三元乙丙橡胶汽车门框密封条析出物分析与胶料配方优化

郝伟刚，姚 松，李春雷，赵文婧，张宝正

（1.诺博橡胶制品有限公司，河北 保定 072550；2.长城汽车股份有限公司技术中心，河北 保定 071000；3.河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

汽车密封条是一种特殊的密封制品，其利用高弹性与车身为主的耦合体组合，以实现介质密封（如防水、防尘、挡风）和环境隔离（如减振、降噪、保温、隔热）。不同汽车密封条装配于车身不同部位，以独立元件形式发挥作用，性能各异[1]。随着汽车工业的发展，人们对汽车饰件的功能提出了更高的要求。汽车密封条不仅应具有密封性，还应具有装饰作用，达到美观要求（如植绒和喷涂）[2]。经喷涂的汽车密封条表面应光滑、均匀、洁净且无色差，不能出现气泡、起皮、堆积、斑点以及影响密封性的伤痕等质量缺陷[3]。

我公司制备的一款与中档运动型多用途汽车配套的三元乙丙橡胶（EPDM）汽车门框密封条（表面喷涂亚光黑色喷涂材料），在冬季存储超过10 d 后，密封条表面析出大量白色蜡状物质。密封条刚生产时未发生该现象，但随着存储时间延长，析出物逐渐增多，严重影响产品的外观和质量。

本工作分析EPDM 汽车门框密封条表面析出物产生的原因，探讨密封条胶料配方改进方案，为解决此类问题提供借鉴经验。

1 实验

1.1 原材料

三元乙丙橡胶（EPDM），牌号S552，韩国SK综合化学公司产品；活性氧化锌，牌号630，台湾陆昌化工有限公司产品；硬脂酸，牌号SA-1801，嘉里油脂化学工业（天津）有限公司产品；加工助剂L-24，昆山亚特曼化工有限公司产品；聚乙二醇（PEG-4000），天津鹏升精细化工有限公司产品；石蜡油，牌号P-3002，北京艾迪尔复合材料有限公司产品；硫化剂S-80，台翔橡胶（深圳）有限公司产品；吸湿剂GR，德国Kettlitz-Chemie 公司产品；喷涂材料WT-91-023，斯塔尔（苏州）精细化工有限公司产品。

1.2 主要设备与仪器

160 L 密炼机，大连橡胶塑料机械股份有限公司产品；22 英寸（558.8 mm）和24 英寸（609.6 mm）开炼机，威福兴机械（上海）有限公司产品；YS-75-150D 型密炼机、YS-MR-18 型和YSMR-22 型开炼机，宜兴阳昇机械有限公司产品；Φ90/Φ75 挤出机，北京天朗橡塑设备有限公司产品；TENSOR 27 型红外光谱仪，德国布鲁克光谱仪器公司产品。

1.3 胶料配方

经测试，确定密封条析出物的熔点在50～55 ℃之间。加热密封条至60 ℃以上时，析出物消失。密封条胶料中加工助剂L-24 的熔点为49～55 ℃，PEG-4000 的熔点为50～60 ℃，与析出物熔点接近。同时进一步分析，EPDM 为非极性橡胶，其与配合剂和极性橡胶的相容性较差，加工性能不佳，因此在EPDM 胶料中常添加加工助剂。加工助剂L-24主要起润滑作用，与EPDM 不相容，其通过迁移到胶料表面产生润滑效果，以改善胶料的挤出和注射成型性能[4]。因此，本研究考察加工助剂L-24 和PEG-4000对密封条析出物的影响。胶料配方见表1，1#配方为生产配方，添加加工助剂L-24 和PEG-4000，2#配方未添加加工助剂L-24，3#配方未添加PEG-4000。

表1 胶料配方 份

1.4 制备工艺

胶料混炼分4 段进行。

一段混炼在160 L 密炼机中进行混炼，密炼室初始温度80 ℃，转子转速40 r·min－1。混炼工艺为：生胶、氧化锌、硬脂酸、加工助剂L-24、PEG-40002/3 填料与61 份石蜡油，转子转速降至30剩余1/3填料和30份石蜡油→排气（120℃）→排胶（150 ℃）。

二段混炼在558.8 mm 与609.6 mm 开炼机上进行。混炼工艺为：一段混炼胶→在609.6 mm 开炼机上薄通在558.8 mm 开炼机上混炼均匀→下片→停放待用。

三段混炼在YS-75-150D 型密炼机中进行，密炼室初始温度50 ℃，转子转速32 r·min－1。混炼工艺为：1/2 二段混炼胶硫化剂和促进剂→剩余1/2 二段混炼胶排气→排胶（80 ℃）。

四段混炼在YS-MR-18 型与YS-MR-22 型开炼机上进行。混炼工艺为：三段混炼胶在YSMR-22 型开炼机上混炼下片→在YS-MR-18型开炼机上混炼均匀→停放4 h。

混炼胶在Φ90/Φ75 型挤出机中挤出，再进行微波硫化、热风硫化、水冷、等离子处理、喷涂、固化、冷却、打码、打孔、收容，制成密封条。

1.5 性能测试

红外光谱测试按照JY/T 001—1996 进行，胶料物理性能测试按照相应国家标准进行。

2 结果与讨论

2.1 红外光谱分析

在8 ℃下停放15 d 后，1#配方和3#配方胶料表面析出白色蜡状物质，2#配方胶料表面无析出物。对加工助剂L-24、PEG-4000、喷涂材料以及1#配方和3#配方胶料的析出物这5 种试样进行红外光谱测试。5 种试样的红外光谱如图1～5 所示。

从图1～5 可以看出：1#配方与3#配方胶料析出物的光谱吸收峰基本吻合，可以推断2 种析出物的组分基本一致；析出物与加工助剂L-24 光谱 在波 数2916 cm－1，2848 cm－1和1463 cm－1附近出现—CH2吸收峰，在波数719 cm－1附近出现吸收峰；析出物与喷涂材料光谱在波数1261 cm－1和2962 cm－1附近出现—CH3吸收峰，在波数1092 cm－1和1018 cm－1附近出现S—O—Si吸收峰，在波数799 cm－1附近出现Si—C 吸收峰；析出物与PEG-4000 光谱的吸收峰差别较大。

图1 加工助剂L-24 的红外光谱

因析出物取样时采用壁纸刀片刮密封条表面，试样会携带部分喷涂材料。通过红外光谱分析，可以推断析出物组分为加工助剂L-24 与少量喷涂材料的混合物，不含PEG-4000。

图2 聚乙二醇PEG-4000 的红外光谱

图3 喷涂材料的红外光谱

图4 1#配方胶料析出物的红外光谱

图5 3#配方胶料析出物的红外光谱

2.2 配方改进

根据上述结果，本工作对密封条胶料配方进行了改进，将1#配方的加工助剂L-24 用量由4 份减至2 份。配方改进前后胶料性能见表2。

从表2 可以看出：与改进前配方胶料相比，改进后配方胶料硫化特性相当，物理性能和耐热老化性能变化不大，均满足企业标准要求；改进后配方胶料在室温下停放30 d 后表面无任何析出物。经多次试生产，改进后配方胶料制备的密封条在停放和使用中均未出现析出物。

表2 配方改进前后胶料性能

3 结语

对于使用加工助剂L-24 的EPDM 汽车门框密封条的胶料，在满足混炼工艺要求的情况下，建议加工助剂L-24 的用量不超过2 份，或与润滑剂并用，以避免单一加工助剂过量而导致析出。