低密度环保汽车减振胶的研制

李伟红，韩胜利，彭仁贵

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057）

低密度环保汽车减振胶的研制

李伟红，韩胜利，彭仁贵

（湖北回天新材料股份有限公司，湖北 襄阳 441057）

以顺丁橡胶、稀释剂、硫化剂、促进剂、抗氧剂、发泡剂、空心玻璃微珠和填料等为原料制备出一种低密度环保汽车减振胶。实验表明，选择合适的稀释剂、发泡剂和空心玻璃微珠，可以提高产品耐湿热性能，减少有害物质的排放，降低产品密度。

顺丁橡胶；减振胶；空心玻璃微珠

随着我国汽车工业的高速发展，汽车胶粘剂行业也取得了长足的进步。汽车制造向节能环保、安全舒适、低成本和长寿命发展的趋势对汽车胶粘剂的使用性能和工艺性能提出了更高的要求[1]，开发节能环保、高性能的汽车胶粘剂，适应汽车工业的需求，是汽车行业和胶粘剂行业共同追求的目标。

轻量化设计是汽车行业最有效的解决这些期望的办法[2]。

目前轻量化的措施主要有：①使用塑料，铝、镁和高强度钢混合结构替代传统钢板；②以粘代焊[3]，使用抗冲击、高强度结构胶替代或部分替代焊点，不仅节省焊点成本，减轻车身重量，而且胶粘剂粘接的车体更加牢固和美观；③使用低密度胶粘剂替代常规密度胶粘剂，同等质量的胶粘剂体积变大，可以粘接或密封更多的汽车，在减少车身质量的同时，降低了汽车制造成本，如低密度PVC抗石击涂料、低密度PVC焊缝密封胶等[4]。

本研究开发了一种低密度环保汽车减振胶，这种胶不仅湿热老化性能优异，户外使用寿命较长[5-6]，密度比普通产品降低约30％，而且不添加任何禁限物质和非活性成分，环境友好；同时还研究了稀释剂、发泡剂和空心玻璃微珠的种类和用量对减振胶耐湿热性能、总挥发性有机化合物（TVOC）和产品密度的影响。

1 实验部分

1.1 原料

顺丁橡胶，中国石化公司；增粘剂，自制；硫磺，上海京海化工有限公司；过氧化二异丙苯（DCP），佳通化学有限公司；促进剂、抗氧剂，河南蔚林化工有限公司；液体聚丁二烯（PM4），英国昕特玛公司；邻苯二甲酸二辛酯（DOP），杭州大自然有机化工实业有限公司；烷基磺酸苯酯（T-50），德国朗盛公司；乙酰柠檬酸三丁酯（ATBC），山东齐鲁增塑剂股份有限公司；发泡剂AC、发泡剂H，江苏雅克化工有限公司；发泡剂OBSH，广州金昌盛科技有限公司；微球发泡剂，阿克苏诺贝尔公司。

K1、K15、K25、K37、K46、S60空心玻璃微珠，3M公司。

1.2 仪器与设备

电子万能试验机，日本岛津公司；UFE500型烘箱，美尔特有限公司；ZH-500型真空捏合机，江苏如皋市井上捏合机械厂；QL-1100型强力分散机，佛山市金银河智能装配股份有限公司。

1.3 减振胶的制备

将顺丁橡胶、增粘剂和部分稀释剂加入到捏合机中，80 ℃条件下捏合3 h，制备成预混料。将预混料、部分稀释剂、抗氧剂和填料等加入双行星动力混合机，搅拌60 min，转数为30 Hz/40 Hz（自转/公转），混合均匀后，再加入硫化剂、促进剂、填料和发泡剂，在5～45 ℃下搅拌30 min，转数为10 Hz/30 Hz，刮壁后，抽真空搅拌脱泡30 min，转数为10 Hz/30 Hz，真空压力控制在-0.09 MPa以上，出料，备用。

基础配方如表1所示。

1.4 性能测试

1.4.1 室温拉伸剪切强度及破坏形式

用庚烷清洗干净镀锌钢片（100 mm×25 mm×2.0 mm），晾干30 min，在防锈油中浸泡2 min，取出后竖直悬挂30 min，竖直立于滤纸上2 min，备用。

表1 配方Tab.1 Formula

在清洗涂油的镀锌钢片上固定垫片（PTFE垫片厚2 mm），在垫片之间施胶，装配钢片使胶液均匀粘附于2试片之间，使用长尾夹固定钢片。冷轧钢片尺寸、粘胶方式如图1所示。

图1 试件尺寸和粘胶方式Fig.1 Specimen size and bonding way

试片涂胶后水平放置，在180 ℃烘箱中固化30 min。冷却后，取出长尾夹, 将试片上的残胶清除掉。试板在（23±2）℃条件下放置0.5 h后，备用。

按照GB/T 7124—2008《胶粘剂拉伸剪切强度测定方法（金属对金属）》标准，在（23±2）℃条件下，用电子万能试验机测试拉伸剪切强度，并观察破坏形式。

1.4.2 湿热老化后拉伸剪切强度及破坏形式

按照1.4.1规定的方法将镀锌钢片进行预处理、装配固定和固化。

用塑料薄膜封口机制作聚乙烯袋，按照180 mm×500 mm的尺寸以及（45±5）g的质量切割和称量医用脱脂棉。将首批试样放置在脱脂棉前1/3的长度上，把之后的1/3脱脂棉折拢在试件上，放第2批试样，最后覆盖上剩下的1/3脱脂棉，并整体放入聚乙烯袋中。加入脱脂棉10倍量的去离子水，使水均匀分摊开，最大限度挤出空气，用手将袋子抚平并用塑料薄膜封口机封闭聚乙烯袋，再整体放入第2个聚乙烯袋中，再用封口机封闭。

