30 min，竖直立于滤纸上2 min，备用。

在清洗涂油的镀锌钢片上固定垫片（PTFE垫片厚2 mm），在垫片之间施胶，装配钢片使胶液均匀粘附于2试片之间，使用长尾夹固定钢片。冷轧钢片尺寸、粘胶方式见图1。

试片涂胶后应水平放置，在烘箱中按180 ℃/30 min进行固化。冷却后，取出长尾夹，将试片上的残胶清除掉。试板在（23±2）℃放置0.5 h后备用。

按照GB/T 7124—2008，在（23±2）℃测试拉伸剪切强度，并观察破坏形式。

1.4.2 湿热老化后拉伸剪切强度及破坏形式

按照1.4.1的方法将镀锌钢片进行预处理、装配固定和固化。

用塑料薄膜封口机制作聚乙烯袋，按照180 mm×500 mm的尺寸要求以及（45±5）g的质量要求切割和称量医用脱脂棉。将首批试样放置在脱脂棉前1/3的长度上，将随后的1/3脱脂棉折拢在试件上，放第2批试样，并将剩下的1/3脱脂棉覆盖上，将整体放入聚乙烯袋中。加入脱脂棉10倍量的去离子水，将水均匀分摊开，最大限度的挤出空气，并用手将袋子抚平用塑料薄膜封口机封闭聚乙烯袋，再整体放入第2个聚乙烯袋中，并用封口机封闭。

将试样在70 ℃放置21 d后，从脱脂棉中取出试样，10 min内放置于（-20±2）℃的条件下，2 h后取出试样，4 h内按照1.4.1的方法进行拉伸剪切强度及破坏形式测试。

1.4.3 吸水性

（1）取3个试样板和1个对比板，2者均为同样大小的涂油ZES优质钢板：用天平称量试样板和对比板的皮重，对每个试样板的质量为M0。

（2）在试样板上涂减振胶制作试样（施胶尺寸为90 mm×90 mm×2 mm），180 ℃/30 min烘烤固化。注：对比板表面进行与试样板相同的涂油处理，但不涂减振胶，180 ℃/30 min烘烤。

（3）称试样板和试样的质量，即浸入前每个试样的质量为M1，浸入前的对比板质量为m1。

（4）将样板和试样完全浸入恒温为（55±2）℃恒温槽中10 d。注：对于60 L的浴槽，样板数限制在30个。

（5）让其沥水10 min并用滤纸揩拭之后，再次称其质量，即浸渍后的每个试样的质量为M2，浸渍后的对比板质量为m2。

（6）吸水性的计算

2 结果与讨论

2.1 稀释剂对胶粘剂耐湿热性能和吸水性的影响

选择不同稀释剂，研究其对胶粘剂耐湿热性能的影响，见表2。

从表2可以看出，不同稀释剂种类和用量对胶粘剂耐湿热性能影响较大，耐湿热性能由好到差分别是PM4、ATBC、T-50、DOP。PM4为液体聚丁二烯，为活性稀释剂，参与硫化，同时其极性小，憎水性能优异，耐湿热性能较好，在湿热老化过程中，减振胶进一步硫化，当湿热老化对胶样性能影响较小时，就可能表现为强度上升的现象；ATBC高度耐水解，耐热、耐光、耐低温性能优异，能增加对金属的粘接力，即使长期暴露在水中，粘接力不减弱，在湿热条件下，性能保持较好；T-50和DOP非活性稀释剂，耐水耐湿热较差。因此，活性稀释剂有助于提高耐湿热老化性能。2.2 发泡剂对胶粘剂耐湿热性能的影响

分别选择发泡剂AC、发泡剂H、发泡剂TSH、发泡剂OBSH、微球发泡剂，研究其对胶粘剂耐湿热性能的影响，见表3。

从表3可以看出，5种发泡剂对胶粘剂耐湿热后的剪切强度和破坏形式影响较小，而对吸水性的影响较大，其中微球发泡剂效果最好。这是因为微球发泡剂通过微球膨胀发泡，形成完全闭孔结构，结构紧凑，吸水性最低；其他化学发泡剂通过加热分解出不同气体进行发泡，不同气体和气体的产生量形成的泡孔结构有所不同，闭孔结构和开孔结构的比例不同（可通过显微镜观察胶样截面气孔结构），导致吸水性的差异。

2.3 填料对胶粘剂耐湿热性能的影响