汽車減振膠耐濕熱性能的研究

李偉紅，彭仁貴，韓勝利，王爭業，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，王爭業，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、促進劑、抗氧劑、發泡劑、填料等為原料制備出一種膨脹型汽車減振膠。實驗表明，選擇合適的稀釋劑、發泡劑、填料，可以明顯提高減振膠耐濕熱性能。

順丁橡膠；減振膠；發泡劑

汽車減振膠主要用于汽車車門、發動機罩蓋和行李箱蓋板的裝配，用以減少震動，吸收系統噪音，減少系統疲勞和降低部件受損等［1，2］。

汽車經常戶外使用，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試濕熱老化后剪切強度［3，4］和吸水性［5～10］。專利《一種耐濕熱性能優異的膨脹減振膠》中通過閉孔發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、發泡劑、填料種類和用量等因素對減振膠耐濕熱性能的影響，對提高減振膠耐濕熱性能，有很好的指導意義。

1 實驗部分

1.1 原料

順丁橡膠，中國石化；增粘劑，自制；硫磺，上海京海化工有限公司；過氧化二異丙苯（DCP），佳通化學有限公司；促進劑、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，杭州大自然有機化工實業有限公司；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；發泡劑AC、發泡劑H，江蘇雅克化工有限公司；發泡劑TSH，常州市孟達精細化工有限公司；發泡劑OBSH，廣州金昌盛科技有限公司；微球發泡劑，阿克蘇諾貝爾；重質碳酸鈣，上海集伊精細化工有限公司；輕質碳酸鈣，江西一環礦產有限公司；納米活性碳酸鈣：上海卓越納米新材料股份有限公司。

1.2 儀器與設備

電子萬能試驗機，日本島津公司；真空捏合機ZH-500，江蘇如皋市井上捏合機械廠；強力分散機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中，80 ℃捏合3 h，制備成預混料。

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

基礎配方如表1所示。

表1 配方Tab.1 Formulation

1.4 性能測試

1.4.1 室溫拉伸剪切強度及破壞形式

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

試片涂膠后應水平放置，在烘箱中按180 ℃/30 min進行固化。冷卻后，取出長尾夾，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）℃測試拉伸剪切強度，并觀察破壞形式。

1.4.2 濕熱老化后拉伸剪切強度及破壞形式

按照1.4.1的方法將鍍鋅鋼片進行預處理、裝配固定和固化。

用塑料薄膜封口機制作聚乙烯袋，按照180 mm×500 mm的尺寸要求以及（45±5）g的質量要求切割和稱量醫用脫脂棉。將首批試樣放置在脫脂棉前1/3的長度上，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，將水均勻分攤開，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封閉聚乙烯袋，再整體放入第2個聚乙烯袋中，并用封口機封閉。

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

1.4.3 吸水性

（1）取3個試樣板和1個對比板，2者均為同樣大小的涂油ZES優質鋼板：用天平稱量試樣板和對比板的皮重，對每個試樣板的質量為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：對比板表面進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量，即浸入前每個試樣的質量為M1，浸入前的對比板質量為m1。

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

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

（6）吸水性的計算

其中，m1=對比板浸入前的質量，g；m2=對比板浸入后的質量，g；M0=試樣板質量，g；M1=試樣板+粘結劑浸入前質量，g；M2=試板板+粘結劑浸入后質量，g。

如果m2-m1＜0.01 g，在計算時可不予考慮。

2 結果與討論

2.1 稀釋劑對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，同時其極性小，憎水性能優異，耐濕熱性能較好，在濕熱老化過程中，減振膠進一步硫化，當濕熱老化對膠樣性能影響較小時，就可能表現為強度上升的現象；ATBC高度耐水解，耐熱、耐光、耐低溫性能優異，能增加對金屬的粘接力，即使長期暴露在水中，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 發泡劑對膠粘劑耐濕熱性能的影響

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

從表3可以看出，5種發泡劑對膠粘劑耐濕熱后的剪切強度和破壞形式影響較小，而對吸水性的影響較大，其中微球發泡劑效果最好。這是因為微球發泡劑通過微球膨脹發泡，形成完全閉孔結構，結構緊湊，吸水性最低；其他化學發泡劑通過加熱分解出不同氣體進行發泡，不同氣體和氣體的產生量形成的泡孔結構有所不同，閉孔結構和開孔結構的比例不同（可通過顯微鏡觀察膠樣截面氣孔結構），導致吸水性的差異。

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

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

2.3 填料對膠粘劑耐濕熱性能的影響

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

表4 不同填料對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碳酸鈣或輕質碳酸鈣，能減少水汽的侵入，提高耐濕熱老化性能。

3 結語

1）非極性活性稀釋劑參與膠粘劑的硫化反應，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，耐濕熱老化性能和吸水率性能最優；

2）文中的幾種發泡劑對膠粘劑耐濕熱后的剪切強度和破壞形式的影響較小，而對吸水性的影響較大，其中微球發泡劑通過微球膨脹發泡，形成封閉泡孔結構，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，耐濕熱老化性能和吸水率性能最優。

［1］周一兵.汽車粘接劑密封膠應用手冊［M］.北京:中國石化出版社，2003.

［2］王家勇，李健民.HT-805減震緩沖膠在汽車生產中的應用［J］.粘接，2001，22（8）:35-36.

［3］楊純兒.高性能減震橡膠耐熱氧老化性能的研究［J］.合成材料老化與應用，2004，6:10-13.

［4］張經盛.橡膠濕熱老化試驗的研究［J］.老化與應用，1994，1:3-10.

［5］張樹永，羅小雯，李善.環氧樹脂的吸水研究［J］.化學通報，1997，8:31-35.

［6］HAN S O，DRZAL L T.Water absorption effects on hydrophilicpolymermatrixof carboxyl functionalizedglucose resin and epoxy resin

［J］.European Polymer Journal，2003，39（9）:1791-1799.

［7］GONON P，PHAM HONG T，LESAINT O，et al.Influence of high levels of water absorption on the resistivity and dielectric permittivity of e p o x y c o m p o s i t e s［J］.P o l y m e r Testing，2005，24（6）:799-804.

［8］美國材料與試驗協會.密封劑〈丁二烯橡膠〉（填縫料）吸水率的測定的標準試驗方法［J］. 國外標準，2002.

［9］黨保軍.低吸水率水下用橡膠零件［P］.中國專利:CN102993483A，2013.

［10］袁挺，韓勝利，等.一種低吸水率的膨脹減振膠［P］.中國專利:CN103834331A，2014.

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：高分子材料科學與工程。E-mail：liweihong@huitian.net.cn。