超高溫橡膠在汽車零部件中的應(yīng)用
超高溫橡膠在汽車零部件中的應(yīng)用 |
| 作者：Benoit LeRossignol 來源：Rubber World |
| 汽車橡膠零部件包括發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)架、過濾擺動(dòng)和吸收震動(dòng)的軸襯。天然橡膠因?yàn)閾碛斜容^均衡的特性，所以在動(dòng)力學(xué)應(yīng)用中極為廣泛。 抗震應(yīng)用的天然橡膠化合物 ◆ 與金屬的粘接 橡膠與金屬之間的連接源自于橡膠化合物和粘接劑在硫化過程中產(chǎn)生的強(qiáng)相互作用。在清洗，去脂或者特殊金屬處理（噴砂，磷酸鹽沉積，電鍍鋅沉積等等）后的金屬零件表面上，常使用蘸或者噴霧的辦法制得粘接劑薄膜。 金屬處理 → 粘接劑沉積 → 干燥 → 成型 我們一般使用兩層沉積法，**層與金屬之間產(chǎn)生連接，上面一層與橡膠化合物產(chǎn)生連接。粘接劑的厚度大概在20微米。 粘接劑樣品測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)：剝離測(cè)試ASTM429B；雙搭接剪切測(cè)試ASTM D945。 好的粘接劑有很好的橡膠粘接強(qiáng)度，當(dāng)橡膠斷裂時(shí)標(biāo)記為“R”。差粘接劑的界面會(huì)斷裂，與橡膠這一面斷裂時(shí)標(biāo)記為“RC”，與金屬一面斷裂時(shí)標(biāo)記為“M”。 ◆ 動(dòng)力學(xué)性能 動(dòng)力學(xué)性能通常是在壓縮模式下測(cè)量紐扣狀樣品得到的。動(dòng)力學(xué)性能代表的是橡膠化合物的阻尼正弦應(yīng)變的能力。我們測(cè)量的是橡膠的反應(yīng)，表征記為與應(yīng)變同相位的彈性E′，和與應(yīng)變不同相位的粘性模量E〃。阻尼系數(shù)由E〃/E′的比例表征，記為tanδ。 動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試為壓縮模式下測(cè)量一個(gè)紐扣狀樣品，直徑高度都為10mm。動(dòng)力學(xué)剛性強(qiáng)度Ks在10%的壓縮比的時(shí)候測(cè)得。我們通常測(cè)量以下兩個(gè)特征點(diǎn): 其一為K15剛性強(qiáng)度，頻率為15HZ，應(yīng)變幅度為2%；K155剛性強(qiáng)度，頻率為155HZ，應(yīng)變幅度0.1%。 其二為K155/K15的比值t，即為動(dòng)力學(xué)剛性強(qiáng)度的系數(shù)。低粘/彈性比值的橡膠化合物具有很好的彈性，提供低的動(dòng)力學(xué)剛性強(qiáng)度，高粘/彈性比值的橡膠化合物在高頻下將提供高阻尼高動(dòng)力學(xué)剛性強(qiáng)度。 ◆ 蠕變 蠕變是指在固定的應(yīng)力和溫度下在一定時(shí)間內(nèi)橡膠樣品損失的高度。由于高尺寸穩(wěn)定性的需要，需要低蠕變或者說低壓縮比。 壓縮比（ASTMD395-85）是一個(gè)很簡(jiǎn)單的測(cè)試，可以很好地測(cè)試一個(gè)樣品。對(duì)天然橡膠來說，測(cè)試在周期為72小時(shí)溫度為70℃～100℃的范圍內(nèi)完成。 ◆ 熱空氣老化 熱空氣老化可以用機(jī)械性能（斷裂拉伸強(qiáng)度）對(duì)溫度和時(shí)間的損失程度來表征（ASTM D573681）。對(duì)天然橡膠來說，測(cè)試通常在10℃～100℃下進(jìn)行7天或者14天。 ◆ 疲勞壽命阻抗 疲勞壽命阻抗指在固定應(yīng)力下破壞零件需要的時(shí)間或者循環(huán)周期數(shù)。有許多疲勞測(cè)試方法，但*重要的是：FTFT（疲勞斷裂測(cè)試）；初始裂紋以及裂紋生長(zhǎng)速度等方法。 為了定義橡膠化合物的疲勞行為，作為一個(gè)規(guī)定，我們必須確立幾個(gè)施加應(yīng)力和斷裂周期數(shù)之間的關(guān)系。 復(fù)合物的開發(fā)與溫度的升高 在過去的20年里，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下溫度從70℃急劇地升到100℃。溫度上升的主要原因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)功率的提高，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪的廣泛使用，發(fā)動(dòng)機(jī)用于噪音減少而采取的縮小化和密封裝置的使用。為了掌控這種溫度的升高，橡膠公司不得不提高橡膠化合物的性能。 對(duì)于操作溫度在70℃的動(dòng)力學(xué)應(yīng)用，天然橡膠化合物通?；诒?所示的配方。這是一個(gè)經(jīng)典的硫化系統(tǒng)，叫做CV，加速劑/硫的比例為0.28。這種化合物擁有表2所示的性能水平。
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為了提高在更高溫度下的抗老化性能，我們不得不改變硫化體系，從經(jīng)典的硫化體系（加速劑/硫的比例為0.1～0.6，由長(zhǎng)且柔性的聚硫連接），在85℃時(shí)改變?yōu)榘胗行У牧蚧到y(tǒng)，標(biāo)記為SEV（加速劑/硫的比例為0.7～2.5），然后在100℃時(shí)改變?yōu)橛行Я蚧到y(tǒng)（加速劑/硫的比例為大于2.5，形成短且剛性的單硫連接）。這些都如圖1所示。
我們測(cè)試SHTC復(fù)合物對(duì)比目前用的EV化合物的條件分別是：110℃500小時(shí)；120℃500小時(shí)；130℃500小時(shí)。
