CN102382334B - 高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料。其特征在于按质量配制原料如下：天然橡胶80~90份、顺丁橡胶10~20份、环烷油2份、氧化锌3.5份、防老剂IPPD2份、防老剂TMQ1份、微晶蜡2~3份、碳黑N6836份、碳黑DUREXO27份、硫黄1.7份、活化剂StruktolZEH-DL1.5份、促进剂1.82份。通过以上配制原料制作出的高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料，可有效改善橡胶材料的硫化效果和耐老化性能，提高产品耐久性。

Description

高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料

技术领域

本发明属于橡胶技术领域，特别涉及的是一种高档轿车轻质化开发背景下的衬套橡胶配制原料。

背景技术

橡胶材料良好的阻尼特性和衰减振动特性，使其具有良好的减震、隔音和缓冲功能，能帮助减震器越过共振区。当胶料经受中等幅度的周期应变时，例如1-20%的压缩应变或3倍于此的剪切应变，将不断出现网络破坏和重新组合的过程。在每个应变周期中，逐步加大的应变将从最弱的键开始破坏聚集体间的键。然后破坏较强的键，随着试样形变，聚集体在新的位置上形成了新键，这些健还会再破坏和重新形成一个滞后过程，它是典型补强胶料生热的主要原因。另外，橡胶要经受很大幅度和很高频率的反复变形，导致产生相当大的热量，使温度上升。橡胶的滞后和内摩擦特性通常用损耗因子表示，损耗因子越大，橡胶的阻尼和生热越显著。 

汽车减震件产品分为骨架（结构材料）和橡胶（功能材料）两部分，两者之间用胶粘剂粘合， 硫化的同时也是用粘合剂高温粘接橡胶和骨架，此处结构材料为工程塑料，代替金属。本项目中，高档轿车轻质化开发下的衬套的结构材料采用工程塑料，取代传统纯钢件，模量相仿的前提，塑料密度仅为钢铁的1/7，实现汽车零配件轻质化的设计目的。但是工程塑料导热系数是金属的1/500-1/600，是硫化胶导热系数的1/4。塑料骨架的导热性过低，对橡胶动态生热的散发不利，从而影响制品的老化性能。传统减震材料，主要在加入适当防老剂，改善热氧老化和臭氧老化，外因上提高橡胶材料的耐老化性能，无法从损耗因子这个材料自身属性内因出发，无法满足本类要求。本项目，在材料的选择和配方优化上，来改善粘弹性材料的阻尼特性和损耗因子，较大幅度减小轻质化汽车衬套的橡胶生热。

发明内容

本发明的目的在于提供一种橡胶配制原料，首先通过选择合适的橡胶品种和炭黑种类等，有效降低损耗因子，另外合理设计橡胶硫化体系的配比及选择有效的防护体系，提高橡胶材料的耐热性能，改善硫化效果和耐老化性能，提高产品耐久性。为了满足上述要求，本发明具体措施如下：1. 炭黑粒径越大，比表面积越小，回弹性则越高，损耗因子越小，生热越低。德固萨公司生产的DUREX O炭黑，是一种低比表面积和高结构的高纯度灯烟炭，能够降低橡胶的生热和滚动阻力，其粗糙的微结构有别于普通炭黑,该结构阻碍了聚合物沿填充剂表面滑移,从而产生较小的能量损耗和生热。同时，和软质碳黑N683并用，粒径较大炭黑代替部分其它炭黑，克服单一品种炭黑性能上的缺陷；2. 对于石油系软化剂，选用烷烃油类，而不是芳香烃，可使胶料的损耗因子较小，生热较低；3. 在一定用量范围内，促进剂和硫磺用量增加可以提高硫化胶交联密度，其结果提高动态弹性模量，降低损耗因子，生热小； 4. 采用防老剂IPPD和TMQ并用，其制品的抗热、氧、屈挠龟裂以及抗臭氧性能均有显著增加；5. 此外，塑料骨架表面抛丸处理，热硫化胶粘剂的选用，注射法PLC自动控制使用，混炼胶分散度合理控制的因素，进一步保证配方设计在工艺过程中良好实现。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下，一种高档轿车用衬套橡胶配制原料，含量以质量份计：

天然橡胶80~90份、顺丁橡胶 10~20份、环烷油 2份、氧化锌3.5份、防老剂IPPD 2份、防老剂TMQ 1份、微晶蜡2~3份、碳黑N 683 6份、碳黑DUREX O 27份、硫黄1.7份、活化剂Struktol ZEH-DL 1.5份、促进剂1.82 份。

天然橡胶的初始门尼粘度ML100℃1+4控制在80±5， 塑炼后门尼粘度控制在50±3。一方面可以保证橡胶材料具有优异的物理机械性能，另一方面又满足产品加工性能的要求。防老剂IPPD是优异的后效性热氧防护剂，它对改善衬套的长期使用性能是有效的，当它与防老剂TMQ并用，并且用量达到1.5~2.0份时能显著提高天然橡胶的耐热氧性能，使橡胶材料具有极佳的动态疲劳性能，防老剂IPPD用量超过2.5份会严重影响橡胶材料和金属的粘合强度，最佳用量为2.0份。

