CN102838787A - 一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物 - Google Patents
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：天然橡胶100份；对苯二胺衍生物2-3份；酮-胺反应生成物1.5-2.5份；物理防老剂2-3.5份；活性剂5-8份；硬脂酸1-2份；复合硅烷偶联剂与碳黑之混合物2.5-4份；炭黑35-48份；白炭黑12-16份；增塑剂3-5份；硫化剂1.9-2.5份；以及促进剂1.1-1.85份。本发明的橡胶组合物用于制作汽车底盘控制臂衬套，使其具有极佳的摆角疲劳特性，解决了控制臂衬套台架疲劳试验及综合强化路试问题，完全满足国内外客户的使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，用于制作汽车底盘控制臂衬套，属于橡胶技术领域。
背景技术
汽车底盘是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型。接受传动系的动力，通过驱动轮与路面的作用产生牵引力，使汽车正常行驶。同时承受汽车的总重量和地面的反力，缓和不平路面对车身造成的冲击，衰减汽车行驶中的振动，保持行驶的平顺性；与转向系配合，保证汽车操纵稳定性。在车轮独立悬架***中，控制臂将车体与车轮和轮胎连接在一起，起到控制车轮的作用。使车轮能够按照车轮跳动曲线在垂直方向运动，而此跳动曲线对于车辆的动力学性能是重要的；同时控制臂也要控制车轮左右摆动的操控性、最大舒适性和最优化的安全性。为了兼顾这些性能，控制臂衬套设计一般为上下运动的Q向为实心结构，左右摆动的P向为空心结构。如图1-2所示，为汽车底盘控制臂衬套的结构示意图，由由内至外同轴设置的金属内管1、橡胶衬套2、金属外管3组成。这种结构的减震效果和操控性是最佳的，但缺点是疲劳寿命无法满足使用要求，经控制臂衬套台架疲劳试验证明，橡胶衬套2在其空心方向在实际使用过程中易破裂。而对于消费者来说，橡胶衬套2损坏，即控制臂衬套报废，造成更大的损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其综合性能更好，制成的控制臂衬套的使用寿命更长。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：
优选地，所述的天然橡胶为印尼PTP橡胶厂生产的印尼1#烟片胶或泰国同泰橡胶厂生产泰国3#烟片胶。
所述的对苯二胺衍生物为N-异丙基-N′-苯基对苯二胺或N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。
优选地，所述的酮-胺反应生成物为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物或6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉。
优选地，所述的物理防老剂为微晶蜡。
优选地，所述的活性剂为活性氧化剂。
优选地，所述的复合硅烷偶联剂与碳黑之混合物为上海懋通实业有限公司生产的Longsil4C。
优选地，所述的炭黑为上海卡博特炭黑厂生产的卡博特N234。
优选地，所述的白炭黑为扬中格拉斯白炭黑化工有限公司生产PS-300。
优选地，所述的增塑剂为石蜡油。
优选地，所述的硫化剂为硫磺。
优选地，所述的促进剂为次磺酰胺类、噻唑类促进剂或两者的组合物。
进一步地，所述次磺酰胺类促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或N-叔丁基2-苯并噻唑基次磺酰胺。
进一步地，所述噻唑类促进剂为二硫化二苯并噻唑。
本发明优选了一种以LongsilSi69为主的复合硅烷偶联剂与碳黑之混合物—～Longsil4C，其特有的四个线性硫在橡胶的硫化交联和抗返原功效外，硫基和其他功能基团也有着协同功效。4C以炭黑为载体，使硅烷偶联剂在橡胶混炼中分散更加均匀。同时，获得了Si69充分浸润的炭黑分散在橡胶结构中，对炭黑与橡胶的结合起到促进和增强作用，使橡胶的物理与机械性能更佳。拉伸强度、抗撕裂强度、耐磨性能等明显提高，永久变形降低，同时还可以降低胶料粘度、提高加工性能。其并用的硫化体系，可有效提高天然橡胶的抗硫化返原性，加入Longsil4C能大大提高汽车底盘控制臂衬套的疲劳寿命。
本发明同时发现单独使用新工艺高结构中超耐磨炉黑能赋予胶料极高的撕裂强度，再并用新工艺高结构白炭黑更进一步提高撕裂强度；而研究表明要获得较高的摆角疲劳寿命，橡胶就必须具备极高的抗撕裂性能。众所周知，白炭黑的撕裂强度较高，但分散性不好，疲劳过程生热增大，致使应用范围受到一定的局限。而经过新工艺微造粒的高结构白炭黑克服了这一问题，通过湿法改进了生热，微造粒解决了分散问题，又在一般白炭黑基础上提高了结构度(比表面积BET，为200m2/g，DBP吸油值达到2.81cm3/g)，再并用Longsil4C进一步改进其分散性和提高与橡胶的结合强力，显著提升了橡胶的撕裂强度。所得混炼胶撕裂强度可达到140KN/m以上，而一般天然胶撕裂强度在35KN/m至60KN/m之间(ASTM D2000或SAE J200标准要求≥26KN/m即可)。
