張遠(yuǎn)喜，黃兆明，廖云昆，張志強(qiáng)，管慶松，袁維娜

(云南震安減震科技股份有限公司 云南省工程結(jié)構(gòu)減隔震應(yīng)用工程研究中心，云南 昆明 650041)

橡膠減隔震制品已廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)、航空航天航海、精密儀器、交通運(yùn)輸、建筑減隔震等各個(gè)領(lǐng)域。因天然橡膠(NR)的綜合性能良好,已廣泛用于上述橡膠減隔震制品[1-4]，但NR減震阻尼性能較差，一般需要與其它聚合物配合使用。ER-SG301由丙烯酸類(lèi)聚合物與NR乳液接枝反應(yīng)的產(chǎn)物，其與NR相容性較好，共混性能優(yōu)異，具有較好的阻尼性能。本文以NR/ER-SG301作為主體材料，研究其并用比對(duì)減震橡膠材料的加工性能、物理機(jī)械性能、阻尼性能和動(dòng)態(tài)性能的影響，以期獲得理想的NR/ER-SG301減震橡膠材料[5-7]。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料

NR：西雙版納景陽(yáng)橡膠有限責(zé)任公司；ER-SG301：廣州盈瀧貿(mào)易有限公司；炭黑、增塑劑、氧化鋅、硬脂酸、促進(jìn)劑、防老劑等其它助劑均為市售工業(yè)產(chǎn)品。

1.2 儀器設(shè)備

雙輥筒開(kāi)煉機(jī)：S(X)K-160A，上海機(jī)械技術(shù)研究所；無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀：ZWL-Ⅲ，江都市道純?cè)囼?yàn)機(jī)機(jī)械廠；平板硫化機(jī)：XLB-DQ400×400×2，青島市第三橡膠機(jī)械廠；電子萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)：TS-2000，臺(tái)灣曄中股份有限公司；DMA242型動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀：德國(guó)NETZSCH公司。

1.3 基本配方

基本配方(質(zhì)量份)為：NR/ER-SG301 變量；氧化鋅 4.0；硬脂酸 1.5；硫黃 0.8；促進(jìn)劑1.8；炭黑N330 85；樹(shù)脂145A 20；防老劑 3.0；軟化劑 20.0；無(wú)機(jī)填料 20。

1.4 試樣制備

(1) 混煉膠制備

調(diào)整開(kāi)煉機(jī)輥距，加入NR塑煉膠包輥，依次加入ER-SG301、活性劑、防老劑、填料、軟化劑、硫化體系，薄通6遍，下片，停放待用。

(2) 金屬表面處理

使用自動(dòng)拋丸機(jī)進(jìn)行拋丸處理，用乙醇進(jìn)行表面清洗，然后刷涂底膠、面膠，停放干燥待用。

(3) 硫化膠試樣制備

使用無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀，稱(chēng)量4～5 g混煉膠在150 ℃下進(jìn)行測(cè)試，以測(cè)定硫化時(shí)間?；鞜捘z在平板硫化機(jī)上硫化，硫化條件為150 ℃×t90，硫化壓力為12～15 MPa，硫化膠試樣停放24 h后進(jìn)行性能測(cè)試。

1.5 性能測(cè)試

(1) 阻尼性能：按照GB/T 12830—2008、GB 20688.3—2006進(jìn)行測(cè)試。

(2) 黏合性能：按照GB/T 15254—94進(jìn)行測(cè)試。

(3) DMA動(dòng)態(tài)力學(xué)性能：頻率為3.33 Hz，升溫速率為3 ℃/min，溫度范圍為-80～80 ℃，最大動(dòng)態(tài)負(fù)荷為2 N，最大振幅為120 μm，采用雙懸臂梁形變模式。

(4) 硫化特性按照GB/T 9869—1997進(jìn)行測(cè)試；門(mén)尼黏度按照GB/T 1232.1—2000進(jìn)行測(cè)試；拉伸強(qiáng)度按照GB/T 528—2009進(jìn)行測(cè)試；邵爾A硬度按照GB/T 531—1999進(jìn)行測(cè)試；耐臭氧龜裂按照GB/T 7762—2003進(jìn)行測(cè)試；熱空氣老化性能按照GB/T 3512—2001進(jìn)行測(cè)試。

2 結(jié)果與討論

2.1 NR/ER-SG301并用比對(duì)硫化特性和加工性能的影響

表1為NR/ER-SG301并用比對(duì)膠料硫化特性和加工性能的影響。從表1可以看出，用ER-SG301部分取代NR時(shí)，膠料的起始黏度值增加，而門(mén)尼黏度變化較小，說(shuō)明ER-SG301對(duì)NR膠料加工性能的影響較小。

表1 NR/ER-SG301并用比對(duì)硫化特性和加工性能的影響

用ER-SG301部分取代NR時(shí)，膠料的焦燒時(shí)間(t10)、正硫化時(shí)間(t90)、 最小扭矩(ML)和最大扭矩(MH)變化較小，說(shuō)明ER-SG301對(duì)NR膠料的硫化性能、交聯(lián)密度影響較小。分析認(rèn)為，ER-SG301是由丙烯酸類(lèi)聚合物與NR乳液接枝反應(yīng)的產(chǎn)物，其與NR相容性較好，共混性能優(yōu)異，所以對(duì)NR硫化性能影響較小。

