CN114874559A - 一种空腔膨胀减震材料 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有减震材料不能直接附着在钢板、铝材、镀锌板等基材之上，需要加上粘接层，操作工艺复杂的技术问题，本发明提出一种空腔膨胀减震材料。该空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：丁基橡胶10‑30，偶氮二甲酰胺3‑10，氧双苯磺酰肼0.5‑5，氧化锌3‑10，碳酰二胺1‑10，环烷油10‑30，2，5‑二硫代乙酸基‑1，3，4‑噻二唑2.5‑5，N‑环己基硫代邻苯二甲酰亚胺0.5‑5，增粘树脂1‑5，填料5‑30。本发明的空腔膨胀减震材料可直接附着在钢板、铝材、镀锌板等基材之上，且具有优良的力学性能以及减震降噪性能。

Description

一种空腔膨胀减震材料
技术领域
本发明涉及汽车减震材料技术领域，尤其涉及一种空腔膨胀减震材料。
背景技术
随着现代社会的不断发展和进步，震动和噪音已成为各个领域的严重问题；特别是，对于汽车而言，撞击所产生的强烈震动将会严重危害司机和乘客的生命安全。为了减震降噪，目前应用最广泛、最有效的方法，是使用各种减震材料，尤其是橡胶减震材料，它能有效地隔离震动和激发源，还可以吸收震动体的震动，因此被广泛应用于各种机动车辆、飞机、船舰中。
然而，现有的空腔填充膨胀减震材料，不能直接将减震材料附着在钢板、铝材、镀锌板等基材之上，需要加上粘接层才能与钢板、铝材、镀锌板等基材良好附着，操作工艺复杂。
发明内容
为了解决现有减震材料不能直接附着在钢板、铝材、镀锌板等基材之上，需要加上粘接层，操作工艺复杂的技术问题，本发明提出一种空腔膨胀减震材料。本发明的空腔膨胀减震材料可直接附着在钢板、铝材、镀锌板等基材之上，且具有优良的力学性能以及减震降噪性能。
本发明一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000011
进一步的，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000021
进一步的，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000022
进一步的，所述增粘树脂为C5加氢石油树脂、乙炔树脂、萜烯树脂中的一种或多种。
本发明采用丁基橡胶为橡胶主体，橡胶环保无气味。丁基橡胶本身具有很优异的气密性，所以在发泡过程中能够最大限度的锁住气体，不让气体外溢，所以发泡体积能够达到10倍左右。
本发明采用橡胶体系中加入增粘树脂，增粘树脂能够有效的和基材产生浸润和附着，保证了施工过程的初粘性，在无需粘接层的情况下能够粘接在基材上。2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑作为硫化剂，能够将橡胶进行交联，同时具有达到硫化温度后才能分解出活性硫的特性，所以不会产生焦烧现象，以及产品在储存过程中不会产生喷霜现象，同时2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑上含有2个羧基，能够和钢板、铝材和镀锌板等基材表面的羟基产生键合，保证了该减震材料烘烤后和基材具有优异的附着力。在增粘树脂的作用下，保证了没有粘接层的情况下，能够直接粘接在钢板、铝材和镀锌板等基材之上，施工更加简单方便。在N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺和2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑的协同作用下，保证了完成高温烘烤后，膨胀的空腔膨胀减震材料能直接附着在钢板、铝材、镀锌板等基材之上，不会产生脱落。
本发明充分发挥氧双苯磺酰肼发泡剂、偶氮二甲酰胺发泡剂和碳酰二胺、以氧化锌发泡助剂的协同作用，使得产品可适用的发泡温度更宽广，从160℃-210℃均满足发泡要求；同时利用丁基橡胶优异的气密性，且通过大量实验将发泡剂的发泡速度与硫化速度进行匹配，保证产品刚膨胀起来时，2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑正好完成硫化，保证了膨胀率大，且膨胀后不会塌陷的特性，可发泡范围为600％-1000％。高发泡率可有效降低使用成本。
附图说明
图1为附着力测试实验示意图；
图2为初始粘接力测试示意图；
图3为剥离力曲线图。
具体实施方式
实施例1
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000031
Figure BDA0003675147020000041
实施例2
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000042
实施例3
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000043
实施例4
