钢板补强胶片及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料领域，特别涉及一种钢板补强胶片及制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着汽车向轻量化、高速、节能方向的进一步发展，车身钢板厚度控制越采越严， 汽车钢板在车身成型过程中，因冲压拉伸变得较为薄弱，加之在汽车长期使用过程中，薄弱 处如车门拐角、拉手等部位经常开启、关闭受到反复的拉力、撞击和振动等应力作用，会导 致该处金属板产生疲劳，在应力能量不能分散、消耗情况下，导致这些部位产生裂纹。国外 汽车厂家譬如丰田、大众等一般采用局部粘贴复合材料补强的方法来解决该问题。粘贴补 强胶片的目的就是通过补强胶片中橡胶分子的松弛作用，在受力作用下产生位移和形变， 使应力均匀分散，从而消耗掉外界施加的能量，消除或减弱应力能量对钢板的影响，增强其 抗疲劳性，避免裂纹的产生或阻止其扩展。
[0003] 通过贴附补强胶片不仅能提高钢板的疲劳断裂强度，弯曲强度和刚度，且在碰撞 时通过自身形变吸收冲击能量，提高车身耐撞性，有效提高车身的安全性能指标。粘贴补强 胶片钢板的最大破坏载荷为810牛顿，比未粘贴补强钢板的最大破坏载荷643牛顿高出167 牛顿，增加了 25%的破坏载荷。由此可见，在需要局部增强的部位粘贴补强胶片可以大大提 高部件的使用寿命。补强胶片系近两年来国内汽车生产厂开始使用的新产品，由于补强胶 片需要一定的储存期，使用时高温固化，因此补强胶片的成片材料与增强材料加入硫化剂 和固化剂后，并不马上固化而是组成潜伏体系，若固化剂活性低，则储存时间长，但固化反 应不完全，影响产品强度；若固化剂活性高，固化反应完全，但储存时间短。目前国外的补强 胶片由于储存条件复杂，需要低温保存，使用前还需要烘烤，占用场地大，因此使用较少。国 产的补强胶片，由于成片材料中有聚氨乙烯糊树脂，使得其性能不稳定，强度、韧性等不能 达到国标的要求，并且固化后不平整，存放时间短等缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种钢板补强胶片及制备方法。所述补强胶片通过环氧树脂 增韧改性，提高了力学性能，延长了储存期，减少了由于固化而产生的收缩性。
[0005] 本发明的技术方案是： 钢板补强胶片基体，由双酚A型环氧树脂、丁腈橡胶、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳 黑、过氧化物、双氰双胺、橡胶改性剂ZX-8组成，其个组分的重量百分比为：由双酚A型环 氧树脂、丁腈橡胶、纳米二氧化娃、纳米碳酸興、炭黑、过氧化物、双氰双胺、橡胶改性剂ZX-8 组成，其个组分的重量百分比为：双酚A型环氧树脂18%~35% ;丁腈橡胶10~20% ;丁基橡 胶：5~18% ;纳米二氧化娃：0~10% ;纳米碳酸|丐0~10% ;碳黑15~30% ;过氧化物0~ 3% ;双氰双胺2~5% ;橡胶改性剂ZX-8 :5~13%。
[0006] 所述双酚A型环氧树脂E-53、E-51、E-44、E-42、E-33、E-20中的任意一种或几种。 [0007] 所述丁腈橡胶中丙烯晴含量为15~50%。
[0008] 所述丁基橡胶的分子量为2000~10000 ; 所述纳米二氧化硅为气相2#、4#白碳黑。
[0009] 所述碳黑为炉法碳黑、热裂碳黑。
[0010] 所述过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化二丙甲酰、过氧化二叔丁基。
[0011] 钢板补强胶片基体的制备方法，有以下步骤： 将丁腈橡胶、丁基橡胶、环氧树脂依次在炼胶机上边炼胶边加入， 均匀后再依次加入双氰双胺、橡胶改性剂ZX-8、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳黑，每加 入一种炼均匀后再加入另一种，得到均匀的胶状物质。
[0012] 本发明采用丁腈橡胶（NBR)作为成片材料，其中丁腈橡胶由丁二烯和丙烯晴两者 单体经乳液或溶液聚合而成，由于丁腈橡胶具有强极性，内聚力强，容易成片的性能，采用 丁腈橡胶作为成片材料，通过选择的丁腈橡胶中丙烯晴的含量，使得本发明所述补强胶片 觉得成片性既能成片，又不收缩弯曲。
[0013] 由于丁腈橡胶中含有烷基(非极性）和腈基(极性)，能同时与少量极性物质(环氧 树脂)相容，并可改善丁腈橡胶的加工性能，因此，在丁腈橡胶（NBR)/环氧树脂（EP)经塑炼 后，得到尺寸稳定的补强胶片。
