淺談乘用車用EPDM密封條老化與防治

關建民，汪偉君，盛曉，陸沖

(1.申雅密封件有限公司技術中心，上海201712；2.華東理工大學 材料科學與工程學院，上海200237)

淺談乘用車用EPDM密封條老化與防治

Aging prevention of EPDM sealing strip for passenger car

關建民1，汪偉君1，盛曉1，陸沖*2

(1.申雅密封件有限公司技術中心，上海201712；2.華東理工大學 材料科學與工程學院，上海200237)

乘用車密封條老化不僅影響美感，而且影響密封性能，所以越來越被重視。本文介紹了EPDM密封條老化現象、老化機理及密封條老化防治方法探討。

EPDM；密封條；老化；防治

汽車制造業作為我國國民經濟支柱產業，產銷量連續7年位居全球第一，成為世界第一汽車產銷大國，如表1所示，轎車已走向越來越多的家庭，成為了人們生活的一部分。

表1 我國歷年汽車產銷量

1 密封條老化現象

乘用車密封條是汽車的重要零部件之一，廣泛用于車門、車窗、車身、天窗、發動機箱和后備(行李)箱等部位，具有隔音、防塵、防滲水和減震的功能，保持和維護車內小環境，從而起著對車內乘員、機電裝置和附屬物品的重要保護作用。隨著汽車工業的發展，密封條的美觀、環保、舒適功能的重要性日益凸現。國外汽車業已將安裝在汽車各部位的密封系統(稱為汽車密封系統)進行專門的研究和開發，其重要性正在日益受到人們的關注。目前，汽車密封條材料大部分都是采用EPDM作為主要原料。

密封條在使用過程中經常受光、熱、氧和化學介質等外界因素的作用，特別在高溫天氣，長時間暴曬在太陽光下，其表面溫度高達60～70。C，并受紫外線劇烈照射，其表面最初會發生細微的變色，長期使用最終會慢慢發展擴大，產生明顯變色，嚴重時呈赤褐色，并且還會造成密封條表面開裂、噴霜、粉化等，使密封條性能變劣，失去彈性、強度，甚至發生密封條老化破損。不僅影響密封條美感，而且影響密封性能，導致車廂出現漏水現象、加大風噪、引起車身銹蝕。

2 EPDM密封條老化機理

三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯以及非共軛二烯烴的三元共聚物，簡稱EPDM。EPDM主鏈是完全飽和的，非共軛二烯烴的引入，使其支鏈帶有不飽和雙鍵，便于EPDM硫化反應。二烯烴主要為乙叉降冰片烯（ENB）、雙環戊二烯（DCPD）。

密封條氣候老化通常在光、熱、氧條件下發生，其性能變劣是高分子結構變化的結果。老化符合自動催化氧化的老化機理，氧化的主要產物是氫過氧化物，是自動催化起作用的主要物質，其簡單過程如下：

鏈引發：RH在熱（包括光、高能輻射等）、氧（或臭氧）作用下產生R?或RO2?自由基

鏈增長：R?+O2→RO2?

RO2?+RH →ROOH +R?

鏈終止：2R?→R- R

RO2?+R?→ROOR

2 RO2?→ROOR+O2

其中RH為高分子化合物。

在上述老化過程中，EPDM老化主要來源于二方面，其一是EPDM主鏈β—斷裂，其二是由于二烯烴引入，硫化反應殘余的不飽和雙鍵。老化反應在老化初始階段主要是鏈斷裂反應，表現為橡膠表面發黏、變色等；隨著老化進行，交聯占主導，表現為橡膠變硬、脆化、力學性能喪失等。

3 密封條老化防治方法探討

影響橡膠老化因素很多，如氧、臭氧、熱、光、受力等，EPDM密封條老化防治措施從下面幾方面考慮。

3.1 從原材料考慮

EPDM第三單體主要ENB、DCPD，VNB是ENB的異構體，2009年帝斯曼公司高VNB質量分數的EPDM產品正式商業化，其VNB質量分數為0.03。據介紹相同第三單體質量分數的EPDM膠料硫化速度和硫化程度排列次序為VNB＞ENB＞DCPD。另外，由于VNB的不飽和雙鍵位于側掛基團末端，空間位阻效應比不飽和雙鍵位于側掛基團內側的ENB和沒有側掛末端不飽和雙鍵的DCPD小，更容易進行交聯反應，交聯效率高、交聯密度大，不飽和雙鍵殘余量少。由于不飽和雙鍵鍵能低，殘余不飽和雙鍵更易老化反應，因此采用高VNB質量分數的EPDM更具有優越耐老化性能。且高VNB的EPDM具有獨特高支化結構，填料填充量高，抗坍塌性好，尤其適合密封條、膠管等要求尺寸穩定性好的擠出產品生產。因此，高VNB-EPDM具有硫化速度快、耐老化性能好等優點，也有利于提高密封條耐氣候老化性能。

