補強樹脂對密封條接角膠變色問題的影響研究

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耐候性能優異、彈性衰減小、耐臭氧和耐紫外線的特點。接角接合是汽車密封條生產過程中的一個重要環節，能將不同形狀的斷面部件連接成一件成品密封條。根據不同產品的要求，可以開發出一系列硬度和流動性各異的EPDM密封條接角膠配方，以滿足設備和工藝的要求。密封條接角膠通常采用注射或者模壓的生產工藝，因此接角膠需具有更好的流動性，從而保證膠料在注射硫化的過程中能夠順利成型和脫模。

在實際生產過程中，發現高硬度（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后膠料表面出現泛藍然后變花的現象，成為影響密封條品質的一個重大問題。文獻中對于汽車密封條表面的研究主要集中在擠出膠，且多研究膠條在陽光下暴曬或者氙燈條件下的變色現象[1-4]。對于泛藍問題，普遍認為是爐法炭黑（pH值一般為8.0～10.5）大量應用時導致密封條表面泛藍[5]。實踐證明，當生膠、炭黑和油等原材料種類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，更易出現泛藍問題，而邵爾A型硬度為75度的膠料不存在這個問題。植物油改性酚醛樹脂作為補強樹脂目前在橡膠領域獲得越來越多的應用[6-8]。

在橡膠色差測試中，a值代表色彩的紅綠程度，而b值代表的是黃藍程度，德國大眾汽車公司對于密封條光澤度和顏色的要求為b值不大于0.5。基于色差測試，本工作通過在高硬度汽車密封條配方中加入不同用量的補強樹脂，在保證硬度不變的條件下，研究補強樹脂對密封條接角膠色差值的影響。

1 實驗

1.1 主要原材料

EPDM，牌號K3960Q，阿朗新科高性能彈性體（常州）有限公司產品；牌號9720，日本三井株式會社產品。炭黑HS45，歐勵友碳材料有限公司產品。炭黑N990，東海碳素有限公司產品。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品。填充劑Z-86，德國HOFFMANN公司產品。石蠟油，牌號1535，寧波漢圣化工有限公司產品。補強樹脂，牌號SP6600，上海奇迎高分子材料有限公司產品。硫黃和促進劑，寧波艾克姆新材料有限公司產品。

1.2 配方

試驗配方以保證膠料硬度不變為原則進行組分用量調整，具體組分和用量如表1所示。

表1 試驗配方 份

1.3 主要設備和儀器

XK-200型開煉機，大連橡膠塑料機械有限公司產品；Farrel K1型3.5 L密煉機，美國法雷爾公司產品；MD-2000A型無轉子硫化儀，中國臺灣高鐵科技股份有限公司產品；MV-2000型智能門尼粘度儀，無錫蠡園電子化工設備有限公司產品；NH300型色差儀，柯尼卡美能達控股公司產品；XLB-300R型橡膠注射機和XLB-30型平板硫化機，余姚華泰橡塑機械有限公司產品。

1.4 試樣制備

一段混煉在密煉機中進行，密煉室初始溫度為65 ℃，轉速為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 ℃）。

二段混煉在開煉機上進行，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后在平板硫化機上進行硫化，硫化條件為180 ℃×5 min；另一部分采用注射機注射硫化成為接角試樣，用于色差儀的色差和光澤度測試，注射硫化條件為225 ℃×90 s。

1.5 性能測試

膠料的物理性能按照德國大眾汽車公司的企業標準TL 52704—2013《車身密封條材料要求》進行測試。

樣品色差按照ISO 2813：2014《涂料和清漆20°，60°以及85°時光澤度的測定》進行測試，經注射硫化的接角試樣在電腦色差儀上進行測試并且每周測試一遍，連續測試5周。

2 結果與討論

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，隨著補強樹脂用量的增大，混煉膠門尼粘度逐漸降低，FL和Fmax均呈下降趨勢，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，隨著補強樹脂用量的增大，硫化膠的100%定伸應力和拉伸強度逐漸降低，拉斷伸長率和撕裂強度得到大幅度提升。

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]隨存放時間的變化分別如圖1和2所示。色差測試中的b值代表試樣表面顏色的黃藍值，b值為負表示偏藍，數值越小，則顏色越偏向藍色。

從圖1和2可以看出：添加0，5，10份補強樹脂的接角試樣初始b值基本一致，而加入15份補強樹脂的接角試樣初始b值明顯增大，說明試樣的泛藍程度明顯降低；隨著存放時間的延長，添加0，5，10份補強樹脂的接角試樣泛藍程度明顯加大且在第21 d時b值基本達到最小值，b值變化率分別為83.46%，70.31%和30.43%。

接角試樣表面a值隨存放時間的變化如圖3所示，光澤度L值隨存放時間的變化如圖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個試樣的表面a值都基本在中值，且隨著存放時間的延長，a值變化不大。

從圖4可以看出，隨著補強樹脂用量的增大，試樣表面L值增大，說明啞光效果更好，且隨著存放時間的延長，L值變化不大。

3 結論

（1）補強樹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）隨著補強樹脂用量的增大，混煉膠的門尼粘度下降，硫化速度明顯加快，硫化膠的拉伸強度有所降低，但撕裂強度大幅度提升。

（3）補強樹脂的加入可有效抑制高硬度密封條接角膠的泛藍現象，當補強樹脂用量為15份時，接角膠表面泛藍的問題基本得到解決。