程冬冬 胡玉祥 羅少輝 熊吉花

(1.江西省化學(xué)工業(yè)研究所，江西 南昌 330029;2.雪津啤酒南昌分公司，江西 南昌 330029)

汽車(chē)工業(yè)在我國(guó)經(jīng)歷了幾十年的快速發(fā)展，進(jìn)入2015年，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)整體放緩，汽車(chē)業(yè)的增速也趨于穩(wěn)定，我國(guó)汽車(chē)業(yè)會(huì)逐漸進(jìn)入一個(gè)低速平穩(wěn)增長(zhǎng)的新階段。但是，我國(guó)汽車(chē)保有量卻持續(xù)增加，節(jié)能減排任務(wù)十分繁重，這一方面使得近幾年新能源汽車(chē)的發(fā)展速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車(chē)，另一方面，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，傳統(tǒng)的汽柴油汽車(chē)必須通過(guò)新技術(shù)和新材料的使用來(lái)降低油耗和減少尾氣排放。密封膠和膠黏劑的使用可在不降低安全性的同時(shí)起到減震和降噪的作用，所以近年來(lái)各種膠黏劑密封膠已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)的各個(gè)角落。

高發(fā)泡阻隔膠屬汽車(chē)膠粘劑的一種，主要用于汽車(chē)車(chē)身上的鈑金空腔內(nèi)，產(chǎn)品在焊裝車(chē)間通過(guò)卡扣或粘結(jié)方式安裝在鈑金空腔內(nèi)，在涂裝車(chē)間經(jīng)過(guò)160℃左右的高溫烘烤后發(fā)泡，經(jīng)過(guò)高倍發(fā)泡阻隔膠體積膨脹到未發(fā)泡前體積的20倍以上，將鈑金空腔填充滿并粘結(jié)在鈑金內(nèi)腔，防止水汽腐蝕。為了能達(dá)到減震、降噪、密封的要求，汽車(chē)廠對(duì)阻隔膠的性能有嚴(yán)格的要求，發(fā)泡倍率不的低于20倍，粘結(jié)強(qiáng)度不低于0.015MPa，有小粘結(jié)面積不低于80%，同時(shí)滿足這幾點(diǎn)阻隔膠才能有效填充鈑金空腔，覆蓋空腔內(nèi)未被油漆覆蓋的面積并防止其被雨水腐蝕。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

EVA:美國(guó)杜邦(VA含量32%);

發(fā)泡劑AC:寧夏日盛;

促進(jìn)劑D:東北助劑;

氧化鋅:宏達(dá)鋅業(yè);

促進(jìn)劑D:廣東杜巴斯;

過(guò)氧化苯甲酰:阿克蘇;

二辛酯DOP:韓國(guó)愛(ài)敬;

白炭黑:南吉化工。

1.2 儀器設(shè)備

雙輥筒煉膠機(jī):天臺(tái)橡膠機(jī)械廠;

QLB－D平板硫化機(jī):宜興市宜輕機(jī)械有限公司;

拉伸剪切試驗(yàn)機(jī):上海帝爾電子電子科技有限公司;

電熱恒溫干燥箱:滬南電爐廠。

1.3 工藝流程

先將雙輥筒煉膠機(jī)的滾筒溫度調(diào)整到80℃左右，并將輥距調(diào)整到1mm，待EVA完全融化后依次加入氧化鋅、促進(jìn)劑D、過(guò)氧化苯甲酰、發(fā)泡劑AC，進(jìn)行混煉，混煉一段時(shí)間后再加入白炭黑和二辛酯，繼續(xù)混煉?；鞜捑鶆蚝笙铝?，取適量放入平板硫化機(jī)中壓成厚度為6mm的薄片，待薄片冷卻致常溫將其裁剪成長(zhǎng)3CM寬4CM的長(zhǎng)方形試片，并將試片放入溫度為160℃的電熱恒溫干燥箱內(nèi)恒溫烘烤30min，試片發(fā)泡后取出冷卻到常溫后對(duì)試片進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)。

1.4 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

發(fā)泡倍率:HG/T 2097－2008;

剪切強(qiáng)度:GB/T 13936－2014;

T型剝離強(qiáng)度:GB2791－1995;

覆蓋面積:QB/T Q/NXH001－2009。

2 結(jié)果與討論

注:討論單一組分對(duì)阻隔膠性能的影響時(shí)，設(shè)定其為變量，其他組分不變。

基本配方:

2.1 基材的選擇

橡膠、塑料都可通過(guò)一定的發(fā)泡工藝制成不通的產(chǎn)品，應(yīng)用在生活的方方面面，不同基材其發(fā)泡原理和發(fā)泡工藝存在很大的差別，有些采用物理發(fā)泡，有些是化學(xué)發(fā)泡，物理發(fā)泡是通過(guò)成型過(guò)程中材料的揮發(fā)分或分散在材料中的揮發(fā)分使材料產(chǎn)生泡孔的方法?；瘜W(xué)發(fā)泡法是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來(lái)使塑料發(fā)泡:對(duì)加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進(jìn)行加熱使之分解釋放出氣體而發(fā)泡。

我們分別實(shí)驗(yàn)了丁腈橡膠、氯化聚乙烯、EVA三種材質(zhì)，并對(duì)比三種材質(zhì)在其他條件相同的條件下所制得的阻隔膠產(chǎn)品性能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用丁腈橡膠和氯化聚乙烯制得的阻隔膠發(fā)泡倍率都較小，丁腈橡膠制得的阻隔膠發(fā)泡倍率在5－6倍，氯化聚乙烯制得的阻隔膠發(fā)泡倍率3－4倍，都無(wú)法滿足阻隔膠20倍的發(fā)泡要求。