本技术的硫化体系采用硫黄：1.7份、活化剂Struktol ZEH-DL 1.5份、促进剂CBS：1.7份、促进剂TBzTD:0.12, 硫黄与CBS并用有助于改善天然橡胶的硫化反原现象，改善天然橡胶的耐老化性能,STRUKTOL ZEH-DL(成分为2-乙基已酸锌和白碳黑)可以减少天然橡胶应力松弛及初级蠕变，还可以更好地活化硫化体系，提高抗拉强度。

具体实施方式

现用实例具体说明高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料，含量以质量份计：

                                           实例配方

序号	组分	供应商	用量/份
				1	天然橡胶 TSR CV 60	中橡国际集团有限公司	90
2	顺丁橡胶 EUROPRENE NEOCIS BR 60	POLIMERI EUROPA GMBH	10
				3	碳黑 Carbon black DUREX O	DEGUSSA	27
4	碳黑Carbon black N 683	EVONIK	6
				5	环烷油GRAVEX 973	SHELL	2
6	氧化锌ZNO	常州镁锌	3.5
				7	防老剂IPPD	LANXESS	2
8	防老剂TMQ	LANXESS	1
				9	微晶蜡WAX T3	TECETE CHEMIE	1
10	微晶蜡WAX 5700	TECETE CHEMIE	1
				11	活化剂Struktol ZEH-DL	STRUKTOL	1.5
12	硫磺SULPHUR + OIL	ARNSPERGER	1.7
				13	促进剂CBS	连连化学	1.7
14	促进剂TBzTD	连连化学	0.12
					合计Total		148.52

                                   传统配方

序号	组分	供应商	用量/份
				1	天然橡胶TSR CV 60	中橡国际集团有限公司	100
2	碳黑N 550	苏州宝化	22
				3	碳黑N 774	苏州宝化	20
4	芳香烃油NAPHTHENIC OIL (K) T8	无锡万润	6
				5	氧化锌ZNO	常州镁锌	5
6	硬脂酸ST-ACID	印尼斯文化工	1.5
				7	防老剂TMQ	南京化工	1.2
8	防老剂6PPD	南京化工	2.5
				9	微晶蜡	上海水盟化工	3
10	硫磺SULPHUR + OIL	上海水盟化工	3.2
				11	促进剂CBS	连连化学	1.0
12	防焦剂CTP-80	阳谷华泰	0.125
				13	促进剂RHENOFIT 3555	莱茵化学	0.2
	合计Total		165.725

并按如下步骤制作：

1．               混炼工艺：

A炼：在110升啮合型转子密炼机，加入天然胶和顺丁橡胶，炼胶30秒，温度到80度，加入炭黑、环烷油、氧化锌、防老剂、微晶蜡，出胶温度为150度，时间6分钟；下片冷却停用。

B炼：A炼胶停放16小时后，110升啮合型转子密炼机，加硫磺和促进剂，出胶温度为出胶温度为110度，时间4分钟；迅速下片过水冷却吹干，取胶进行硫化曲线和物理性能的试验。

2．               塑料骨架前处理：

塑料骨架进场尺寸检验——脱脂——抛丸——喷涂胶粘剂；

3．               硫化：在280吨Desma注射成型机，料筒温度80~90度，注射进入，硫化温度为160~165度，时间因产品结构有所差异，一般在6~10分钟，压力155±10bar。硫化后的产品去掉废边，进行尺寸和外观的检验，合格后可出厂为用户装机使用。

如下是高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料的实测性能，分别采用实例配方、对比配方生产衬套，橡胶/成品性能实测结果如下：

                                                 

从试验比较可以看出，实例配方对应汽车减震件产品，符合产品设计的各项物理性能(VW 2.8.1标准)，同时本发明配方和传统配方比较，采用低比表面积和高结构的高纯度灯烟炭DUREX O炭黑和软质碳黑N683并用，合理取用烷烃油类等多种配方组合和生产工艺控制，在满足减震橡胶设计硬度和高回弹值（74）的前提下，有效降低损耗因子，通过上述试验数值和固特里奇生热/°C和试样心部温度/°C数值（显著低于传统同类性能减震配方），证明本发明配方产品动态疲劳寿命试验大大优于同类传统配方，实现了高档轿车轻质化开发下的衬套橡胶配制原料的设计目的。

Claims (1)

1.一种高档轿车用衬套橡胶配制原料，其特征在于，按质量份计的配制原料如下： 

天然橡胶80~90份、顺丁橡胶 10~20份、环烷油 2份、氧化锌3.5份、防老剂IPPD 2份、防老剂TMQ 1份、微晶蜡2~3份、碳黑N 683 6份、碳黑DUREX O 27份、硫黄1.7份、活化剂Struktol ZEH-DL 1.5份、促进剂CBS 1.7 份、促进剂TBzTD 0.12份。