补强树脂对密封条接角胶变色问题的影响研究

吴桂龙，鲍作栋，胡峥嵘，金英淑

（建新赵氏科技有限公司，浙江 宁波 315000）

汽车密封条使用的橡胶原材料主要为三元乙丙橡胶（EPDM），其利用了EPDM耐候性能优异、弹性衰减小、耐臭氧和耐紫外线的特点。接角接合是汽车密封条生产过程中的一个重要环节，能将不同形状的断面部件连接成一件成品密封条。根据不同产品的要求，可以开发出一系列硬度和流动性各异的EPDM密封条接角胶配方，以满足设备和工艺的要求。密封条接角胶通常采用注射或者模压的生产工艺，因此接角胶需具有更好的流动性，从而保证胶料在注射硫化的过程中能够顺利成型和脱模。

在实际生产过程中，发现高硬度（邵尔A型硬度＞80度）的接角胶接角完毕后，在常温停放3～4 d后胶料表面出现泛蓝然后变花的现象，成为影响密封条品质的一个重大问题。文献中对于汽车密封条表面的研究主要集中在挤出胶，且多研究胶条在阳光下暴晒或者氙灯条件下的变色现象[1-4]。对于泛蓝问题，普遍认为是炉法炭黑（pH值一般为8.0～10.5）大量应用时导致密封条表面泛蓝[5]。实践证明，当生胶、炭黑和油等原材料种类以及硫化工艺相同的条件下，高硬度混炼胶由于炭黑比例更高，更易出现泛蓝问题，而邵尔A型硬度为75度的胶料不存在这个问题。植物油改性酚醛树脂作为补强树脂目前在橡胶领域获得越来越多的应用[6-8]。

在橡胶色差测试中，a值代表色彩的红绿程度，而b值代表的是黄蓝程度，德国大众汽车公司对于密封条光泽度和颜色的要求为b值不大于0.5。基于色差测试，本工作通过在高硬度汽车密封条配方中加入不同用量的补强树脂，在保证硬度不变的条件下，研究补强树脂对密封条接角胶色差值的影响。

1 实验

1.1 主要原材料

EPDM，牌号K3960Q，阿朗新科高性能弹性体（常州）有限公司产品；牌号9720，日本三井株式会社产品。炭黑HS45，欧励友碳材料有限公司产品。炭黑N990，东海碳素有限公司产品。氧化锌、聚乙二醇（PEG-4000）和分散剂RL-10，上海锐巴新材料科技有限公司产品。填充剂Z-86，德国HOFFMANN公司产品。石蜡油，牌号1535，宁波汉圣化工有限公司产品。补强树脂，牌号SP6600，上海奇迎高分子材料有限公司产品。硫黄和促进剂，宁波艾克姆新材料有限公司产品。

1.2 配方

试验配方以保证胶料硬度不变为原则进行组分用量调整，具体组分和用量如表1所示。

表1 试验配方 份

1.3 主要设备和仪器

XK-200型开炼机，大连橡胶塑料机械有限公司产品；Farrel K1型3.5 L密炼机，美国法雷尔公司产品；MD-2000A型无转子硫化仪，中国台湾高铁科技股份有限公司产品；MV-2000型智能门尼粘度仪，无锡蠡园电子化工设备有限公司产品；NH300型色差仪，柯尼卡美能达控股公司产品；XLB-300R型橡胶注射机和XLB-30型平板硫化机，余姚华泰橡塑机械有限公司产品。

1.4 试样制备

一段混炼在密炼机中进行，密炼室初始温度为65 ℃，转速为45 r·min-1，混炼工艺为：生胶→氧化锌、硬脂酸→聚乙二醇、分散剂RL-10→炭黑HS45/N990、石蜡油、填充剂Z-86→排气（120 ℃）→清扫→排胶（140 ℃）。

二段混炼在开炼机上进行，混炼工艺为：一段混炼胶→左右各割刀2次→加入硫化体系、吸湿剂→左右各割刀3次→薄通1次→打三角包3次→打卷3次→出片。

混炼胶一部分停放12 h后在平板硫化机上进行硫化，硫化条件为180 ℃×5 min；另一部分采用注射机注射硫化成为接角试样，用于色差仪的色差和光泽度测试，注射硫化条件为225 ℃×90 s。

1.5 性能测试

胶料的物理性能按照德国大众汽车公司的企业标准TL 52704—2013《车身密封条材料要求》进行测试。

样品色差按照ISO 2813：2014《涂料和清漆20°，60°以及85°时光泽度的测定》进行测试，经注射硫化的接角试样在电脑色差仪上进行测试并且每周测试一遍，连续测试5周。

2 结果与讨论

2.1 硫化特性

混炼胶的硫化特性如表2所示。

表2 混炼胶的硫化特性

从表2可以看出：在混炼胶硬度一致的条件下，随着补强树脂用量的增大，混炼胶门尼粘度逐渐降低，FL和Fmax均呈下降趋势，硫化速度逐渐加快。

2.2 物理性能

硫化胶的物理性能如表3所示。

表3 硫化胶的物理性能

从表3可以看出，随着补强树脂用量的增大，硫化胶的100%定伸应力和拉伸强度逐渐降低，拉断伸长率和撕裂强度得到大幅度提升。

2.3 色差

接角试样表面b值及其变化率[（b值－初始b值）/初始b值]随存放时间的变化分别如图1和2所示。色差测试中的b值代表试样表面颜色的黄蓝值，b值为负表示偏蓝，数值越小，则颜色越偏向蓝色。

从图1和2可以看出：添加0，5，10份补强树脂的接角试样初始b值基本一致，而加入15份补强树脂的接角试样初始b值明显增大，说明试样的泛蓝程度明显降低；随着存放时间的延长，添加0，5，10份补强树脂的接角试样泛蓝程度明显加大且在第21 d时b值基本达到最小值，b值变化率分别为83.46%，70.31%和30.43%。

接角试样表面a值随存放时间的变化如图3所示，光泽度L值随存放时间的变化如图4所示。a值代表试样表面颜色的红绿值，a值为正表示偏红，数值越大，表明越偏向红色；光泽度L值越大，表明反光的效果越差，即试样越趋向哑光。

从图3可以看出，4个试样的表面a值都基本在中值，且随着存放时间的延长，a值变化不大。

从图4可以看出，随着补强树脂用量的增大，试样表面L值增大，说明哑光效果更好，且随着存放时间的延长，L值变化不大。

3 结论

（1）补强树脂能提高胶料的硬度，在相同胶料硬度下可减小炭黑的用量。

（2）随着补强树脂用量的增大，混炼胶的门尼粘度下降，硫化速度明显加快，硫化胶的拉伸强度有所降低，但撕裂强度大幅度提升。

（3）补强树脂的加入可有效抑制高硬度密封条接角胶的泛蓝现象，当补强树脂用量为15份时，接角胶表面泛蓝的问题基本得到解决。