何方科，胡余優(yōu)，丁斌煊，李 劍

（建新趙氏科技有限公司，浙江 寧海 315600）

減震襯套是車輛減震部件中最為典型的一類產(chǎn)品，由橡膠與金屬骨架通過粘合劑粘接而成，其主要作用機理為利用橡膠的高彈性和金屬骨架的高強度而在車輛行駛過程中發(fā)揮減震和耐磨的作用[1-3]。減震襯套裝配于汽車底盤上，常年與水汽和空氣接觸且工作環(huán)境溫度高，故要求其橡膠與金屬骨架具有優(yōu)異的初始粘接性能以及橡膠具有優(yōu)異的耐老化性能[4-7]。

研究[8-11]發(fā)現(xiàn)，在載荷作用下，大氣中的氧氣和臭氧以及光等因素會促進橡膠與金屬之間發(fā)生開裂、脫膠等現(xiàn)象。因此，提高減震襯套的耐濕熱老化性能[12-15]是汽車減震制品行業(yè)亟待解決的難題。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，減震襯套的耐濕熱老化性能成為高端車企越來越重視的耐候性指標。

本工作采用正交試驗研究硫化工藝參數(shù)對天然橡膠（NR）膠料減震襯套粘接性能和耐濕熱老化性能的影響，以期為減震襯套的耐濕熱老化性能研究提供技術(shù)支持。

1 實驗

1.1 主要原材料

NR，牌號CV60，越南進口產(chǎn)品；炭黑N330，卡博特（中國）投資有限公司產(chǎn)品；底涂粘合劑Thixon P-6-EF和面涂粘合劑Thixon OSN-2-EF，杜邦（中國）研發(fā)管理有限公司產(chǎn)品；鋼鐵骨架，常州市金豪精密鋼管有限公司產(chǎn)品。

1.2 膠料配方

NR 100，炭黑N330 50，芳烴油 5，氧化鋅 5，硬脂酸 2，防老劑RD 2，防老劑4020 2，石蠟 2，硫黃 0.8，促進劑CBS 2，促進劑DTDM 0.9，促進劑TMTD 0.3，其他 5。

1.3 主要設(shè)備和儀器

Sigma 100型注射硫化機，德國Desma公司產(chǎn)品；TY801-120型襯套壓縮機，寧波天譽機械有限公司產(chǎn)品；HPE Ⅱ數(shù)顯邵氏硬度計，德國Bareiss公司產(chǎn)品；GT-7001-LS30型萬能材料試驗機，高鐵檢測儀器（東莞）有限公司產(chǎn)品；SETH-Z-102UJ型高低溫濕熱試驗箱，愛斯佩克試驗儀器（廣東）有限公司產(chǎn)品。

1.4 試樣制備

1.4.1 骨架的處理

骨架內(nèi)芯/中間套/外套→拋丸→磷化→涂覆底涂粘合劑→烘干→涂覆面涂粘合劑→烘干。

1.4.2 NR膠料減震襯套的硫化

使用注射硫化機（一出一模具）進行產(chǎn)品硫化，塑化溫度為（80±5）℃，設(shè)定硫化溫度為（175±5）℃，實測硫化溫度為（155±5）℃，硫化時間為（500±50）s。

1.4.3 NR膠料減震襯套的縮徑

使用縮徑機將成型后的襯套從直徑37 mm縮小至35 mm。

1.5 性能測試

1.5.1 NR膠料的性能

NR膠料的性能按照相應國家標準進行測試。

1.5.2 NR膠料減震襯套的粘接性能

根據(jù)大眾汽車公司測試標準PV3378方法A進行NR膠料減震襯套的粘接性能測試。

2 結(jié)果討論

2.1 NR膠料的物理性能

NR膠料（硫化膠，在室溫下停放24 h）及其在溫度為70 ℃、濕度為85%～100%的條件下停放504 h后在室溫下測得的物理性能如表1所示[硫化條件為（155±5）℃×10 min]。

