张庆虎，任文坛

（1.杭州顺豪橡胶工程有限公司，浙江 杭州 311121；2.上海交通大学，上海 200240）

汽车用高性能丁基橡胶阻尼片及性能研究

张庆虎1，任文坛2*

（1.杭州顺豪橡胶工程有限公司，浙江 杭州 311121；2.上海交通大学，上海 200240）

文章研究以丁基橡胶和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物（MA-g-EVA）共混体系为基体，配合环氧树脂、端羧基液体丁二烯以及其他橡胶常用配合剂制备了一种汽车用高性能丁基橡胶阻尼片。对其力学性能、阻尼性能、与金属的粘合性能以及耐热老化等性能进行了研究，结果表明：该丁基橡胶阻尼片可按照传统的热熔型阻尼片安装工艺，在热空气烘道内实现无压热空气硫化并牢固地粘贴在车身金属表面上，其阻尼性能良好、阻燃、安全环保，可作为汽车用高性能橡胶阻尼片。

橡胶阻尼片；热空气硫化粘合；阻燃；安全环保

CLC NO.:U465.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-207-03

前言

阻尼胶片粘贴在振动部件的表面可以有效降低机械噪声和减轻机械振动及共振。在各种机械设备上广泛应用，尤其是在汽车乘座室内的前围板、车门、车顶棚、车底板、后备箱等8～12个部位都有应用，每辆汽车使用面积大约3m2，重量大约8～15公斤。传统热熔型阻尼材料以沥青为主要基材并辅以无机填料，安装时利用汽车涂装烘房烤漆工序，使该材料熔融并粘贴在车身上[1]。众所周知，沥青热稳定性和耐老化性能差，它在低温下变脆会失去阻尼功能，在高温下长期老化后阻尼胶片会变硬，也同样是阻尼性能会大大下降，甚至失去阻尼效果。更值得注意的是沥青的环保卫生问题，尽管学界还不能完全确认石油沥青和天然沥青对人体的危害性，但已经确认煤焦沥青的沥青质中主要含有难挥发的蒽、菲、芘等多环芳烃化合物，这些物质具有毒性，如果长期与人体接触，对人的危害很大[2，3]。显然，把沥青阻尼胶片用于汽车对人体健康卫生有较大的风险。

橡胶作为典型的粘弹性高分子材料，其具有良好的阻尼性能，所以，橡胶阻尼材料以其优异的性能越来越引起人们的重视[4]。为了将橡胶阻尼片粘贴安装在振动壳体表面，研发人员想到采用胶泥片（减振腻子）[5]或者将胶泥涂覆在硫化胶片表面做成自粘性橡胶阻尼片[6,7]，也有人将其做成橡胶复合阻尼片[8,9,10]，但都是过多关注阻尼片的阻尼特性，而对橡胶阻尼片在粘贴安装和工作过程中的位移、鼓包或脱落等隐患考虑稍嫌不足。有实验表明[11]，阻尼材料与振动壳体安装部位的有效粘接面积在70%以上时，才能实现设计的阻尼效应，当有效粘接面积不足70%时，阻尼材料的阻尼效果就难以保证。因而，开发出一种无压硫化粘合型高性能橡胶阻尼片，在满足传统热熔粘合型沥青基阻尼片的安装工艺的前提下，且具有高阻尼因子、寛温域、耐高、低温、粘合强度高等优异性能的汽车用橡胶阻尼片具有十分重要的意义。

1、实验

1.1 主要原材料

丁基橡胶BIIR 2030, ML1+4125℃=27～36；德国朗盛化学公司；马来酸酐接枝EVA的接枝率为1.0～1.5%，熔融指数为(190℃，2.16kg) 0.8～1.5g/10min，南京塑泰高分子科技有限公司；端羧基液体聚丁二烯，其羧基含量为0.03～0.07mol/ 100g，淄博齐龙化工有限公司；环氧树脂牌号为E-31，环氧当量为265～435g/eq，上海树脂厂有限公司；其他配合剂均为橡胶常用配合剂，为市售产品。

1.2 试验仪器与设备

XK-400型开放式炼胶机，上海第一橡胶机械厂；55L橡胶密炼机，无锡双象橡塑机械有限公司；1200mm胶板挤出生产线，内蒙古富特橡塑机械有限公司；邵尔A型硬度计，高铁检测仪器有限公司；AI-3000型电子拉力机，高铁检测仪器有限公司；DMA Q800型动态热机械分析仪，美国TA仪器公司；热空气烘箱，上海苏盈试验仪器有限公司。

1.3 试样制备

首先在100~130℃下将丁基橡胶和马来酸酐接枝EVA、无机填充补强剂，液态聚丁二烯、炭黑、防老剂和橡胶硫化消泡剂加入到密炼机中混炼6～10分钟，使其充分分散在聚合物基体中，然后在开炼机上将环氧树脂和硫化体系加入上述母炼胶中混炼成混炼胶；采用胶板挤出机将混炼胶成型为厚度为2±0.3mm的胶片；阻尼片性能测试硫化胶试样制备方法与其实际贴合安装工艺过程相同，即：采用180℃+扸190Ⅸ-×30分钟热空气烘箱硫化，制备纯胶试片时，用聚四氟乙烯薄膜将未硫化胶片单面隔离后平铺在铁板上放入烘箱硫化，制备粘合试样时，将未硫化胶片与表面清洁的金属试板直接贴合后放入烘箱硫化。