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000044
Figure BDA0003675147020000051
实施例5
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000052
对比实施例1
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000053
Figure BDA0003675147020000061
对比实施例2
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000062
对比实施例3
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000063
对比实施例4
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000064
Figure BDA0003675147020000071
对比实施例5
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000072
对比实施例6
一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure BDA0003675147020000073
对比实施例1-6均为实施例5的对比例。在实施例5的基础上，对比实施例1少了乙炔树脂；对比实施例2少了2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑；对比实施例3少了氧双苯磺酰肼和碳酰二胺；对比实施例4少了偶氮二甲酰胺和碳酰二胺；对比实施例5少了偶氮二甲酰胺和氧双苯磺酰肼；对比实施例6少了氧化锌。
将实施例1-5与对比实施例1-6的空腔膨胀减震材料一起进行膨胀率、垂直加热流动性和密度三项检测，检测方法如下：
膨胀率测试方法：
用电子天平预先测出铝盘在空气中的质量(W1)及(20±1)℃蒸馏水中的质量(W2)。在上述测定质量后的铝盘中央放置待测试样约2g，注意试料内避免混进空气，称其质量(W3)和在(20±1)℃蒸馏水中的质量(W4)。然后在4.2.2规定烘烤条件下烘烤后取出固化试样，在试验环境温度下放置1h，再测定其在空气中的质量(W5)和(20±1)℃蒸馏水中的质量(W6)(W6因为膨胀后吸水的缘故要求在5s之内读数)。按下式计算体积变化率V，以％为表示单位记录体积变化率，注明收缩或膨胀。
V＝((W4-W2)-(W3-W1)+(W5-W1)-(W6-W2))/((W3-W1)-(W4-W2))×100％
式中：W1－铝盘在空气中的质量，g；
W2－铝盘在水中的表观质量，g；
W3－铝盘和试料在空气中的质量，g；
W4－铝盘和试料在水中的表观质量，g；
W5－铝盘和试料在加热后的空气中的质量，g；
W6－铝盘和试料在加热后的水中的表观质量，g。
以3个试验结果的算术平均值作为测定结果。
垂直加热流动性测试方法：
取长度为100mm的试样，粘贴在油面钢板(150mm×100mm×0.8mm)上，保证试样与钢板完全贴合，做好原始标记；将粘贴好的试样放于(试片垂直于地面，胶长度方向平行于地面)烘烤箱中160℃烘烤20min后，取出冷却至室温；观察是否从钢板上脱落或位移，用钢板尺测量并记录与原始标记的距离。
密度测试方法：
在试验环境下，用电子天平预先测出铝盘在空气中的质量(W1)及(20±1)℃蒸馏水的质量(W2)。在上述测定的质量后的铝盘上粘贴试样约2g，注意试料内避免混进空气，称其在空气中的质量(W3)和在(20±1)℃蒸馏水的质量(W4)。按下式计算密度ρ：
ρ＝(W3-W1)/((W3-W1)-(W4-W2))
式中：
ρ—密度，g/cm3；
W1—铝盘在空气中的质量，g；
W2—铝盘在水中的表观质量，g；
W3—铝盘和试料在空气中的质量，g；
m4—铝盘和试料在水中的表观质量，g。
以三个试验结果的算术平均值作为测定结果。
通过实验检测，实施例1-5与对比实施例1-6的膨胀率、垂直加热流动性和密度三项检测结果如下：
Figure BDA0003675147020000091
膨胀率反应在空腔中的填充效果，膨胀率越大，同样用量情况下，可以填充的面积越大。
垂直加热流动性反应产品在烘烤过程中的定向发泡能力，产品垂直放置时，向下的流动距离越大，产品的定性能力越差，越不能起到封堵效果。
密度反应产品重量，密度越小，约有利于产品的轻量化。
本发明的发泡剂为偶氮二甲酰胺，氧双苯磺酰肼两种材料在高温下分解放出氮气和水蒸气，氧化锌和碳酰二胺作为发泡助剂，降低发泡剂分解所需要的活化能，提升了反应速度，四个材料的配合，保证了产品的发气量。对比实施案例5只添加了发泡助剂，没有发泡剂，所以膨胀率为0。要想产品有优于的膨胀率，需要发泡剂的发泡速度与产品的硫化速度相匹配，但对比实施例2少了2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑硫化剂，导致在烘烤过程中，虽然发泡的过程中有大量气体放出，但没有硫化剂产生交联，导致部分气体跑出，所以不能形成较大的膨胀率。