本发明提供的橡胶组合物用于制作汽车底盘控制臂衬套，使其具有极佳的摆角疲劳特性，解决了控制臂衬套台架疲劳试验及综合强化路试问题，完全满足国内外客户的使用要求。
附图说明
图1为控制臂衬套的主视图的剖视图；
图2为控制臂衬套的俯视图。
图中：
1、金属内管； 2、橡胶衬套； 3、金属外管。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
实施例1
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：
印尼1#烟片胶(RSS 1#)：100份；
氧化锌：6份；
硬脂酸：1.5份；
N-异丙基-N’-苯基对苯二胺：2份；
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物：2.5份；
微晶蜡1900：3份；
PS-300：15份；
N-234：40份；
Longsil4C：3.5份；
石蜡油：4份；
硫磺：2.5份；
N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺：0.8份；
二硫化二苯并噻唑：0.3份。
制备方法：
一、密炼机混炼：投入已塑炼好的天然橡胶，20s后同时投入活性剂、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺等防老剂、微晶蜡以及硬脂酸，40s后投入Longsil4C及PS-300，60秒后投入N-234及石蜡油，180s后排胶，其中密炼室温度为120-155℃。
为了使填料具有更好的分散性以及橡胶分子更好的收缩性，一段混炼胶需要停放至少12小时(一般要求12小时到三个月之间)才能加硫。
二、密炼机二段加硫：将一段混炼胶投入到密炼机，20s后同时投入硫化剂和促进剂，160s后排胶在开炼机上薄通下片停放。开炼机过程要求薄通辊距调至0.5-1mm，薄通三次并打三个三角包后出片，下片辊距调至4-6mm。其中密炼室温度为60～80℃、开炼机辊筒温度为50～70℃，料温不能超过110℃。
实施例2
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：
印尼1#烟片胶(RSS 1#)：100份；
氧化锌：5份；
硬脂酸：1份；
N-异丙基-N’-苯基对苯二胺：3份；
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物：1.5份；
微晶蜡1900：3.5份；
PS-300：12份；
N-234：48份；
Longsil4C：2.5份；
石蜡油：5份；
硫磺：2份；
N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺：0.5；
二硫化二苯并噻唑：1份。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：
泰国3#烟片胶：100份；
氧化锌：8份；
硬脂酸：2份；
N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺：2.5份；
6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉：2份；
微晶蜡1900：2份；
PS-300：16份；
N-234：35份；
Longsil4C：4份；
石蜡油：3份；
硫磺：1.9份；
N-叔丁基2-苯并噻唑基次磺酰胺：1.3份；
二硫化二苯并噻：唑0.55份。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：
泰国3#烟片胶：100份；
氧化锌：7份；
硬脂酸：1.5份；
N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺：3份；
6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉：1.5份；
微晶蜡1900：3份；
PS-300：14份；
N-234：42份；
Longsil4C：3.5份；
石蜡油：4份；
硫磺：2.2份；
N-叔丁基2-苯并噻唑基次磺酰胺：1.3份；
二硫化二苯并噻唑：0.3份。
制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：
印尼1#烟片胶(RSS 1#)：100份；
氧化锌：6份；
硬脂酸：1份；
N-异丙基-N’-苯基对苯二胺：2.5份；
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物：2份；
微晶蜡1900：3份；
PS-300：16份；
N-234：40份；
Longsil4C：4份；
石蜡油：5份；
硫磺：2.3份；
N-叔丁基2-苯并噻唑基次磺酰胺：1份。