将试样在70 ℃条件下放置21 d后，从脱脂棉中取出试样，10 min内放置于（-20±2） ℃的环境中，2 h后取出试样，4 h内按照1.4.1的方法进行拉伸剪切强度及破坏形式测试。

1.4.3 总挥发性有机化合物（TVOC）

测试方法按GZTC-CHEM-TOP-050-11，分析仪器为热脱附气相质谱仪（TDS-GC/MS CHEM-019-AM）；

1.4.4 密度（排水法）

（1）在空气中用天平称出四氟薄片M1（g）。

（2）烧杯中放适量水，置于天平上，并将示数清零，再把四氟薄片用线悬挂，使其完全没入水中，但不接触杯壁，此时天平读数为M2（g）。

（3）将四氟薄片烘干，把试样施在四氟薄片上，在空气中用天平称出试样和四氟薄片总质量M3（g）。

（4）烧杯中放适量水，置于天平上，并将示数清零，再把四氟薄片和试样用线悬挂在放水烧杯中，使其完全没入水中，但不接触杯壁，此时天平读数为M4（g）。

（5）密度=（M3-M1）/（M4-M2）。

2 结果与讨论

2.1 稀释剂对胶粘剂耐湿热性能和TVOC的影响（见表2）

由表2可知：胶粘剂耐湿热性能由好到差依次是PM4、ATBC、T-50和DOP。PM4为液体聚丁二烯，为活性稀释剂，全部参与硫化，同时极性较小，憎水性能优异，耐湿热性能较好；ATBC高度耐水解，耐热、耐光、耐低温性能优异，能增加对金属的粘接力，即使长期暴露在水中，粘接力不降低，在湿热条件下，性能保持较好；T-50和DOP为非活性稀释剂，耐水、耐湿热较差。另外，PM4全部参与硫化，游离分子较少，所得样品TVOC较小；其余为非活性稀释剂，游离分子较多, 所得样品TVOC增高。因此，活性稀释剂有助于提高耐湿热老化性能和降低TVOC。

2.2 发泡剂对胶粘剂耐湿热性能和TVOC的影响（见表3）

由表3可知：以上几种发泡剂对胶粘剂耐湿热后的剪切强度和破坏形式影响较小，而对TVOC的影响较大，其中微球发泡剂效果相对最好。这是因为微球发泡剂通过微球膨胀发泡，形成闭孔结构，结构紧凑，TVOC相对最低；其他化学发泡剂通过加热分解出不同气体进行发泡，形成开孔结构，导致TVOC增加。

2.3 空心玻璃微珠对胶粘剂耐湿热性能和密度的影响（见表4）

表2 不同稀释剂对胶粘剂耐湿热性能和TVOC的影响Tab.2 Effects of different thinners on resistance to heat and humidity and TVOC of adhesive

表3 不同发泡剂对胶粘剂耐湿热性能和TVOC的影响Tab.3 Effect of different fillers on resistance heat and humidity and TVOC of adhesive

由表4可知：随着空心玻璃球密度的降低，胶样的密度也越来越小，从普通减振胶到K15制备的减振胶，密度降低了26.9％；胶样拉伸剪切强度相近，湿热老化性相当。

表4 不同空心玻璃微珠对胶粘剂耐湿热性能和密度的影响Tab.4 Effect of different fillers on the wet-heat resistance and the density

3 结语

（1）活性稀释剂PM4具有憎水性，可以全部参与胶粘剂的硫化反应，基本无游离分子析出，有助于提高耐湿热老化性能和降低TVOC。

（2）4种发泡剂对胶粘剂耐湿热后的剪切强度和破坏形式的影响较小，而对TVOC的影响较大，其中微球发泡剂通过微球膨胀发泡，形成封闭泡孔结构，有助于降低TVOC，效果相对最好。

（3）选择低密度的空心玻璃珠，可以在保证性能的基础上，明显降低减振胶密度，有利于汽车轻量化，降低成本，节省能耗。

[1]张郧生.我国汽车胶粘剂量开发应用的现状及前景[J].粘接,2009,30(7):66-70.

[2]曲军.欧洲汽车胶粘剂的发展趋势-高效,安全,环保[A].北京粘接学会第十七届年会暨胶粘剂、密封剂应用技术论坛[c],2008.

[3]周一兵.汽车粘接剂密封胶应用手册[M].北京:中国石化出版社,2003.

[4]李静.我国汽车胶粘剂/密封胶的现状和发展[J].粘接,2007,28(3):45-47.

[5]李伟红,彭仁贵,韩胜利,等.汽车减振胶耐湿热性能的研究[J].粘接,2015,36(12):52-55.

[6]张经盛.橡胶湿热老化试验的研究[J].老化与应用,1994,23(1):3-10.

Development of environment friendly damping adhesive with lower density for automobiles

LI Wei-Hong, HAN Sheng-li, PENG Ren-Gui
(Huibei Huitian New Material Co., Ltd, Xiangyang, Hubei 441057, China)

An environment friendly damping adhesive with lower density for automobiles was prepared using the cispolybutadiene butadiene rubber, thinner, vulcanizing agent, promotor, antioxidant, foaming agent, hollow glass beads, filler, etc. The results showed that the choosing appropriate thinner, foaming agent and hollow glass beads can increase the resistance to heat and humidity, decrease the emission of harmful substances and lower the adhesive density.

cis-polybutadiene rubber; damping adhesive; hollow glass beads

TQ437

A

1001-5922（2016）06-0046-04

2016-03-17

李伟红（1981-），男。研究方向：高分子材料科学与工程。E-mail：liweihong@huitian.net.cn。