[0014] 本发明采用环氧树脂（EP)提高补强胶片的耐酸、耐碱、耐水、耐电泳漆的性能，由 于作为芳环物的环氧树脂，其化学性能稳定，采用环氧树脂与其他材料形成复合材料，可以 使材料表面有环氧树脂膜，同时使复合材料也具有耐酸、耐碱、耐水、耐电泳漆的性能。
[0015] 本发明选用潜伏性固化剂双氰双胺，使补强胶片在室温条件下稳定，加热时可迅 速固化。达到反应活性与稳定性的平衡，本发明采用纳米材料进行表面活性材料与固化剂 进行表面吸附，使表面活性物质与固化剂形成隔离膜，增加出处稳定性，加热时由于分子运 动，表面活性物质与固化剂分离，起到固化作用。
[0016] 本发明所述的氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化二丙甲酰、过氧化二叔丁基，其作 用上打开聚合物中丁二烯橡胶的双键，使其发生部分交联，有增韧作用。
[0017] 白炭黑(纳米二氧化硅）在橡胶工业中主要用作补强剂和改性剂，其补强效果优于 炭黑以外的其它补强填充剂。
[0018] 本发明采用丁腈橡胶、丁基橡胶与环氧树脂三元共混改性，得到一种综合性能良 好的高分子合金，克服了加入聚氯乙烯后工艺性能的不稳定，再加入纳米材料、潜伏性固化 剂，在高温固化后就可得到高刚性、高韧性的高聚物材料。
[0019] 本发明所述补强胶片，力学性能如抗弯强度、冲击强度得到提高，延长了储存期， 减少了由于固化而产生的收缩性。
[0020] 申请人将钢板补强胶片进行实验测试其性能，实验结果(见表1)表明所述钢板补 强胶片的性能具有高刚性、高韧性。
[0021] 表1为几种补强胶片的性能比较： 表1
【主权项】
1. 一种钢板补强胶片，其特征在于该钢板补强胶片是将聚合物基体复合在底衬上，其 中聚合物基体由环氧树脂、丁基橡胶、丁腈橡胶、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳黑、过氧化 物、双氰双胺、橡胶改性剂组成，其各组分的重量百分比为： 环氧树脂 18%~35% ; 丁腈橡胶 10~20%; 丁基橡胶 5~18% ; 纳米二氧化硅 0~10% ; 纳米碳酸0~10% ; 碳黑 15~30% ; 过氧化物 0~3% ; 双氰双胺 2~5% ; 橡胶改性剂 5~13%。
2. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧 树脂，其双酚A型环氧树脂为E-53、E-51、E-44、E-42、E-33、E-20中的任意一种或几种。
3. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述丁腈橡胶中丙烯晴含量为 15 ~50%。
4. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述丁基橡胶的分子量为 2000 ~10000。
5. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述纳米二氧化硅为气相白碳 黑。
6. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述碳黑为槽法碳黑。
7. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述过氧化物为过氧化二异丙 苯、过氧化二丙甲酰、过氧化二叔丁基中的任意一种。
8. 根据权利要求1所述的钢板补强胶片，其特征在于：所述底衬为玻纤布。
【专利摘要】本发明涉及一种钢板补强胶片及制备方法，由双酚A型环氧树脂、丁腈橡胶、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳黑、过氧化物、双氰双胺、橡胶改性剂ZX-8组成，其个组分的重量百分比为：双酚A型环氧树脂18%～35%；丁腈橡胶10～20%；丁基橡胶5～18%；纳米二氧化硅0～10%；纳米碳酸钙0～10%；碳黑15～30%；过氧化物0～3%；双氰双胺2～5%；橡胶改性剂ZX-8：5～13%。本发明通过环氧树脂和合成橡胶（两种或两种以上）经共混改性得到一种高分子合金，再经纳米材料改性，得到高刚性（补强钢板）、高韧性（降低内应力）的一种基体树脂。
【IPC分类】C09J123-22, C09J11-04, C09J11-06, C09J109-02, C09J7-04, C09J163-00
【公开号】CN104804685
【申请号】CN201410031730
【发明人】兰伟, 熊维强, 朱鸿亮, 宋子良
【申请人】重庆凯天汽车零配件制造有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年1月23日