超高溫橡膠在汽車零部件中的應用
超高溫橡膠在汽車零部件中的應用 |
| 作者：Benoit LeRossignol 來源：Rubber World |
| 汽車橡膠零部件包括發動機環架、過濾擺動和吸收震動的軸襯。天然橡膠因為擁有比較均衡的特性，所以在動力學應用中極為廣泛。 抗震應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於橡膠化合物和粘接劑在硫化過程中產生的強相互作用。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）後的金屬零件表麵上，常使用蘸或者噴霧的辦法製得粘接劑薄膜。 金屬處理 → 粘接劑沉積 → 乾燥 → 成型 我們一般使用兩層沉積法，**層與金屬之間產生連接，上麵一層與橡膠化合物產生連接。粘接劑的厚度大概在20微米。 粘接劑樣品測試采用標準：剝離測試ASTM429B；雙搭接剪切測試ASTM D945。 好的粘接劑有很好的橡膠粘接強度，當橡膠斷裂時標記為“R”。差粘接劑的界麵會斷裂，與橡膠這一麵斷裂時標記為“RC”，與金屬一麵斷裂時標記為“M”。 ◆ 動力學性能 動力學性能通常是在壓縮模式下測量紐扣狀樣品得到的。動力學性能代表的是橡膠化合物的阻尼正弦應變的能力。我們測量的是橡膠的反應，表征記為與應變同相位的彈性E′，和與應變不同相位的粘性模量E〃。阻尼係數由E〃/E′的比例表征，記為tanδ。 動力學性能測試為壓縮模式下測量一個紐扣狀樣品，直徑高度都為10mm。動力學剛性強度Ks在10%的壓縮比的時候測得。我們通常測量以下兩個特征點: 其一為K15剛性強度，頻率為15HZ，應變幅度為2%；K155剛性強度，頻率為155HZ，應變幅度0.1%。 其二為K155/K15的比值t，即為動力學剛性強度的係數。低粘/彈性比值的橡膠化合物具有很好的彈性，提供低的動力學剛性強度，高粘/彈性比值的橡膠化合物在高頻下將提供高阻尼高動力學剛性強度。 ◆ 蠕變 蠕變是指在固定的應力和溫度下在一定時間內橡膠樣品損失的高度。由於高尺寸穩定性的需要，需要低蠕變或者說低壓縮比。 壓縮比（ASTMD395-85）是一個很簡單的測試，可以很好地測試一個樣品。對天然橡膠來說，測試在周期為72小時溫度為70℃～100℃的範圍內完成。 ◆ 熱空氣老化 熱空氣老化可以用機械性能（斷裂拉伸強度）對溫度和時間的損失程度來表征（ASTM D573681）。對天然橡膠來說，測試通常在10℃～100℃下進行7天或者14天。 ◆ 疲勞壽命阻抗 疲勞壽命阻抗指在固定應力下破壞零件需要的時間或者循環周期數。有許多疲勞測試方法，但*重要的是：FTFT（疲勞斷裂測試）；初始裂紋以及裂紋生長速度等方法。 為了定義橡膠化合物的疲勞行為，作為一個規定，我們必須確立幾個施加應力和斷裂周期數之間的關係。 複合物的開發與溫度的升高 在過去的20年裡，汽車發動機罩下溫度從70℃急劇地升到100℃。溫度上升的主要原因為發動機功率的提高，柴油發動機渦輪的廣泛使用，發動機用於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。 對於操作溫度在70℃的動力學應用，天然橡膠化合物通常基於表1所示的配方。這是一個經典的硫化係統，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係，從經典的硫化體係（加速劑/硫的比例為0.1～0.6，由長且柔性的聚硫連接），在85℃時改變為半有效的硫化係統，標記為SEV（加速劑/硫的比例為0.7～2.5），然後在100℃時改變為有效硫化係統（加速劑/硫的比例為大於2.5，形成短且剛性的單硫連接）。這些都如圖1所示。
我們測試SHTC複合物對比目前用的EV化合物的條件分彆是：110℃500小時；120℃500小時；130℃500小時。
