程冬冬 胡玉祥 羅少輝 熊吉花

(1.江西省化學(xué)工業(yè)研究所，江西 南昌 330029;2.雪津啤酒南昌分公司，江西 南昌 330029)

汽車工業(yè)在我國經(jīng)歷了幾十年的快速發(fā)展，進入2015年，隨著中國經(jīng)濟整體放緩，汽車業(yè)的增速也趨于穩(wěn)定，我國汽車業(yè)會逐漸進入一個低速平穩(wěn)增長的新階段。但是，我國汽車保有量卻持續(xù)增加，節(jié)能減排任務(wù)十分繁重，這一方面使得近幾年新能源汽車的發(fā)展速度遠高于傳統(tǒng)汽車，另一方面，隨著排放標準的不斷提高，傳統(tǒng)的汽柴油汽車必須通過新技術(shù)和新材料的使用來降低油耗和減少尾氣排放。密封膠和膠黏劑的使用可在不降低安全性的同時起到減震和降噪的作用，所以近年來各種膠黏劑密封膠已廣泛應(yīng)用于汽車的各個角落。

高發(fā)泡阻隔膠屬汽車膠粘劑的一種，主要用于汽車車身上的鈑金空腔內(nèi)，產(chǎn)品在焊裝車間通過卡扣或粘結(jié)方式安裝在鈑金空腔內(nèi)，在涂裝車間經(jīng)過160℃左右的高溫烘烤后發(fā)泡，經(jīng)過高倍發(fā)泡阻隔膠體積膨脹到未發(fā)泡前體積的20倍以上，將鈑金空腔填充滿并粘結(jié)在鈑金內(nèi)腔，防止水汽腐蝕。為了能達到減震、降噪、密封的要求，汽車廠對阻隔膠的性能有嚴格的要求，發(fā)泡倍率不的低于20倍，粘結(jié)強度不低于0.015MPa，有小粘結(jié)面積不低于80%，同時滿足這幾點阻隔膠才能有效填充鈑金空腔，覆蓋空腔內(nèi)未被油漆覆蓋的面積并防止其被雨水腐蝕。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

EVA:美國杜邦(VA含量32%);

發(fā)泡劑AC:寧夏日盛;

促進劑D:東北助劑;

氧化鋅:宏達鋅業(yè);

促進劑D:廣東杜巴斯;

過氧化苯甲酰:阿克蘇;

二辛酯DOP:韓國愛敬;

白炭黑:南吉化工。

1.2 儀器設(shè)備

雙輥筒煉膠機:天臺橡膠機械廠;

QLB－D平板硫化機:宜興市宜輕機械有限公司;

拉伸剪切試驗機:上海帝爾電子電子科技有限公司;

電熱恒溫干燥箱:滬南電爐廠。

1.3 工藝流程

先將雙輥筒煉膠機的滾筒溫度調(diào)整到80℃左右，并將輥距調(diào)整到1mm，待EVA完全融化后依次加入氧化鋅、促進劑D、過氧化苯甲酰、發(fā)泡劑AC，進行混煉，混煉一段時間后再加入白炭黑和二辛酯，繼續(xù)混煉?；鞜捑鶆蚝笙铝?，取適量放入平板硫化機中壓成厚度為6mm的薄片，待薄片冷卻致常溫將其裁剪成長3CM寬4CM的長方形試片，并將試片放入溫度為160℃的電熱恒溫干燥箱內(nèi)恒溫烘烤30min，試片發(fā)泡后取出冷卻到常溫后對試片進行性能實驗。

1.4 檢測標準

發(fā)泡倍率:HG/T 2097－2008;

剪切強度:GB/T 13936－2014;

T型剝離強度:GB2791－1995;

覆蓋面積:QB/T Q/NXH001－2009。

2 結(jié)果與討論

注:討論單一組分對阻隔膠性能的影響時，設(shè)定其為變量，其他組分不變。

基本配方:

2.1 基材的選擇

橡膠、塑料都可通過一定的發(fā)泡工藝制成不通的產(chǎn)品，應(yīng)用在生活的方方面面，不同基材其發(fā)泡原理和發(fā)泡工藝存在很大的差別，有些采用物理發(fā)泡，有些是化學(xué)發(fā)泡，物理發(fā)泡是通過成型過程中材料的揮發(fā)分或分散在材料中的揮發(fā)分使材料產(chǎn)生泡孔的方法?；瘜W(xué)發(fā)泡法是利用化學(xué)方法產(chǎn)生氣體來使塑料發(fā)泡:對加入塑料中的化學(xué)發(fā)泡劑進行加熱使之分解釋放出氣體而發(fā)泡。

我們分別實驗了丁腈橡膠、氯化聚乙烯、EVA三種材質(zhì)，并對比三種材質(zhì)在其他條件相同的條件下所制得的阻隔膠產(chǎn)品性能，通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用丁腈橡膠和氯化聚乙烯制得的阻隔膠發(fā)泡倍率都較小，丁腈橡膠制得的阻隔膠發(fā)泡倍率在5－6倍，氯化聚乙烯制得的阻隔膠發(fā)泡倍率3－4倍，都無法滿足阻隔膠20倍的發(fā)泡要求。

