超高温橡胶在汽车零部件中的应用
超高温橡胶在汽车零部件中的应用 |
作者:Benoit LeRossignol 来源:Rubber World |
汽车橡胶零部件包括发动机环架、过滤摆动和吸收震动的轴衬。天然橡胶因为拥有比较均衡的特性,所以在动力学应用中极为广泛。 抗震应用的天然橡胶化合物 ◆ 与金属的粘接 橡胶与金属之间的连接源自于橡胶化合物和粘接剂在硫化过程中产生的强相互作用。在清洗,去脂或者特殊金属处理(喷砂,磷酸盐沉积,电镀锌沉积等等)后的金属零件表面上,常使用蘸或者喷雾的办法制得粘接剂薄膜。 金属处理 → 粘接剂沉积 → 干燥 → 成型 我们一般使用两层沉积法,**层与金属之间产生连接,上面一层与橡胶化合物产生连接。粘接剂的厚度大概在20微米。 粘接剂样品测试采用标准:剥离测试ASTM429B;双搭接剪切测试ASTM D945。 好的粘接剂有很好的橡胶粘接强度,当橡胶断裂时标记为“R”。差粘接剂的界面会断裂,与橡胶这一面断裂时标记为“RC”,与金属一面断裂时标记为“M”。 ◆ 动力学性能 动力学性能通常是在压缩模式下测量纽扣状样品得到的。动力学性能代表的是橡胶化合物的阻尼正弦应变的能力。我们测量的是橡胶的反应,表征记为与应变同相位的弹性E′,和与应变不同相位的粘性模量E〃。阻尼系数由E〃/E′的比例表征,记为tanδ。 动力学性能测试为压缩模式下测量一个纽扣状样品,直径高度都为10mm。动力学刚性强度Ks在10%的压缩比的时候测得。我们通常测量以下两个特征点: 其一为K15刚性强度,频率为15HZ,应变幅度为2%;K155刚性强度,频率为155HZ,应变幅度0.1%。 其二为K155/K15的比值t,即为动力学刚性强度的系数。低粘/弹性比值的橡胶化合物具有很好的弹性,提供低的动力学刚性强度,高粘/弹性比值的橡胶化合物在高频下将提供高阻尼高动力学刚性强度。 ◆ 蠕变 蠕变是指在固定的应力和温度下在一定时间内橡胶样品损失的高度。由于高尺寸稳定性的需要,需要低蠕变或者说低压缩比。 压缩比(ASTMD395-85)是一个很简单的测试,可以很好地测试一个样品。对天然橡胶来说,测试在周期为72小时温度为70℃~100℃的范围内完成。 ◆ 热空气老化 热空气老化可以用机械性能(断裂拉伸强度)对温度和时间的损失程度来表征(ASTM D573681)。对天然橡胶来说,测试通常在10℃~100℃下进行7天或者14天。 ◆ 疲劳寿命阻抗 疲劳寿命阻抗指在固定应力下破坏零件需要的时间或者循环周期数。有许多疲劳测试方法,但*重要的是:FTFT(疲劳断裂测试);初始裂纹以及裂纹生长速度等方法。 为了定义橡胶化合物的疲劳行为,作为一个规定,我们必须确立几个施加应力和断裂周期数之间的关系。 复合物的开发与温度的升高 在过去的20年里,汽车发动机罩下温度从70℃急剧地升到100℃。温度上升的主要原因为发动机功率的提高,柴油发动机涡轮的广泛使用,发动机用于噪音减少而采取的缩小化和密封装置的使用。为了掌控这种温度的升高,橡胶公司不得不提高橡胶化合物的性能。 对于操作温度在70℃的动力学应用,天然橡胶化合物通常基于表1所示的配方。这是一个经典的硫化系统,叫做CV,加速剂/硫的比例为0.28。这种化合物拥有表2所示的性能水平。 为了提高在更高温度下的抗老化性能,我们不得不改变硫化体系,从经典的硫化体系(加速剂/硫的比例为0.1~0.6,由长且柔性的聚硫连接),在85℃时改变为半有效的硫化系统,标记为SEV(加速剂/硫的比例为0.7~2.5),然后在100℃时改变为有效硫化系统(加速剂/硫的比例为大于2.5,形成短且刚性的单硫连接)。这些都如图1所示。
我们测试SHTC复合物对比目前用的EV化合物的条件分别是:110℃500小时;120℃500小时;130℃500小时。
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