李云華， 田　震， 高丙托

（諾博橡膠制品有限公司， 河北　保定　072550）

發(fā)動機懸置用低蠕變配方的研究

李云華， 田震， 高丙托

（諾博橡膠制品有限公司， 河北保定072550）

研究了生膠、炭黑及硫化體系對橡膠材料蠕變性能的影響，蠕變對發(fā)動機懸置剛度的影響；同時研究開發(fā)了高溫低蠕變天然橡膠配方，以改善發(fā)動機懸置高溫低蠕變性能。結(jié)果表明，煙片膠、恒黏膠及脫蛋白天然橡膠中，脫蛋白天然橡膠蠕變性能最佳，而煙片膠蠕變性能最差。橡膠蠕變后，發(fā)動機懸置剛度增加。高溫低蠕變天然橡膠配方可大大改善發(fā)動機懸置蠕變性能。

蠕變；發(fā)動機懸置；剛度

0　前　言

發(fā)動機懸置系統(tǒng)是指動力總成（包括發(fā)動機、離合器及變速器等）與車架或車身之間的彈性連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)的優(yōu)劣直接關(guān)系到發(fā)動機與車體之間的振動傳遞，影響整車的NVH（噪聲、振動、聲振粗糙度）性能。一個好的懸置系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠充分減小由于發(fā)動機而引起的振動、噪聲，延長零部件的使用壽命。發(fā)動機懸置的基本功能為：固定并支撐動力總成，承受動力總成內(nèi)部因發(fā)動機旋轉(zhuǎn)和平移質(zhì)量產(chǎn)生的往復(fù)慣性力及力矩；承受汽車行駛過程中作用于動力總成的一切動態(tài)力；隔離由于發(fā)動機激勵而引起的車架或車身振動；隔離由于路面不平度以及車輪受路面沖擊而引起的振動向動力總成傳遞。橡膠懸置的應(yīng)用可有效隔離發(fā)動機的振動，而橡膠的內(nèi)摩擦要遠高于金屬材料，故其能有效衰減振動，使沖擊產(chǎn)生的衰減振動盡快停止。但橡膠是一種高分子材料，在載荷及一定溫度下長時間會發(fā)生蠕變，影響懸置的使用壽命及減振效果。

天然橡膠是從天然植物中獲取的以異戊二烯為主要成分的天然高分子材料，主要有以異戊二烯為主的天然橡膠和反式異戊二烯為主的反式天然橡膠，具有優(yōu)異的回彈性，及動態(tài)損失小、動靜比低等特點，是最適合用于發(fā)動機懸置的生膠之一，被廣泛應(yīng)用于汽車減振制品。

橡膠的蠕變是指橡膠在一定的溫度和外力（拉力、壓力或扭力）下，會產(chǎn)生隨時間而增加的變形。基于分子鏈移動或分子重排時產(chǎn)生的特定現(xiàn)象，主要受配方因素及環(huán)境因素影響［1］。

本工作研究天然標(biāo)膠、煙片膠、恒黏膠、脫蛋白天然膠以及炭黑種類、硫化體系對硫化橡膠蠕變性能的影響，以及高溫低蠕變天然橡膠在發(fā)動機懸置中的應(yīng)用，蠕變對懸置性能的影響。

1　試　驗

1.1主要原材料

主要原材料詳見表1。

表1　主要原材料表

1.2試驗設(shè)備和儀器

試驗設(shè)備及儀器詳見表2。

表2　主要試驗設(shè)備與儀器

1.3工藝流程

材料混煉及樣件制作工藝流程如下。

一段混煉：

二段混煉：

物理性能測試試樣制作：

在平板硫化機上進行試樣制作，拉伸試片的硫化條件為160 ℃、8 min；蠕變及壓縮永久變形試樣的硫化條件為160 ℃、12 min。

產(chǎn)品試制：

在YM-RH300T-3000CC硫化機上進行硫化，工藝條件為（155～160）℃、12 min、200 kg/cm2。

1.4測試與分析

動靜剛度檢測按照Q/CC SY050—2009車用橡膠減震零部件動靜特性試驗方法；產(chǎn)品蠕變檢測按照Q/CC SY853—2014汽車發(fā)動機懸置總成靜態(tài)蠕變性能檢測；材料物理性能，包括材料蠕變性能測試，按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進行。