从以上结果可知：本发明的空腔膨胀减震材料有更优良的膨胀率，减震效果更好；同时在烘烤过程中产品的流淌性更低，产品的定向膨胀性更优良。
附着力测试实验：
将实施例1-5与对比实施例1-5的空腔膨胀减震材料与不同基材：钢板、铝材、镀锌板，进行附着力测试实验，检测方法如下：
实验设备如下：
a)油面钢板/镀锌板/铝板：250mm*100mm*0.8mm，数量各3件
b)恒温烘炉：温度波动范围±1℃
c)单面刀片
d)雕刻刀
测试步骤如下：
在油面钢板/镀锌板/铝板中央均匀地涂布胶粘剂样品，胶体涂布形状尺寸为100mm*60mm*6mm
把涂有胶粘剂的试片放入恒温炉内，按170℃烘烤20min
取出试片，待其在标准状态下保持24h后用单面刀片在试板中央划开一条宽为10mm的胶带或用雕刻刀撬开涂层，其深度应到试板基面，如图1所示，以45°的方向向上慢慢剥离划开的胶带，观察胶体的破坏形式。胶体应能良好的附着在试板上，胶层应为内聚破坏。
通过实验检测，实施例1-5与对比实施例1-6与基材的附着力测试结果如下：
Figure BDA0003675147020000111
本发明采用的2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑上含有2个羧基，能够和钢板、铝材、镀锌板等基材表面的羟基产生键合，同时羧基的强极性能够使产品与基材之间产生吸附，从而形成粘接，所以保证了该减震材料烘烤后和基材具有优异的附着力。但对比实施例2去掉了2，5-二硫代乙酸基-1，3，4-噻二唑，使基材与产品之间的附着力大大降低，低于了该减震材料的内聚力，在几种基材上都是界面破坏。
初始粘接力测试：
试验环境
试验环境温度为23℃±2℃，相对湿度为50％±5％
仪器及辅助用具
a)拉力试验机，选择使用的拉力机应使试样的破坏载荷在满标负荷的10％-80％之间
b)钢板试片
c)辊轮
d)低温冷冻箱
基材试片制备
用冷连轧薄钢板(DC04)、热成型镀锌板(DC56D+Z)、铝板(6061)制作(制作，尺寸为：200mm×25mm×0.8mm
基材试片在使用前应对其表面涂防锈油，方法是将平整的无锈蚀钢板除去毛刺后，用无尘布蘸乙醇单方向清洗干净，并将基材试片垂直放入防锈油(防锈油型号根据制造公司使用情况确定)中5s～10s，取出后在23℃±2℃的温度下垂直倒立放置24h。
试样制备
a)常温试样：将300mm×25mm空腔膨胀减震材料铺贴在油面刚性试片上，铺贴时，从一端开始铺贴，铺贴过程中抚平铺贴面，保证粘贴面没有气泡，试片与空腔膨胀减震材料粘接面积为150mm×25mm，然后用5kg辊筒/砝码置于空腔膨胀减震材料上来回赶压两次，单次滚压时间不少于10S,然后室温放置30min，供测试使用。
试验步骤
a)将被粘试片的末胶接的一端弯曲180°，将刚性被粘试片夹紧在固定的夹头上，而将试片夹紧在另一个夹头上。注意使夹头间试样准确定位，以保证所施加的拉力均匀的分布在试样的宽度上(如图2)
b)开动拉力试验机，使上下夹头以100mm/min的速率分离。
C)试样剥离长度至少要有125mm，记录装置同时绘出剥离负荷曲线。并注意破坏的形式，即粘附破坏、内聚破坏或被粘物破坏。
试验结果
对于每个试样，从剥离力和剥离长度的关系曲线上测定平均剥离力，以N为单位。计算剥离力的剥离长度至少要100mm。但不包括最初的25mm，可以用划一条估计的等高线(见图3)，或用侧面积法来得到平均剥离力。如果需要更准确的结果，还可以使用其他恰当的方法。
每种基材测试3组试板，计算平均值，取2位有效数字。
Figure BDA0003675147020000121
Figure BDA0003675147020000131
从以上结果可知：本发明的空腔膨胀减震材料，在不添加粘接层的情况下，能够完全附着在不同基材上面，施工性更好，更利于客户的使用。增粘剂通过减小产品与基材的接触角，增粘树脂更容易被粘附浸润，从而在基材上有很优异的初粘性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种空腔膨胀减震材料，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure FDA0003675147010000011
2.根据权利要求1所述的空腔膨胀减震材料，其特征在于，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure FDA0003675147010000012
3.根据权利要求2所述的空腔膨胀减震材料，其特征在于，所述减震材料由以下质量份的各物质组成：
Figure FDA0003675147010000013
Figure FDA0003675147010000021
4.根据权利要求1至3中任一项所述的空腔膨胀减震材料，其特征在于，所述增粘树脂为C5加氢石油树脂、乙炔树脂、萜烯树脂中的一种或多种。
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