何方科，胡余優，丁斌煊，李 劍

（建新趙氏科技有限公司，浙江 寧海 315600）

隨著橡膠工業的不斷發展，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]。近些年對橡膠減震襯套粘接性能進行了大量的研究，現已取得了很好的質量控制效果[3-10]。但隨著產品結構層出不窮，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計3方面入手對三骨架減震襯套（以下簡稱減震襯套）的粘接性能進行改進，以獲得具有良好粘接性能的減震襯套產品。

1 實驗

1.1 主要原材料

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

1.2 天然橡膠（NR）膠料配方

1#配方：NR（3#標準膠，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，促進劑 1，其他 5。

1.3 主要設備和儀器

Sigma 100型注射成型硫化機，德國Desma公司產品；TY801-120型襯套壓縮機，寧波天譽機械有限公司產品；GT-7001-LS30型萬能材料試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產品。

1.4 試樣制備

1.4.1 骨架

減震襯套骨架由內芯、中間套、外套3部分組成，骨架是鋁基材，結構如圖1所示。

圖1 骨架結構Fig.1 Skeleton structures

骨架表面處理工藝為：內芯、中間套、外套→預脫脂→拋丸→清洗→涂底膠→烘干→涂面膠→烘干→待硫化。

1.4.2 產品硫化

使用Sigma 100型注射成型硫化機進行減震襯套硫化，采用一出一模具。

1.4.3 產品縮徑

使用縮徑機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后進行壓脫測試。

1.5 性能測試

采用ASTM D429《橡膠特性 與硬質基質的粘合性的標準試驗方法》方法B——90°剝離測試采用粘合劑粘接的橡膠與硬質基材剝離粘接面的附膠率。

采用大眾汽車標準PV 3378方法A進行減震襯套的粘接破壞測試。

2 結果與討論

2.1 粘合劑種類的初步選擇

根據產品圖紙要求，將1#配方作為調試的主配方。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。結合成本，考慮粘合劑組合選用TH-P6＋MEGUM538。

2.2 硫化工藝對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、時間、壓力中任何一個要素選擇不當都會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象，研究硫化三要素對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 ℃、硫化時間為500 s，再在此基礎工藝上做上、下限驗證，具體硫化工藝見表2，對表2數據的透視分析結果見圖3，破壞后的產品見圖4。

圖3 硫化三要素對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Fig.4 Pictures of damaged shock absorber bushings with different vulcanization processes

表2 硫化工藝對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：大注膠壓力和適當的硫化溫度對粘接性能有利，但減震襯套的粘接性能仍然不能滿足產品的技術要求；可以確定的是在注膠壓力為21 MPa、硫化溫度為155 ℃、硫化時間為500 s時，減震襯套骨架的附膠率最高。

2.3 膠料配方對減震襯套粘接性能的影響

通過調整硫化工藝不能解決減震襯套產品粘接性能差的問題，因此需要對膠料配方進行優化[15]。膠料配方對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Fig.5 Pictures of damaged shock absorption bushings with different formula compounds

膠料配方對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%，不滿足產品需求。因此本研究采用1#配方膠料。

2.4 粘合劑對減震襯套粘接性能的影響

在先確定最佳硫化工藝、再確定優化膠料配方后，減震襯套的粘合性能還會隨粘合劑的變化而變化。通常在減震襯套開發過程中會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100%，因此本研究粘合劑組合最終選用TH-P6＋TH

OSN-2。

3 結論

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 ℃、硫化時間為500 s條件下，制得的減震襯套具有良好的粘接性能。