氧化锌与活性氧化锌对汽车发动机悬置胶料及成品性能的影响

2018-07-21郝伟刚高丙托

橡胶科技 2018年4期

徐燕，郝伟刚，张鹏，高丙托

（保定威奕汽车有限公司河北省汽车减震与密封橡胶产品工程技术研究中心，河北保定 072550）

氧化锌是橡胶工业中常用的活性剂，与硬脂酸组成硫黄硫化体系的活化体系。在硬脂酸作用下，氧化锌与促进剂发生化学反应生成锌盐，锌盐与多硫分子作用生成多硫锌盐，多硫锌盐与橡胶大分子反应最终完成化学交联。与氧化锌相比，活性氧化锌具有粒径小、比表面积大、硫化活性高的特点。

本工作主要研究氧化锌与活性氧化锌对汽车发动机悬置胶料及成品性能的影响。

1 实验

1.1 主要原材料

天然橡胶（NR），TSR-CV60，西双版纳中化橡胶有限公司产品；氧化锌，质量分数为0.997，镇江白水化学有限公司产品；活性氧化锌S70，台懋实业股份有限公司产品；硬脂酸SA1801，嘉里油脂化学工业（天津）有限公司产品；偶联剂Si69，东营市恒益化工有限公司产品。

1.2 主要设备和仪器

3 L密炼机和203.2 mm（8英寸）开炼机，广东利拿机械有限公司产品；YM-RH300T-3000CC型注射硫化机，无锡阳明橡胶机械有限公司产品；XW-221型平板硫化机和MC010-LXS-A型邵氏硬度计，上海严润光机科技有限公司产品；M2000-FAN型无转子硫化仪、GT-TCS-2000型电脑系统拉力试验机和GT-7017-EM型老化试验机，高铁检测仪器（东莞）有限公司产品；MTS 200 Hz弹性体试验机，美特斯工业系统（中国）有限公司产品；MOOG型多通道耐久试验机，苏州美莱格机电设备有限公司产品。

1.3 试验配方

试验配方见表1。

表1 试验配方份

1.4 试样制备

胶料混炼分两段，均在密炼机中进行，密炼室初始温度均为40 ℃，转子转速均为32 r·min-1。一段混炼工艺为：生胶→防老剂和氧化锌等小料→炭黑和凡士林→排胶。胶料在开炼机（辊距调至3 mm）上下片后停放24 h；二段混炼工艺为：一段混炼胶→硫化剂和促进剂→排胶。胶料在开炼机（辊距调至3 mm）上下片后停放16 h。

胶料在平板硫化机上硫化，强伸试样硫化条件为160 ℃×8 min，压缩永久变形试样硫化条件为160 ℃×12 min。

发动机悬置在注射硫化机上硫化，硫化条件为：155～165 ℃/19.6 MPa×（500～600） s，成品如图1所示。高；随着活性氧化锌用量减小，形成的锌盐减少，胶料的交联密度和抗硫化返原性能降低。

图1 发动机悬置成品

2.1.2 物理性能

胶料的物理性能如表3所示。从表3可以看出：与氧化锌胶料相比，添加等量活性氧化锌的胶料硬度不变，定伸应力和拉伸强度降低，拉断伸长率和压缩永久变形增大，撕裂强度提高，老化后拉伸强度由降低变为提高；随着活性氧化锌用量减小，胶料的物理性能总体降低。

表3 胶料的物理性能

1.5 性能测试

1.5.1 成品性能

（1）刚度。静刚度测试条件为：试验方向X，负荷 ±8 000 N，振幅 ±2.0 mm；动刚度测试条件为：试验方向X，频率 25 Hz，振幅 ±0.5 mm。

（2）阻尼性能。测试条件为：频率 25 Hz，振幅±0.1，±0.5，±0.05 mm。

（3）高温耐久性能。测试条件为：温度（85±5） ℃，Z向预载荷 0 N，频率 3 Hz；X方向振幅 ±1 500 N，循环次数 100万。合格判定标准为：耐久性能试验前后静刚度变化率在30%以内（耐久性能试验后常温放置8 h以上做刚度测试），胶料在受力方向的压缩永久变形小于3 mm，且无3 mm以上深度的裂纹和剥离等缺陷。

1.5.2 胶料性能

胶料性能测试按照相应国家标准进行。

2 结果与讨论

2.1 胶料性能

2.1.1 硫化特性

胶料的硫化特性如表2所示。从表2可以看出：与氧化锌胶料相比，添加等量活性氧化锌的胶料t10和t90缩短；tF90延长，说明抗硫化返原性能提

表2 胶料的硫化特性（160 °C）

2.2 成品性能

2.2.1 动静刚度

发动机悬置的动静刚度如表4所示。从表4可以看出，在达到相同刚度的条件下，采用活性氧化锌胶料的发动机悬置生产效率高于采用氧化锌胶料的发动机悬置。

表4 发动机悬置的动静刚度

2.2.2 阻尼性能

发动机悬置的损耗因子（tanδ）如表5所示。从表5可以看出，在不同振幅下，采用氧化锌胶料的发动机悬置tanδ均大于采用活性氧化锌胶料的发动机悬置。作为减震橡胶制品，其主要功能是吸收震源发出的振动能量，特别是阻止振动波产生的共振效应所导致的同步振动，减震橡胶制品的减振效果与胶料的阻尼性能密切相关[1]。这说明采用氧化锌胶料发动机悬置的减震性能优于采用活性氧化锌胶料发动机悬置。