高发泡阻隔胶的研制

程冬冬 胡玉祥 罗少辉 熊吉花

(1.江西省化学工业研究所，江西 南昌 330029;2.雪津啤酒南昌分公司，江西 南昌 330029)

汽车工业在我国经历了几十年的快速发展，进入2015年，随着中国经济整体放缓，汽车业的增速也趋于稳定，我国汽车业会逐渐进入一个低速平稳增长的新阶段。但是，我国汽车保有量却持续增加，节能减排任务十分繁重，这一方面使得近几年新能源汽车的发展速度远高于传统汽车，另一方面，随着排放标准的不断提高，传统的汽柴油汽车必须通过新技术和新材料的使用来降低油耗和减少尾气排放。密封胶和胶黏剂的使用可在不降低安全性的同时起到减震和降噪的作用，所以近年来各种胶黏剂密封胶已广泛应用于汽车的各个角落。

高发泡阻隔胶属汽车胶粘剂的一种，主要用于汽车车身上的钣金空腔内，产品在焊装车间通过卡扣或粘结方式安装在钣金空腔内，在涂装车间经过160℃左右的高温烘烤后发泡，经过高倍发泡阻隔胶体积膨胀到未发泡前体积的20倍以上，将钣金空腔填充满并粘结在钣金内腔，防止水汽腐蚀。为了能达到减震、降噪、密封的要求，汽车厂对阻隔胶的性能有严格的要求，发泡倍率不的低于20倍，粘结强度不低于0.015MPa，有小粘结面积不低于80%，同时满足这几点阻隔胶才能有效填充钣金空腔，覆盖空腔内未被油漆覆盖的面积并防止其被雨水腐蚀。

1 实验部分

1.1 实验原料

EVA:美国杜邦(VA含量32%);

发泡剂AC:宁夏日盛;

促进剂D:东北助剂;

氧化锌:宏达锌业;

促进剂D:广东杜巴斯;

过氧化苯甲酰:阿克苏;

二辛酯DOP:韩国爱敬;

白炭黑:南吉化工。

1.2 仪器设备

双辊筒炼胶机:天台橡胶机械厂;

QLB－D平板硫化机:宜兴市宜轻机械有限公司;

拉伸剪切试验机:上海帝尔电子电子科技有限公司;

电热恒温干燥箱:沪南电炉厂。

1.3 工艺流程

先将双辊筒炼胶机的滚筒温度调整到80℃左右，并将辊距调整到1mm，待EVA完全融化后依次加入氧化锌、促进剂D、过氧化苯甲酰、发泡剂AC，进行混炼，混炼一段时间后再加入白炭黑和二辛酯，继续混炼。混炼均匀后下料，取适量放入平板硫化机中压成厚度为6mm的薄片，待薄片冷却致常温将其裁剪成长3CM宽4CM的长方形试片，并将试片放入温度为160℃的电热恒温干燥箱内恒温烘烤30min，试片发泡后取出冷却到常温后对试片进行性能实验。

1.4 检测标准

发泡倍率:HG/T 2097－2008;

剪切强度:GB/T 13936－2014;

T型剥离强度:GB2791－1995;

覆盖面积:QB/T Q/NXH001－2009。

2 结果与讨论

注:讨论单一组分对阻隔胶性能的影响时，设定其为变量，其他组分不变。

基本配方:

2.1 基材的选择

橡胶、塑料都可通过一定的发泡工艺制成不通的产品，应用在生活的方方面面，不同基材其发泡原理和发泡工艺存在很大的差别，有些采用物理发泡，有些是化学发泡，物理发泡是通过成型过程中材料的挥发分或分散在材料中的挥发分使材料产生泡孔的方法。化学发泡法是利用化学方法产生气体来使塑料发泡:对加入塑料中的化学发泡剂进行加热使之分解释放出气体而发泡。

我们分别实验了丁腈橡胶、氯化聚乙烯、EVA三种材质，并对比三种材质在其他条件相同的条件下所制得的阻隔胶产品性能，通过实验发现，采用丁腈橡胶和氯化聚乙烯制得的阻隔胶发泡倍率都较小，丁腈橡胶制得的阻隔胶发泡倍率在5－6倍，氯化聚乙烯制得的阻隔胶发泡倍率3－4倍，都无法满足阻隔胶20倍的发泡要求。