2　結(jié)果與討論

2.1天然膠種類牌號對硫化橡膠蠕變性能影響

基本配方（單位：份）：NR 100.00，氧化鋅5.00， 硬脂酸 2.00，防老劑S-TMQ 1.50，防老劑4020 3.00，石蠟 3.00，偶聯(lián)劑 2.00，N550 30.00，凡士林 3.00，S-80 2.50，促進劑 1.38。

從表3可以看出，脫蛋白天然橡膠SP的焦燒時間及正硫化時間短，硫化速度快，與曾英［2］等在脫蛋白天然橡膠的應(yīng)用中提到的脫蛋白天然橡膠與馬來西亞恒黏膠SMR CV相比焦燒時間短的說法一致［1］；TSR-CV60硫化速度適中，但較煙片膠焦燒時間短（主要受到了恒黏劑的影響）。對比基本物理性能，三種天然橡膠基本相當(dāng)；若論蠕變指數(shù)，脫蛋白天然橡膠的最佳，煙片膠則最大，即脫蛋白天然橡膠SP的蠕變性能最好。

表3　天然膠種類對硫化橡膠蠕變及物理機械性能影響

2.2炭黑對硫化橡膠蠕變及物理性能影響

基本配方（單位：份）：NR 100.00，氧化鋅5.00， 硬脂酸 2.00，防老劑S-TMQ 1.50，防老劑4020 3.00，石蠟 3.00，偶聯(lián)劑 2.00，炭黑 30.00，凡士林 3.00，S-80 2.50，促進劑 1.38。

炭黑品種對蠕變性能的影響如表4所示。

從表4可以看出，使用炭黑N550膠料的蠕變效果最好，使用N330與N774的則相當(dāng)，N990最大。王蕊［3］等認為，炭黑的粒徑和結(jié)構(gòu)對橡膠蠕變影響較大，隨著炭黑粒徑的增大，蠕變性能變好；另外，隨著粒徑的增大，炭黑補強性能下降，在用量相同的情況下，硫化橡膠的硬度較低（如表4所示使用N990膠料的邵爾A硬度為44，而使用N330的則為51）。在載荷相同的情況下，N990初始形變大，從而導(dǎo)致蠕變指數(shù)較大。

表4　炭黑種類對硫化橡膠蠕變及物理性能的影響

2.3硫化體系對硫化橡膠蠕變及物理性能的影響

基本配方（單位：份）：NR 100.0，氧化鋅5.0， 硬脂酸 2.0，防老劑S-TMQ 1.5，防老劑4020 3.0，石蠟 3.0，偶聯(lián)劑 2.0，N55030.0，凡士林3.0，S-80 變量，促進劑 變量。

硫化體系對硫化橡膠蠕變及物理性能的影響如表5所示。

從表5可以看出，采用半有效硫化體系的膠料的蠕變指數(shù)最小，普通硫化體系次之，有效硫化體系的蠕變指數(shù)最大。王付勝［4］認為，隨著交聯(lián)密度增加，硫化橡膠的蠕變性能改善。由硫化特性數(shù)據(jù)可知，普通硫化體系與半有效硫化體系交聯(lián)密度相當(dāng)，但普通硫化體系老化性能較半有效硫化體系的差，故在85 ℃條件下半有效硫化體系的蠕變效果最佳。通過硫化特性數(shù)據(jù)可知，有效硫化體系t90較普通及半有效的慢1 min，在同等硫化條件下的交聯(lián)密度小，故蠕變較大。