3.2 從配方設計考慮

配方設計是否合理、不同硫化體系、防護體系是影響對密封條氣候老化變色的重要因素。

王自瑛等[1]研究了不同硫化體系對EPDM老化性能影響，結果表明，采用過氧化物DCP硫化體系的力學性能優于硫黃硫化體系。硫黃硫化體系老化性能優于無防老劑的過氧化物體系。DCP硫化的EPDM加入抗氧劑MB后具有較高的耐熱氧老化性能，顯示出MB具有較高的防護效能。

孫立軍等[2]研究了普通硫化體系（CV）、半有效硫化體系（SEV）和有效硫化體系（EV）的硫化特性及其對EPDM力學性能和耐熱老化性能的影響。試驗結果表明，采用SEV和EV體系硫化的硫化膠有較好的耐熱老化性能，采用CV體系的硫化膠有較好的力學性能。

馮彥龍等[3]研究了氧化鋅對無炭黑EPDM抗紫外輻照老化性能的影響，結果表明，氧化鋅可通過物理屏蔽和提高硫化膠初始交聯密度，在長期輻照過程中可起到防護作用。

在光、熱、氧條件下的自動催化氧化反應是EPDM老化的主要原因，可采用添加抗氧劑、光穩定劑等措施抑制老化反應。常用的抗氧劑主要有二類：一類是防止引發反應的防護性抗氧劑：以胺類、酚類為主的取代或衍生物，稱主防老劑，如防4010NA、防RD、防2246等。另一類是阻止增長反應的斷鏈型抗氧劑，常作為助防老劑，如防MB、DLTP等。兩類防老劑單獨使用，效能低下，幾無效果，相互并用時，產生協同效應，防老化效果可高出1倍以上，這樣既防止氧化老化的發生，又能阻止氧化老化的擴展。因此，生產中，可選擇2種或2種以上防老劑協同使用，達到EPDM防老化的目的。

翁國文等[4]采用對比法探討防老劑單用和并用及用量對DCP硫化EPDM耐高溫老化性能的影響，結果表明防老劑NBC用量在2質量份時，防護效果較好，且防老劑并用能有效改善EPDM老化性能，其中以NBC/MB和NBC/DNP并用為好。

除防老劑外，EPDM密封條配方中經常添加紫外光吸收劑作為光穩定劑，來防止EPDM老化，常用紫外光吸收劑如UV-327、UV-531等，能強烈地吸收波長為290～400 nm紫外線，且其本身熱穩定性、化學穩定性好。

物理防護也是相當有必要的，EPDM中添加1%左右的石蠟，能在橡膠表面形成隔離膜，阻止臭氧老化，類似于3.3中表面隔離涂層作用。

3.3 從表面防護考慮

EPDM密封條表面防護處理，能有效提高其耐老化性能。

黃琪等[5]以硅丙乳液為主體，制成一種水性單組分涂料，EPDM表面刷涂成膜，結果表明該膜具有優良的耐鹽霧、耐濕熱的防護功能，能有效提高EPDM橡膠件的老化性能。

4 結束語

近年來，我國汽車用橡膠密封條在研制開發和推廣應用方面取得了很大發展，但與汽車工業發達國家的同類產品比較還存在很大差距，特別是在新材料的研制和應用、密封條的設計制造能力、密封條的外觀質量等方面均存在一定的差距。我們應密切關注國內外對各類同類產品標準和其他相關技術資料的收集和分析，盡快建立汽車密封條各類產品的數據庫，特別是對國內外各類標準體系的跟蹤研究，盡快建立適合我國汽車密封條行業健康發展的技術標準體系，為自主開發設計密封條產品奠定堅實的基礎。密封條老化失效，不僅影響密封性能，導致車廂出現漏水現象、加大風噪、引起車身銹蝕；還影響乘坐舒適性，清潔性，藝術性和美觀性。因此，必須采取有效措施提高密封條的耐老化性能。

[1] 王自瑛，高煒斌，張枝苗.不同硫化體系EPDM老化性能的研究[J].化工時刊，2010，24(8)25～28.

[2] 孫立軍，羅權焜，硫化體系對EPDM耐熱老化性能的影響[J].橡膠工業，2002，49(4)，197～200.

[3] 馮彥龍，楊其，劉小林等，氧化鋅對EPDM抗紫外輻照老化性能的影響[J].橡膠工業，2008，55(4)，217～221.

[4] 翁國文，單培，王剛等，防護體系對過氧化物硫化EPDM耐高溫老化性能的影響[J].世界橡膠工業，2007，34(6)，10～15.

[5] 黃琪，梁志杰，馮斌等，乙丙橡膠密封件耐老化防護涂層的試驗研究[J].涂料工業，2010，40(4)，22～24.

(R-03)

TQ336.42

1009-797X(2016)16-0040-03

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.16.010

關建民（1970-），男，碩士，申雅密封件有限公司技術中心高級工程師，主要從事汽車密封件的開發。

2016-01-15

*通訊聯絡員