最后我们确定采用EVA作为阻隔胶的发泡基材，EVA是乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，EVA作为发泡基材，广泛应用于化学发泡材料的领域，EVA的发泡受到其VA含量的变化而变化，EVA的VA含量不宜过高，VA含量太高EVA的晶区温度高于熔点时，粘度下降，发泡倍率会急剧下降。本实验选取VA含量为32%的EVA作为发泡基材，此时EVA发泡材料本身对发泡倍率的影响最小，并通过实验确定EVA的用量为67%。

2.2 发泡剂的选择

橡胶和塑料等发泡材料中常用的发泡剂有发泡剂AC和发泡剂H，发泡剂H主要用在制造海绵橡胶，在聚氯乙烯的发泡中也经常使用，发气量可达270－285ml/g，但是其分解温度较高，一般在200℃以上。发泡剂AC是橡胶加工业中最常用的发泡剂之一，也可用于聚乙烯、ABS、EVA等塑料的发泡，AC发泡剂分解时释放N2、CO和少量的CO2，对汽车电泳液无污染。但AC发泡剂的分解温度较高，一般在220°C以上，需要添加活化剂将其分解温度降低至160℃左右。

本文研究的高发泡阻隔胶主要用于汽车板金空腔，随油漆的烘烤而发泡，而油漆的烘烤温度一般在160℃左右，因此我们选用发泡剂AC作为发泡剂。

2.3 促进剂的选择

常用的发泡促进剂主要为金属皂类或金属氧化物，它们的主要作用是降低发泡剂的分解温度，从而使发泡剂在低于其正常分解温度时快速释放气体。本文选用的促进剂为促进剂D和氧化锌两种，氧化锌在降低AC分解温度的同时还可以中和体系的酸性，防止交联剂发生酸中毒。促进剂D主要用作天然橡胶和合成橡胶的中速促进剂。促进剂的用量应和发泡剂的用量相匹配，不宜过大，过大则发泡剂分解速度过快，发泡基材的交联速率小于发泡剂的分解速率，发泡基材未能充分交联气体已溢出，从而发泡倍率下降。我们通过大量实验表面，氧化锌和促进剂D的用量分别为1.2%和2.5%为宜，此时两者的共同作用能较好的控制发泡剂AC的分解速度，阻隔胶的发泡倍率胶高。

2.4 交联剂的选择

交联剂一般为过氧化物，在发泡体系中交联剂主要用于交联发泡基材从而将发泡剂分解时产生的气体封闭在基材内，形成密闭气孔。本文选用过氧化苯甲酰作为EVA的交联剂，过氧化苯甲酰的用量应满足EVA交联反应的需要，但不宜过多，用量过大则交联速率过快，AC发泡剂未能充分分解EVA已交联成型，气泡无法充分膨胀，发泡倍率因此降低。通过实验我们确定过氧化苯甲酰的用量为1.3%，EVA的交联速度和AC发泡剂的分解速度匹配，发泡效果最好。

2.5 填充剂的选择

填充剂的使用主要是用于降低产品的制造成本，但填充剂的使用应在不影响产品的性能的基础上适量添加，因此填充剂多为性能稳定、价格低廉且易于购得的原料。本实验选用白炭黑作为阻隔胶的填充剂，白炭黑耐高温、不燃、无味、具有良好的电绝缘性，且价格低廉。综合考虑发泡效果和成本两方面的因素，通过大量实验本实验最终确定白炭黑的用量为5%，此时阻隔胶的发泡倍率和粘结强度基本满足性能要求。

3 结论

本实验确定高发泡阻隔胶的最佳配方为:EVA67份，发泡剂AC10份，氧化锌:1.2份，促进剂D2.5份，过氧化苯甲酰1.3份，二辛酯13份，白炭黑5份。所得阻隔胶产品经160℃，30分钟发泡，冷却后测试其性能为:发泡倍率22倍，粘结强度0.0155MPa，有效覆盖面积83%，符合一般汽车厂商对阻隔胶产品的要求，并且对电泳槽无污染，烘烤加热后不会使钣金件扭曲变型，产品热膨胀后有良好的密封性和隔音性。

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