2.2 NR/ER-SG301并用比對(duì)物理機(jī)械性能的影響

表2為NR/ER-SG301并用比對(duì)硫化膠物理機(jī)械性能的影響。由表2可以看出，隨著并用膠中NR用量的逐漸減少、ER-SG301用量的逐漸增加，硫化膠的硬度逐漸增加，拉伸強(qiáng)度、臭氧老化性能、熱空氣老化性能變化不大，扯斷伸長(zhǎng)率和補(bǔ)強(qiáng)系數(shù)逐漸降低。分析認(rèn)為，經(jīng)過(guò)具有塑料特性的丙烯酸類(lèi)聚合物材料接枝改性，使得SG-301產(chǎn)品成為一種具有高硬度、高模量、優(yōu)異的物理機(jī)械性能的橡膠共混物，所以用ER-SG301部分取代NR時(shí)，硫化膠的硬度逐漸增加，扯斷伸長(zhǎng)率和補(bǔ)強(qiáng)系數(shù)逐漸降低。說(shuō)明用ER-SG301部分取代NR生產(chǎn)減震橡膠制品時(shí)，可以提高減震橡膠制品的剛度，但會(huì)損失一定的極限變形能力。

表2 NR/ER-SG301并用比對(duì)物理機(jī)械性能的影響

2.3 NR/ER-SG301并用比對(duì)阻尼性能的影響

圖1和表3為NR/ER-SG301并用比對(duì)硫化膠阻尼性能的影響。

位移/mm圖1 NR/ER-SG301并用比對(duì)阻尼性能的影響

表3 NR/ER-SG301并用比對(duì)阻尼性能的影響

由圖1和表3可以看出，隨著并用膠中NR用量的逐漸減少、ER-SG301用量的逐漸增加，硫化膠的滯回環(huán)飽滿程度逐漸增加，即硫化膠的剪切模量和等效阻尼比均逐漸增加，說(shuō)明用ER-SG301部分取代NR生產(chǎn)減震橡膠制品時(shí)，可以提高減震橡膠制品的剛度，增強(qiáng)減震橡膠制品的耗能能力。

2.4 NR/ER-SG301并用比對(duì)黏合性能的影響

黏接過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程，黏接力的產(chǎn)生不僅取決于膠黏劑和被黏材料表面的結(jié)構(gòu)與狀態(tài)， 而且也與黏接過(guò)程的工藝條件密切相關(guān)。

表4為NR/ER-SG301并用比對(duì)黏合性能的影響。由表4可以看出，隨著并用膠中NR用量的逐漸減少、ER-SG301用量的逐漸增加，硫化膠的黏合強(qiáng)度先增加，然后再逐漸降低，當(dāng)NR/ER-SG301并用比為88/12時(shí)，黏合強(qiáng)度較高，剝離面積較小，黏合效果較好。說(shuō)明用ER-SG301部分取代NR時(shí)，有利于提高硫化膠與鋼板的黏合強(qiáng)度。

表4 NR/ER-SG301并用比對(duì)黏合性能的影響1)

1) TR為簿層橡膠破壞，金屬表面附很簿且均勻的橡膠層，剝離面積越小，黏合效果越好。

2.5 NR/ER-SG301并用比對(duì)動(dòng)態(tài)性能的影響

圖2為NR/ER-SG301并用比對(duì)儲(chǔ)能模量(G′)的影響。

t/℃圖2 NR/ER-SG301并用比對(duì)儲(chǔ)能模量的影響

由圖2可以看出，幾種硫化膠的G′隨溫度升高逐漸降低，變化趨勢(shì)基本相同，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-53 ℃左右。在低溫區(qū)域，用ER-SG301部分取代NR時(shí)，G′有一定幅度的增加，但隨著溫度的升高，G′大小基本趨于一致。說(shuō)明用ER-SG301部分取代NR生產(chǎn)減震制品時(shí)，減震制品的剛度會(huì)適當(dāng)增加，溫度相關(guān)性會(huì)適當(dāng)降低。

圖3為NR/ER-SG301并用比對(duì)損耗因子(tanδ)的影響。由圖3可以看出，隨著并用膠中NR用量的逐漸減少、ER-SG301用量的逐漸增加，硫化膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度基本沒(méi)有發(fā)生變化，均在-53 ℃左右，最大損耗因子逐漸降低。隨著溫度的逐漸增加，tanδ發(fā)生明顯的變化，在室溫及高溫區(qū)，隨著并用膠中NR用量的逐漸減少、ER-SG301用量的逐漸增加，tanδ逐漸增加。說(shuō)明用ER-SG301部分取代NR生產(chǎn)減震制品時(shí)，在低溫區(qū)域，減震效果會(huì)降低，而在室溫及高溫區(qū)域，減震效果會(huì)增加，可以根據(jù)減震產(chǎn)品的使用溫度范圍，適當(dāng)選用NR/ER-SG301并用比，改善橡膠減震制品的減震效果[8]。

T/℃圖3 NR/ER-SG301并用比對(duì)損耗因子的影響

3 結(jié) 論

以NR與 ER-SG301并用作為減震橡膠材料，隨著并用膠中NR用量的逐漸減少、ER-SG301用量的逐漸增加，硫化膠的硬度、剪切模量逐漸增加，加工性能、拉伸強(qiáng)度、臭氧老化性能、熱空氣老化性能變化較小，扯斷伸長(zhǎng)率和補(bǔ)強(qiáng)系數(shù)逐漸降低，黏合性能先增加后降低；在低溫區(qū)域，阻尼性能降低，在室溫及高溫區(qū)域，阻尼性能增加?？梢愿鶕?jù)減震橡膠制品的使用溫度范圍，適當(dāng)選用NR/ER-SG301并用比，改善橡膠減震制品的減震效果。

參 考 文 獻(xiàn)：

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