本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)便易行、成本低、可工業(yè)化再現(xiàn)及無(wú)壓熱硫化即可粘貼在車身金屬表面上的無(wú)壓熱硫化粘合型高性能橡膠阻尼片材料，屬橡膠阻尼片材料制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
阻尼膠片粘貼在振動(dòng)部件的表面可以有效降低機(jī)械噪聲和減輕機(jī)械振動(dòng)及共振。在各種機(jī)械設(shè)備上廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車乘座室內(nèi)的前圍板、車門(mén)、車頂棚、車底板、后備箱等8～12個(gè)部位都有應(yīng)用，每輛汽車使用面積大約3m2，重量大約8～15公斤，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益規(guī)模超過(guò)百億元之多。
傳統(tǒng)熱熔型阻尼材料以瀝青為主要基材并輔以無(wú)機(jī)填料制成的阻尼墊。眾所周知，瀝青熱穩(wěn)定性和耐老化性能差。瀝青阻尼片在低溫下變脆，失去阻尼功能。在高溫下變軟，且耐溫老化性能較差，長(zhǎng)期老化后阻尼膠片變硬，也同樣是阻尼性能會(huì)大大下降，甚至失去阻尼效果。更值得注意的是瀝青的環(huán)保衛(wèi)生問(wèn)題，盡管學(xué)界還不能完全確認(rèn)石油瀝青和天然瀝青對(duì)人體的危害性，但已經(jīng)確認(rèn)煤焦瀝青的瀝青質(zhì)中主要含有難揮發(fā)的蒽、菲、芘等多環(huán)芳烴化合物，這些物質(zhì)具有毒性，如果長(zhǎng)期與人體接觸，對(duì)人的危害很大。顯然，把瀝青阻尼膠片用于汽車減振降噪有很大的風(fēng)險(xiǎn)。
瀝青阻尼片存在衛(wèi)生、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)質(zhì)原因是與瀝青的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)分不開(kāi)的。一般認(rèn)為它是由相對(duì)分子量大、芳香度高的瀝青質(zhì)構(gòu)成膠泡核心，膠質(zhì)使瀝青膠泡構(gòu)成分散相，由飽和分和芳香分構(gòu)成連續(xù)相，使由瀝青質(zhì)—膠質(zhì)形成的膠團(tuán)穩(wěn)定地分散在連續(xù)相中，瀝青質(zhì)在膠體結(jié)構(gòu)中起到核心和骨架作用【李洪林，瀝青阻尼材料在汽車上的應(yīng)用與發(fā)展，汽車技術(shù)，2003，12：35-39】。據(jù)業(yè)界統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)上大約90%的汽車（包括一些進(jìn)口車型）都使用了瀝青基阻尼片，這主要是在業(yè)界還沒(méi)有一個(gè)技術(shù)成熟，且工藝可與瀝青基阻尼片制備相比美，成本低廉，汽車廠安裝方便的具高效阻尼長(zhǎng)壽命的丁基阻尼膠片技術(shù)，所以現(xiàn)廣泛使用瀝青阻尼片也實(shí)屬是不得已而為之。
目前，盡管學(xué)界還不能完全確認(rèn)石油瀝青和天然瀝青對(duì)人體的危害性，但已經(jīng)確認(rèn)煤焦瀝青的瀝青質(zhì)中主要含有難揮發(fā)的蒽、菲、芘等多環(huán)芳烴化合物，這些物質(zhì)具有毒性，如果長(zhǎng)期與人體接觸，對(duì)人的危害很大。顯然，把瀝青阻尼膠片用于汽車減振降噪有很大的風(fēng)險(xiǎn)。
高分子阻尼材料是新發(fā)展起來(lái)的一種新型材料，它可以利用高分子的粘彈性來(lái)吸收振動(dòng)的能量，將吸收的機(jī)械能或聲能部分地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮懿⒑纳⒌簟Ｏ鹉z作為典型的粘彈性高分子材料，其具有良好的阻尼性能，所以，橡膠阻尼材料以其優(yōu)異的性能越來(lái)越引起人們的重視。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，丁基橡膠和丁腈橡膠的阻尼系數(shù)較大，丁苯橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠、聚氨酯橡膠、乙丙橡膠的阻尼系數(shù)中等，而天然橡膠和順丁橡膠的阻尼系數(shù)最小，并且開(kāi)發(fā)出了一些阻尼性能較好的橡膠阻尼材料，為了將橡膠阻尼片粘貼安裝在振動(dòng)殼體表面，研發(fā)人員想到采用膠泥片（減振膩?zhàn)樱景l(fā)明專利，機(jī)車車輛用橡膠系自粘型復(fù)合阻尼材料及其制造方法，CN200710035526.3】或者將膠泥涂覆在硫化膠片表面做成自粘性橡膠阻尼片【實(shí)用新型專利，一種用于汽車的丁基橡膠減震阻尼墊，201220153951.9；實(shí)用新型專利，一種車用自粘型阻燃阻尼膠片，200920278435.7】，也有人將其做成橡膠復(fù)合阻尼片【實(shí)用新型專利，一種汽車用發(fā)泡阻尼膠片，201320127449.5；實(shí)用新型專利，汽車用隔熱吸音阻尼墊，201020620316.8；實(shí)用新型專利，汽車阻尼消音墊， 201120514879.3】，但上述背景技術(shù)都是過(guò)多關(guān)注阻尼片的阻尼特性，而對(duì)橡膠阻尼片在粘貼安裝和工作過(guò)程中的位移、鼓包或脫落等隱患考慮稍嫌不足。