1.4 性能测试

按照标准GB/T531.1-2008测试所得硫化胶试样的硬度；按照标准GB/T528-2009测试所得硫化胶片试样的拉伸性能；按照标准GB/T 7760-2003测试橡胶阻尼片与金属试板的粘合强度；按照标准GB/T 3512-2001测试硫化胶的热空气老化性能；橡胶阻尼片材料的阻尼因子和阻尼温域采用DMA Q800型动态力学性能分析仪，在拉伸模式下测试；按照HG/T 4384-2012（汽车用阻尼片）中所规定的检测方法评价阻尼片的性能。

2、结果与讨论

2.1 丁基橡胶阻尼片

丁基橡胶(IIR)由于其分子链上侧甲基十分密集，形成蠕虫状结构，因而具有较高的损耗因子，又因为玻璃化转变温度附近存在着次级转变，致使其阻尼性能不同于一般的弹性体,内耗峰既高又宽[12]。

所以，首先选用溴化丁基橡胶作为基体材料，考核其动态力学性能、无压硫化工艺性能、以及与金属的粘合性能等。如图1所示，其硫化胶具有较宽的阻尼温域（-60～+10Ⅸ），阻尼（损耗因子）峰值超过1.0，随着频率的提高，阻尼峰朝高温方向有所移动。但是，阻尼峰值基本出现在低温区域，即：Δ0.7(tanδ≥0.7的温度区域)处在-40～-10℃，所以，从实际应用的角度考虑，应调整材料配方（通常采用加入酚醛树脂的方法），使阻尼峰向高温方向扩展。表1为丁基橡胶中加入酚醛树脂和石油树脂的试样在热空气硫化（无压硫化）条件下的试验结果，可见其性能很不理想，硫化后试样表面起泡、与金属的粘合性能差，显然不符合本研究的宗旨。

表1 丁基橡胶试样的热空气硫化（无压硫化）试验结果

2.2 丁基橡胶/树脂共混复合阻尼片

为了弥补单纯丁基橡胶在高温区域阻尼因子低、热空气硫化时表面起泡、与金属粘合性差等缺陷，拟将马来酸酐接枝EVA（MA-g-EVA）与溴化丁基橡胶（BIIR）共混[13]，加入环氧树脂（E-31），使MA-g-EVA产生交联，这样就在基体中分别形成橡胶交联和树脂交联网络体系，有利于拓宽丁基橡胶的阻尼温域并改善热空气无压硫化时的起泡现象。与此同时，还加入具有反应活性的端羧基液体聚丁二烯，它也将会起到改善粘合性并参与树脂交联体系。表2是该配方体系的试验数据，可见上述的配方调整技术方案得到很好的验证，所制备的丁基橡胶/树脂共混复合阻尼片性能良好，其阻尼性能、热空气无压硫化性能和粘合性等主要性能都比较理想。

表2 丁基橡胶/树脂共混复合阻尼片性能试验结果

2.3 丁基橡胶复合阻尼胶片与沥青阻尼片的性能比较

表3 丁基橡胶复合阻尼片与沥青阻尼片的性能比较

在上述配方试验的基础上，结合该产品的实际使用要求、生产成本和工业化生产条件等因素，对其配方、生产工艺和质量控制方法进行了调整和优化，生产出了丁基橡胶复合阻尼胶片产品，按照HG/T 4384-2012（汽车用阻尼片）中所规定的检测方法对其性能进行了评价，并与市场上的沥青阻尼片性能进行了比较，结果如表3，可以看出：丁基橡胶复合阻尼胶片的产品性能具有明显的优势。需要强调的是，该丁基橡胶复合阻尼胶片的基体材料主要是丁基橡胶、EVA、环氧树脂等通用高分子材料，作为汽车配件材料，其卫生环保性能是经得起考验的，深信未来它将会作为汽车用阻尼片的主流产品。

3、结论

（1）本研究以丁基橡胶和马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物共混体系为基体，配合反应性聚合物环氧树脂和端羧基液体丁二烯以及其他橡胶常用配合剂制备了一种可用热空气硫化并与金属粘合的高性能复合阻尼胶片。

（2）该阻尼胶片可按照传统的热熔型阻尼片安装工艺，在热空气烘道内实现无压热空气硫化并牢固地粘贴在车身金属表面上，其阻尼性能良好、耐高低温、阻尼温域宽广、卫生环保。

（3）在配方试验研究的基础上，结合该产品的实际使用要求、生产成本和工业化生产条件等因素，对其配方、生产工艺和质量控制方法进行了调整和优化，生产出了丁基橡胶复合阻尼胶片产品，与市场上的沥青阻尼片性能进行了比较，该产品性能具有明显的优势，可望作为汽车用阻尼片的主流产品。

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Study on Preparation and Properties of High Performance Butyl Rubber Damping Sheet for Automobile

Zhang Qinghu1, Ren Wentan2*
( 1.Hangzhou shower rubber engineering Co. Ltd., Zhejiang 300021; 2. Shanghai jiaotong university, Shanghai 200240 )

A high performance butyl rubber damping sheet for automobile was prepared with butyl rubber and maleic anhydride grafted ethylene - carboxylic acid vinyl ester copolymer (MA-g-EVA) blending system as the matrix and then compound with the epoxy resin, carboxyl-terminated poly butadiene and other rubber additives. The mechanical properties and damping performance, the adhesion and heat aging properties of the damping sheet were investigated. The results shown that the damping sheet can firmly adhesive on the metal surface by a hot vulcanization bonding and shows good damping performance, flame retardant, harmless to human beings, that can be used as automobile damping.

rubber damping sheet; automobile; flame retardant; harmless

U465.6

A

1671-7988(2016)07-207-03

张庆虎，教授级高级工程师，就职于杭州顺豪橡胶工程有限公司，一直从事橡胶材料及其加工工艺研究，已发表论文50多篇。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.07.065