表1 NR膠料的物理性能Tab.1 Physical properties of NR compound

從表1可以看出，與初始狀態(tài)NR膠料相比，濕熱老化后NR膠料的邵爾A型硬度增大，拉伸強度和拉斷伸長率減小。

2.2 硫 化工藝參數(shù)對NR膠料減震襯套粘接 性能的影響

NR膠料減震襯套的硫化工藝參數(shù)主要為硫化溫度、硫化時間和注膠壓力[16-18]，通過正交試驗法確定最佳的硫化工藝參數(shù)。該正交試驗是硫化溫度、硫化時間和注膠壓力的3因子3水平試驗，采用L9（33）正交設(shè)計，試驗因子與水平見表2[A，B和C分別為硫化時間（s）、硫化溫度（℃）和注膠壓力（MPa）]。

表2 試驗因子與水平Tab.2 Factors and levels of tests

采用最大破壞力判定NR膠料減震襯套的粘接性能，每一條件的NR膠料減震襯套的最大破壞力取其5個試樣的平均值，通過計算極差和標準差判斷試驗結(jié)果的穩(wěn)定性，如表3所示。

從表3可以看出：硫化時間為400 s，隨著硫化溫度和注膠壓力的提高，NR膠料減震襯套的最大破壞力的極差和標準差逐漸減??；硫化時間從400 s延長至600 s，NR膠料減震襯套的最大破壞力的極差和標準差總體呈減小趨勢。

表3 硫化工藝參數(shù)對NR膠料減震襯套粘接性能的影響Tab.3 Effect of vulcanization process parameters on adhesive properties of NR compound shock-absorbing bushings

各因子各水平的NR膠料減震襯套的最大破壞力標準差的平均值計算結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，硫化工藝參數(shù)中A因子水平3、B因子水平2和C因子水平3的NR膠料減震襯套的最大破壞力標準差的平均值最小。因此，NR膠料減震襯套粘接性能穩(wěn)定性最佳的硫化工藝參數(shù)組合為A3B2C3，即硫化時間為600 s，硫化溫度為155 ℃，注膠壓力為21 MPa。

表4 各因子各水平的NR膠料減震襯套的最大破壞力 標準差的平均值Tab.4 Average values of standard deviations of maximum destructive forces of each factor and each level of NR compound shock-absorbing bushings kN

根據(jù)最佳硫化工藝參數(shù)制得NR減震襯套，并進行粘接性能測試，NR減震襯套的最大破壞力分別為28.49，28.48，28.46，28.76和28.52 kN，最大破壞力的極差和標準差分別為0.3，0.111 kN。即最佳硫化工藝參數(shù)下NR減震襯套的最大破壞力的極差和標準差均最小，測試結(jié)果最穩(wěn)定。

2.3 硫 化工藝參數(shù)對NR膠料減震襯套耐濕熱老化性能的影響

采用最佳硫化工藝參數(shù)制得的NR膠料減震襯套（在室溫停放24 h）及其在溫度為70 ℃、濕度為85%～100%的條件下停放504 h后進行粘接性能測試，NR膠料減震襯套濕熱老化后的粘接性能見表5。

從表5可以看出，濕熱老化后NR膠料減震襯套的最大破壞力平均值為22.74 kN，破壞試樣的覆膠率為100%，即試樣的破壞形式為膠料破壞，未出現(xiàn)粘接失效，說明最佳硫化工藝參數(shù)下NR膠料減震襯套的NR膠料與骨架的粘接性能滿足要求。

表5 NR膠料減震襯套濕熱老化后的粘接性能Tab.5 Adhesive properties of NR compound shock-absorbing bushings after humid heat aging

3 結(jié)論

（1）與初始狀態(tài)NR膠料相比，濕熱老化后NR膠料的邵爾A型硬度增大，拉伸強度和拉斷伸長率減小。

（2）NR膠料減震襯套粘接性能穩(wěn)定性最佳的硫化工藝參數(shù)組合為A3B2C3，即硫化時間為600 s，硫化溫度為155 ℃，注膠壓力為21 MPa。

（3）以最佳硫化工藝參數(shù)制得的NR膠料減震襯套在溫度為70 ℃、濕度為85%～100%條件下濕熱老化504 h后，其最大破壞力平均值為22.74 kN，破壞后覆膠率為100%，滿足NR膠料減震襯套的橡膠與金屬骨架的粘接性能要求。