有實(shí)驗(yàn)表明【徐豐辰等，汽車用阻尼材料與車身粘接圖像分析，粘結(jié)，2009，3：70-72】，阻尼材料與振動(dòng)殼體安裝部位的有效粘接面積在70%以上時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的阻尼效應(yīng)，當(dāng)有效粘接面積不足70%時(shí)，阻尼材料的阻尼效果就難以保證。因而，開(kāi)發(fā)出一種無(wú)壓硫化粘合型高性能橡膠阻尼片，在滿足傳統(tǒng)熱熔粘合型瀝青基阻尼片的安裝工藝的前提下，且具有高阻尼因子、寛溫域、耐高、低溫、粘合強(qiáng)度高等優(yōu)異性能的橡膠阻尼片具有十分重要的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
設(shè)計(jì)目的：避免背景技術(shù)中的不足之處，設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)便易行、成本低、可工業(yè)化再現(xiàn)及無(wú)壓熱硫化即可粘貼在車身金屬表面上的無(wú)壓熱硫化粘合型高性能橡膠阻尼片材料。
設(shè)計(jì)方案：為了實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)目的。本發(fā)明主要以丁基橡膠和馬來(lái)酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）共混體系為基體，采用無(wú)機(jī)填料為主要填充補(bǔ)強(qiáng)劑、環(huán)氧樹(shù)脂為增粘劑以及硫磺硫化體系，綜合解決了橡膠阻尼片的高阻尼、寬溫域以及阻尼片在安裝時(shí)的無(wú)壓熱硫化粘合工藝等問(wèn)題。制備時(shí)，首先在100~130℃下將丁基橡膠，馬來(lái)酸酐接枝EVA，填充補(bǔ)強(qiáng)劑等加入密煉機(jī)中進(jìn)行混煉，使其充分分散在聚合物基體中，然后在開(kāi)煉機(jī)上將環(huán)氧樹(shù)脂和硫化體系加入到上述母煉膠中混煉成混煉膠，采用高壓擠出機(jī)將混煉膠成型為阻尼膠板，根據(jù)設(shè)計(jì)要求再將裁切成一定形狀和尺寸的合格橡膠阻尼片。
技術(shù)方案：一種無(wú)壓熱硫化粘合型高性能橡膠阻尼片材料，該材料的原料包括以下質(zhì)量份的組分：
聚合物基體 95～105份，
無(wú)機(jī)填料 100～150份，
液態(tài)聚丁二烯 18 ～22份
環(huán)氧樹(shù)脂 10～15份，
橡膠硫化消泡劑 7～9份
活性劑 5.5～6.5份，
防老劑 2.3～2.7份，
促進(jìn)劑 2.3～2.7份，
硫磺 1.9～2.1份，
炭黑 9～11份。
本發(fā)明優(yōu)選原料配比是：
聚合物基體 100份，
無(wú)機(jī)填料 100～150份，
液態(tài)聚丁二烯 20
環(huán)氧樹(shù)脂 10～15份，
橡膠硫化消泡劑 8份
活性劑 6份，
防老劑 2.5份，
促進(jìn)劑 2.5份，
硫磺 2.0份，
炭黑 10份。
技術(shù)方案2：一種無(wú)壓熱硫化粘合型高性能橡膠阻尼片材料與汽車車身金屬表面粘合的方法，（1）根據(jù)汽車所需粘貼的部位的形狀尺寸裁阻尼膠板，從而得到合格橡膠阻尼片；（2）將合格橡膠阻尼片置于汽車被粘接部件，然將汽車送入涂裝烘房?jī)?nèi)；按照汽車涂裝烘房烤漆工序，在熱空氣烘道內(nèi)使橡膠阻尼片無(wú)壓熱硫化地粘貼在汽車車身金屬表面上即可。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，本發(fā)明材料具有高阻尼系數(shù)、寬溫域等優(yōu)異的阻尼特性、良好的力學(xué)性能、耐高、低溫性能以及衛(wèi)生環(huán)保性能，且制備方法簡(jiǎn)便、成本低廉，尤其是該橡膠阻尼片可按照傳統(tǒng)熱熔粘合型瀝青阻尼片的安裝工藝，實(shí)現(xiàn)與金屬基體的無(wú)壓熱硫化粘合。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例：一種無(wú)壓熱硫化粘合型高性能橡膠阻尼片材料，該材料的原料包括以下質(zhì)量份的組分：