二硫化二苯并噻唑：0.5份。
制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：
印尼1#烟片胶(RSS 1#)：100份；
氧化锌：5份；
硬脂酸：1份；
N-异丙基-N’-苯基对苯二胺：2份；
2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物：2.5份；
微晶蜡1900：2.5份；
PS-300：13份；
N-234：44份；
Longsil4C：3.5份；
石蜡油：4份；
硫磺：2.4份；
N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺：0.5份；
二硫化二苯并噻唑：0.8份。
制备方法与实施例1相同。
将实施例1-6中橡胶进行材料测试，试验结果如下表：
表1
将实施例1-6中橡胶进行汽车控制臂衬套耐久试验，试验条件为：如图1-2所示，在控制臂衬套的P向加载4250N，摆角±15°，频率3.3HZ，疲劳30万次橡胶无破裂(要求30万次不破裂，实际做到39万次出现裂口)。这种试验条件非常苛刻，二个方向同时在受力摆动，造成整个橡胶的往复拉伸、剪切和扭摆，R角位置产生应力集中点，出现裂口；同行业产品在这种条件下最多只能做到20万次。
从试验结果可知，本发明混炼胶在如此高的硬度条件下具有较好的拉伸强度和极高的撕裂强度，能有效抵抗疲劳过程中扭摆、撕裂及施加外力所造成的橡胶破裂。Longsil4C和PS-300的配合能大大提高橡胶交联密度和老化返原功效，改进内部摩擦及生热，使应力集中点的交联键位置不断移动。疲劳过程部分交联键断裂后能自动补偿并生成新的交联键和结合胶，在疲劳过程能保持稳定的交联密度，有效抵抗疲劳过程各种应力应变所带来的橡胶破坏。
Claims (14)
1.一种用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：
2.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，所述的天然橡胶为印尼PTP橡胶厂生产的印尼1#烟片胶或泰国同泰橡胶厂生产泰国3#烟片胶。
3.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，所述的对苯二胺衍生物为N-异丙基-N′-苯基对苯二胺或N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。
4.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，所述的对苯二胺衍生物为N-异丙基-N′-苯基对苯二胺或N-(1，3-二甲优选地，所述的酮-胺反应生成物为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物或6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉。
5.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，所述的物理防老剂为微晶蜡。
6.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，所述的活性剂为活性氧化剂。
7.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述的复合硅烷偶联剂与碳黑之混合物为上海懋通实业有限公司生产的Longsil4C。
8.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述的炭黑为上海卡博特炭黑厂生产的卡博特N234。
9.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述的白炭黑为扬中格拉斯白炭黑化工有限公司生产PS-300。
10.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述的增塑剂为石蜡油。
11.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述的硫化剂为硫磺。
12.如权利要求1所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述的促进剂为次磺酰胺类、噻唑类促进剂或两者的组合物。
13.如权利要求12所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述次磺酰胺类促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺或N-叔丁基2-苯并噻唑基次磺酰胺。
14.如权利要求12所述的用于汽车底盘控制臂衬套的橡胶组合物，其特征在于，
所述噻唑类促进剂为二硫化二苯并噻唑。
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