最后我們確定采用EVA作為阻隔膠的發(fā)泡基材，EVA是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，EVA作為發(fā)泡基材，廣泛應(yīng)用于化學(xué)發(fā)泡材料的領(lǐng)域，EVA的發(fā)泡受到其VA含量的變化而變化，EVA的VA含量不宜過(guò)高，VA含量太高EVA的晶區(qū)溫度高于熔點(diǎn)時(shí)，粘度下降，發(fā)泡倍率會(huì)急劇下降。本實(shí)驗(yàn)選取VA含量為32%的EVA作為發(fā)泡基材，此時(shí)EVA發(fā)泡材料本身對(duì)發(fā)泡倍率的影響最小，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定EVA的用量為67%。

2.2 發(fā)泡劑的選擇

橡膠和塑料等發(fā)泡材料中常用的發(fā)泡劑有發(fā)泡劑AC和發(fā)泡劑H，發(fā)泡劑H主要用在制造海綿橡膠，在聚氯乙烯的發(fā)泡中也經(jīng)常使用，發(fā)氣量可達(dá)270－285ml/g，但是其分解溫度較高，一般在200℃以上。發(fā)泡劑AC是橡膠加工業(yè)中最常用的發(fā)泡劑之一，也可用于聚乙烯、ABS、EVA等塑料的發(fā)泡，AC發(fā)泡劑分解時(shí)釋放N2、CO和少量的CO2，對(duì)汽車(chē)電泳液無(wú)污染。但AC發(fā)泡劑的分解溫度較高，一般在220°C以上，需要添加活化劑將其分解溫度降低至160℃左右。

本文研究的高發(fā)泡阻隔膠主要用于汽車(chē)板金空腔，隨油漆的烘烤而發(fā)泡，而油漆的烘烤溫度一般在160℃左右，因此我們選用發(fā)泡劑AC作為發(fā)泡劑。

2.3 促進(jìn)劑的選擇

常用的發(fā)泡促進(jìn)劑主要為金屬皂類或金屬氧化物，它們的主要作用是降低發(fā)泡劑的分解溫度，從而使發(fā)泡劑在低于其正常分解溫度時(shí)快速釋放氣體。本文選用的促進(jìn)劑為促進(jìn)劑D和氧化鋅兩種，氧化鋅在降低AC分解溫度的同時(shí)還可以中和體系的酸性，防止交聯(lián)劑發(fā)生酸中毒。促進(jìn)劑D主要用作天然橡膠和合成橡膠的中速促進(jìn)劑。促進(jìn)劑的用量應(yīng)和發(fā)泡劑的用量相匹配，不宜過(guò)大，過(guò)大則發(fā)泡劑分解速度過(guò)快，發(fā)泡基材的交聯(lián)速率小于發(fā)泡劑的分解速率，發(fā)泡基材未能充分交聯(lián)氣體已溢出，從而發(fā)泡倍率下降。我們通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)表面，氧化鋅和促進(jìn)劑D的用量分別為1.2%和2.5%為宜，此時(shí)兩者的共同作用能較好的控制發(fā)泡劑AC的分解速度，阻隔膠的發(fā)泡倍率膠高。

2.4 交聯(lián)劑的選擇

交聯(lián)劑一般為過(guò)氧化物，在發(fā)泡體系中交聯(lián)劑主要用于交聯(lián)發(fā)泡基材從而將發(fā)泡劑分解時(shí)產(chǎn)生的氣體封閉在基材內(nèi)，形成密閉氣孔。本文選用過(guò)氧化苯甲酰作為EVA的交聯(lián)劑，過(guò)氧化苯甲酰的用量應(yīng)滿足EVA交聯(lián)反應(yīng)的需要，但不宜過(guò)多，用量過(guò)大則交聯(lián)速率過(guò)快，AC發(fā)泡劑未能充分分解EVA已交聯(lián)成型，氣泡無(wú)法充分膨脹，發(fā)泡倍率因此降低。通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們確定過(guò)氧化苯甲酰的用量為1.3%，EVA的交聯(lián)速度和AC發(fā)泡劑的分解速度匹配，發(fā)泡效果最好。

2.5 填充劑的選擇

填充劑的使用主要是用于降低產(chǎn)品的制造成本，但填充劑的使用應(yīng)在不影響產(chǎn)品的性能的基礎(chǔ)上適量添加，因此填充劑多為性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉且易于購(gòu)得的原料。本實(shí)驗(yàn)選用白炭黑作為阻隔膠的填充劑，白炭黑耐高溫、不燃、無(wú)味、具有良好的電絕緣性，且價(jià)格低廉。綜合考慮發(fā)泡效果和成本兩方面的因素，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)最終確定白炭黑的用量為5%，此時(shí)阻隔膠的發(fā)泡倍率和粘結(jié)強(qiáng)度基本滿足性能要求。

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)確定高發(fā)泡阻隔膠的最佳配方為:EVA67份，發(fā)泡劑AC10份，氧化鋅:1.2份，促進(jìn)劑D2.5份，過(guò)氧化苯甲酰1.3份，二辛酯13份，白炭黑5份。所得阻隔膠產(chǎn)品經(jīng)160℃，30分鐘發(fā)泡，冷卻后測(cè)試其性能為:發(fā)泡倍率22倍，粘結(jié)強(qiáng)度0.0155MPa，有效覆蓋面積83%，符合一般汽車(chē)廠商對(duì)阻隔膠產(chǎn)品的要求，并且對(duì)電泳槽無(wú)污染，烘烤加熱后不會(huì)使鈑金件扭曲變型，產(chǎn)品熱膨脹后有良好的密封性和隔音性。

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