最后我們確定采用EVA作為阻隔膠的發(fā)泡基材，EVA是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，EVA作為發(fā)泡基材，廣泛應(yīng)用于化學(xué)發(fā)泡材料的領(lǐng)域，EVA的發(fā)泡受到其VA含量的變化而變化，EVA的VA含量不宜過高，VA含量太高EVA的晶區(qū)溫度高于熔點時，粘度下降，發(fā)泡倍率會急劇下降。本實驗選取VA含量為32%的EVA作為發(fā)泡基材，此時EVA發(fā)泡材料本身對發(fā)泡倍率的影響最小，并通過實驗確定EVA的用量為67%。

2.2 發(fā)泡劑的選擇

橡膠和塑料等發(fā)泡材料中常用的發(fā)泡劑有發(fā)泡劑AC和發(fā)泡劑H，發(fā)泡劑H主要用在制造海綿橡膠，在聚氯乙烯的發(fā)泡中也經(jīng)常使用，發(fā)氣量可達270－285ml/g，但是其分解溫度較高，一般在200℃以上。發(fā)泡劑AC是橡膠加工業(yè)中最常用的發(fā)泡劑之一，也可用于聚乙烯、ABS、EVA等塑料的發(fā)泡，AC發(fā)泡劑分解時釋放N2、CO和少量的CO2，對汽車電泳液無污染。但AC發(fā)泡劑的分解溫度較高，一般在220°C以上，需要添加活化劑將其分解溫度降低至160℃左右。

本文研究的高發(fā)泡阻隔膠主要用于汽車板金空腔，隨油漆的烘烤而發(fā)泡，而油漆的烘烤溫度一般在160℃左右，因此我們選用發(fā)泡劑AC作為發(fā)泡劑。

2.3 促進劑的選擇

常用的發(fā)泡促進劑主要為金屬皂類或金屬氧化物，它們的主要作用是降低發(fā)泡劑的分解溫度，從而使發(fā)泡劑在低于其正常分解溫度時快速釋放氣體。本文選用的促進劑為促進劑D和氧化鋅兩種，氧化鋅在降低AC分解溫度的同時還可以中和體系的酸性，防止交聯(lián)劑發(fā)生酸中毒。促進劑D主要用作天然橡膠和合成橡膠的中速促進劑。促進劑的用量應(yīng)和發(fā)泡劑的用量相匹配，不宜過大，過大則發(fā)泡劑分解速度過快，發(fā)泡基材的交聯(lián)速率小于發(fā)泡劑的分解速率，發(fā)泡基材未能充分交聯(lián)氣體已溢出，從而發(fā)泡倍率下降。我們通過大量實驗表面，氧化鋅和促進劑D的用量分別為1.2%和2.5%為宜，此時兩者的共同作用能較好的控制發(fā)泡劑AC的分解速度，阻隔膠的發(fā)泡倍率膠高。

2.4 交聯(lián)劑的選擇

交聯(lián)劑一般為過氧化物，在發(fā)泡體系中交聯(lián)劑主要用于交聯(lián)發(fā)泡基材從而將發(fā)泡劑分解時產(chǎn)生的氣體封閉在基材內(nèi)，形成密閉氣孔。本文選用過氧化苯甲酰作為EVA的交聯(lián)劑，過氧化苯甲酰的用量應(yīng)滿足EVA交聯(lián)反應(yīng)的需要，但不宜過多，用量過大則交聯(lián)速率過快，AC發(fā)泡劑未能充分分解EVA已交聯(lián)成型，氣泡無法充分膨脹，發(fā)泡倍率因此降低。通過實驗我們確定過氧化苯甲酰的用量為1.3%，EVA的交聯(lián)速度和AC發(fā)泡劑的分解速度匹配，發(fā)泡效果最好。

2.5 填充劑的選擇

填充劑的使用主要是用于降低產(chǎn)品的制造成本，但填充劑的使用應(yīng)在不影響產(chǎn)品的性能的基礎(chǔ)上適量添加，因此填充劑多為性能穩(wěn)定、價格低廉且易于購得的原料。本實驗選用白炭黑作為阻隔膠的填充劑，白炭黑耐高溫、不燃、無味、具有良好的電絕緣性，且價格低廉。綜合考慮發(fā)泡效果和成本兩方面的因素，通過大量實驗本實驗最終確定白炭黑的用量為5%，此時阻隔膠的發(fā)泡倍率和粘結(jié)強度基本滿足性能要求。

3 結(jié)論

本實驗確定高發(fā)泡阻隔膠的最佳配方為:EVA67份，發(fā)泡劑AC10份，氧化鋅:1.2份，促進劑D2.5份，過氧化苯甲酰1.3份，二辛酯13份，白炭黑5份。所得阻隔膠產(chǎn)品經(jīng)160℃，30分鐘發(fā)泡，冷卻后測試其性能為:發(fā)泡倍率22倍，粘結(jié)強度0.0155MPa，有效覆蓋面積83%，符合一般汽車廠商對阻隔膠產(chǎn)品的要求，并且對電泳槽無污染，烘烤加熱后不會使鈑金件扭曲變型，產(chǎn)品熱膨脹后有良好的密封性和隔音性。

［1］馮邵華，劉忠杰，左建東，曾建華，郝建東.EVA交聯(lián)發(fā)泡技術(shù)及應(yīng)用［J］.塑料科技，2003(2).

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［3］丁浩.塑料工業(yè)試用手冊［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2000.

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