表5　硫化體系對硫化橡膠蠕變及物理性能的影響

2.4蠕變對發(fā)動機懸置剛度的影響

選用表5中的SV配方試制某SUV發(fā)動機右懸置總成，檢測蠕變前后的剛度及產(chǎn)品蠕變量，同時與生產(chǎn)件進行對比，具體數(shù)據(jù)詳見表6。

表6　蠕變對發(fā)動機懸置剛度影響數(shù)據(jù)

通過表6數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過240 h蠕變試驗，發(fā)動機懸置產(chǎn)品剛度增加，其中動剛度增加幅度大于靜剛度的。從微觀結(jié)構(gòu)來看，橡膠是由高分子纏合而成的彈性體材料，卷曲的高分子鏈拉伸和壓縮以及分子間的范德華力提供了橡膠的彈性。蠕變使高分子長鏈變短，就像一個長彈簧部分被壓住，而使彈簧有效長度縮短；另外，高分子鏈中的缺位受力引起鏈斷裂，也使高分子鏈變短。蠕變就是在外力作用下高分子鏈纏結(jié)、缺位變短的過程，故蠕變后懸置剛度呈增大趨勢。外力作用使分子間作用力變大，也會使懸置剛度提高［5］。

通過生產(chǎn)件與試驗件的數(shù)據(jù)對比可見，試驗高溫低蠕變膠料能夠大大改善懸置蠕變的性能。從表6可以看出，SV樣件蠕變量1.45 mm，遠低于生產(chǎn)件。同時蠕變后剛度變化率也小于生產(chǎn)件，尤其是動剛度變化率。

3　結(jié)　論

（1）脫蛋白天然橡膠SP的焦燒時間及正硫化時間短，硫化速度快，蠕變性能最好。恒黏膠次之。相比之下，煙片膠的蠕變在三種天然膠中最差。

（2）不同牌號炭黑用量相同的情況下，含N550膠料的蠕變性能最佳，N990最差，N330與N774相近。炭黑粒徑對橡膠蠕變影響較大，隨著炭黑粒徑的增大，蠕變性能變好；在載荷相同的情況下，N990初始形變大，從而導(dǎo)致蠕變指數(shù)較大。

（3）半有效硫化體系膠料的蠕變指數(shù)最小，普通硫化體系次之，有效硫化體系蠕變指數(shù)最大。

（4）蠕變使發(fā)動機懸置剛度增加，其中動剛度增加幅度大于靜剛度。通過配合體系優(yōu)化可以改善發(fā)動機懸置的蠕變性能。

［1］君軒. 橡膠的蠕變［J］. 世界橡膠工業(yè)， 2010（8）48.

［2］曾英， 王東， 季本仁， 等. 脫蛋白天然橡膠的性能和應(yīng)用［J］. 橡膠工業(yè)， 1999（46）：26-28.

［3］王蕊，吳明生. 填料和測試溫度對天然橡膠蠕變性能的影響［J］. 橡塑技術(shù)與裝備，2014（2）：32-35.

［4］王付勝. 低蠕變橡膠減振器膠料配方研究概述［J］. 現(xiàn)代橡膠技術(shù)，2007（3）：18-20.

［5］張彬， 莊國華， 曾向榮.橡膠減震器蠕變試驗的研究［J］. 噪聲與振動控制， 2008（4）：56-59.

Аbstract： The effect of the raw rubber， carbon black and vulcanization system on the rubber creep deformation and the effct of creep deformation on the engine mount stiffness were studied. Meanwhile，the high temperature low creep deformation rubber formula was improved. The results showed， among the tested kinds of raw rubbers， the creep deformation performance of the de-proteinization natural rubber was best and that of RSS was worst. The stiffness of the engine mounts increased with the creep deformation， thus the creep deformation performance of engine mount improved.

Research on the Rubber Сompound with Low Сreep Deformation for Еngine Мount Аpplication

Creep Deformation； Engine Mount； Stiffness

TQ 336.4

A

1671-8232（2016）09-0036-05

［責(zé)任編輯：朱胤］

2016-02-18