聚合物基體95～105份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），無(wú)機(jī)填料100～150份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），液態(tài)聚丁二烯18 ～22份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），環(huán)氧樹(shù)脂10～15份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），橡膠硫化消泡劑7～9份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），活性劑5.5～6.5份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），防老劑2.3～2.7份，（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），促進(jìn)劑2.3～2.7份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），硫磺1.9～2.1份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值），炭黑9～11份（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值）。
以下實(shí)施例中使用的橡膠為丁基橡膠；馬來(lái)酸酐接枝EVA的接枝率為1.0～1.5%，熔融指數(shù)為(190℃，2.16kg)：0.8-1.5g/10min。
以下實(shí)施例中使用的硫酸鋇和滑石粉粒度均為1250目。
以下實(shí)施例中使用的液體聚丁二烯為端羧基聚丁二烯，其羧基含量為0.03～0.07mol/100g，分子量為2500。
以下實(shí)施例中使用的所述的環(huán)氧樹(shù)脂牌號(hào)為E-31，環(huán)氧當(dāng)量為265-435g/eq。
以下實(shí)施例中使用的橡膠硫化消泡劑為表面包覆處理氧化鈣，氧化鈣含量90～95%；活性劑為氧化鋅和硬脂酸；防老劑為防老劑445；促進(jìn)劑為促進(jìn)劑PZ和TRA組成的配合體系；硫磺為不溶性硫磺；炭黑為N-330炭黑；上述配合劑均為橡膠常用配合劑，為市售產(chǎn)品。
按照表1中（既包括端值，也包括端值之間的任意點(diǎn)取值）例1～5的配方，首先在100～130℃下將100份的丁基橡膠和馬來(lái)酸酐接枝EVA，100～150份的無(wú)機(jī)填充補(bǔ)強(qiáng)劑，20份液態(tài)聚丁二烯，10份炭黑，2.5份防老劑，8份橡膠硫化消泡劑，加入到密煉機(jī)中混煉6～10分鐘，使其充分分散在聚合物基體中，然后在開(kāi)煉機(jī)上將10～15份環(huán)氧樹(shù)脂和硫化體系加入上述母煉膠中混煉成混煉膠；采用膠板擠出機(jī)將混煉膠成型為厚度為2±0.3mm的膠板；阻尼片性能測(cè)試硫化膠試樣制備方法與其實(shí)際貼合安裝工藝過(guò)程相同，即：采用180℃（或190?）×30分鐘熱空氣烘箱硫化，制備純膠試片時(shí)，用聚四氟乙烯薄膜將未硫化膠板單面隔離后平鋪在鐵板上放入烘箱硫化，制備粘合試樣將時(shí)，將未硫化膠板與表面清潔的金屬試板直接貼合后放入烘箱硫化。
按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T531.1-2008測(cè)試所得硫化膠試樣的硬度；按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T528-2009測(cè)試所得硫化膠試樣的拉伸性能；按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7760-2003測(cè)試橡膠阻尼片與金屬試板的粘合強(qiáng)度；按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3512-2001測(cè)試硫化膠的熱空氣老化性能；橡膠阻尼片材料的損耗因子和阻尼溫域采用DMA Q800型動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析儀在拉伸模式下測(cè)試。以上所測(cè)性能結(jié)果均列于表2中。
對(duì)比例1～3：
配方如表-1，試樣制備和性能測(cè)試方法與實(shí)施例1～5相同，測(cè)試結(jié)果列于表-2中。
根據(jù)表2中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，實(shí)施例1～5的耐高溫性能、力學(xué)性能、阻燃性能以及粘合性能均優(yōu)于對(duì)比例1~3，說(shuō)明本發(fā)明所采用的技術(shù)措施是有效的，制備出了一種無(wú)壓硫化粘合性高性能橡膠阻尼片，達(dá)到了預(yù)期的目的。
表-1
表-2
需要理解到的是：上述實(shí)施例雖然對(duì)本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路作了比較詳細(xì)的文字描述，但是這些文字描述，只是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的簡(jiǎn)單文字描述，而不是對(duì)本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的限制，任何不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思路的組合、增加或修改，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。