CN106608987A - 发动机悬置胶料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机悬置胶料及其制备方法，该发动机悬置胶料包括以下重量份原料：烟片胶：100份，氧化锌：3～5份，硬脂酸：1.5～3份，防老剂77PD:1.0～1.5份，防老剂S‑TMQ：0.8～2份，防老剂MB：1.0～2.0份，石蜡：2.0～5.0份，炭黑：20～60份，改性白炭黑R300:5～10份，环烷油T3367：3～10份，分散剂42M：0.5～1份，硅烷偶联剂：1.5～3份，硫磺：2.0～2.5份，促进剂CBS：0.8～1.5份，促进剂DM：0.2～0.5份，抗硫化还原剂PK900:0.5～1.5份。本发明的发动机悬置胶料通过防老剂77PD、防老剂S‑TMQ的高效防护作用，防老剂MB的防护增效作用，高粘度、高闪点环烷油T3367的软化增塑性能，以及普通硫化体系与抗硫化还原剂PK900的并用可提高胶料的动态疲劳耐久性和耐热性，而使由其制成的发动机悬置胶体具有较好的高温耐久性。

Description

发动机悬置胶料及其制备方法
技术领域
本发明涉及发动机悬置制造技术领域，特别涉及一种发动机悬置胶料。本发明还涉及一种制备该发动机悬置胶料的方法。
背景技术
发动机悬置是指动力总成(包括发动机、离合器及变速器等)与车架或车身之间的弹性连接结构，发动机悬置的优劣直接关系到发动机与车体之间的震动传递，影响整车的NVH性能。好的发动机悬置应当能够充分减小由于发动机引起的震动、噪音，而延长零部件的使用寿命。发动机悬置的基本功能是固定并支撑动力总成，承受动力总成内部因发动机旋转和平移质量产生的往复惯性力及力矩，并承受汽车行驶过程中作用于动力总成的一切动态力。同时，发动机悬置还可隔离由于发动机激励而引起的车架或车身震动，隔离由于路面不平度及车轮受路面冲击而引起的震动向动力总成的传递。
目前，广泛应用的发动机悬置仍为橡胶悬置，橡胶的内摩擦要远高于金属材料，故其能有效的衰减震动，使冲击产生的震动尽快停止，而可有效的隔离发动机的震动。天然橡胶是从天然植物中获取的以异戊二烯为主要成分的天然高分子材料，其具有优异的回弹性，动态损失小，动静比低等特点，是最适合发动机悬置的生胶之一。
但天然橡胶作为二烯类高不饱和橡胶，其耐热性和耐臭氧性较差，使得橡胶制品的寿命受到严重影响。对于普通的橡胶悬置，橡胶的耐久性差，使用中胶体部分会出现开裂，从而导致悬置刚度变化量增大，行车过程中不能有效隔震，而造成整车发生严重抖动。对于液封悬置，当胶体失效破裂后会与金属件塌陷，悬置内的液体流出，从而会导致发动机失去平衡，进而使得动力总成支撑不稳，在怠速使方向盘和车体会抖动严重，将直接影响到悬置的减震效果，以及汽车的舒适性。
为改善天然橡胶的耐热性，常规的解决办法是并用耐热型橡胶，如EPDM，或使用过氧化物硫化体系，但因EPDM与天然橡胶不饱和度差异较大，很难实现共硫化，橡胶制品的耐久性不能满足要求。过氧化物硫化体系中，硫化橡胶中交联键为碳-碳键，键能较多硫键大，耐热性好，但在动态耐久试验过程中因分子链单一，应力不能均匀分散，从而导致分子链易断裂，动态疲劳性不佳，尤其是初始疲劳破坏时间短，使得橡胶制品耐久性不能满足要求。
现有的减震橡胶通常以防老剂4020及RD并用以改善动态疲劳和耐臭氧性，但一般RD有效含量较低，其难以满足高温下，即90～120℃下的性，而增加RD的含量则会影响混炼橡胶硫化速度及程度，会给材料带来不良影响。此外，为了满足悬置不同的刚度需求，橡胶材料也要能具有不同的硬度，天然橡胶基础硬度一般为40度，在保证刚度、阻尼特性等特性满足要求的前提下，需添加一定量的增塑剂，但增塑剂为小分子物质，在高温条件下小分子物质易析出挥发，从而会导致橡胶制品的刚度增加，而对整车的NVH性能产生不良影响。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机悬置胶料，以可使发动机悬置胶体部分具有较好的高温耐久性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发动机悬置胶料，其包括以下重量份原料：
烟片胶：100份，氧化锌：3～5份，硬脂酸：1.5～3份，防老剂77PD:1.0～1.5份，防老剂S-TMQ：0.8～2份，防老剂MB：1.0～2.0份，石蜡：2.0～5.0份，炭黑：20～60份，改性白炭黑R300:5～10份，环烷油T3367：3～10份，分散剂42M：0.5～1份，硅烷偶联剂：1.5～3份，硫磺：2.0～2.5份，促进剂CBS：0.8～1.5份，促进剂DM：0.2～0.5份，抗硫化还原剂PK900:0.5～1.5份。
进一步的，所述的烟片胶采用泰国烟片胶RSS3。
进一步的，所述的炭黑为炭黑N550、炭黑N330、炭黑N774中的一种。
进一步的，该发动机悬置胶料包括以下重量份原料：泰国烟片胶RSS3：100份，氧化锌：5份，硬脂酸：2份，防老剂77PD:1份，防老剂S-TMQ：1.5份，防老剂MB：1.5份，石蜡：2份，炭黑N330：20份，改性白炭黑R300:5份，环烷油T3367：5份，分散剂42M：1份，硅烷偶联剂：2份，硫磺：2份，促进剂CBS：1.2份，促进剂DM：0.2份，抗硫化还原剂PK900:0.5份。
本发明所述的发动机悬置胶料采用烟片胶，其强度较高，能够提高悬置胶料的拉伸强度，以保证发动机悬置较低动静比下的高强度，而提高产品的抗破坏能力。本发动机悬置胶料采用改性白炭黑R300以改善胶料的动态疲劳性，R300是一种通过高温气相法制造的特种气相法白炭黑，其平均粒径为150nm，比表面积约为20㎡/g，与传统填充剂相比，R300的初级粒子较大，粒子之间的接触面积较小，粒子之间主要通过较弱的范德华力而非较强的化学键连接，且粒子呈球形，因而其非常容易分散，此外其粒子间内摩擦也较小，可以有效提高硫化制品的耐疲劳性能。同时，R300还可改善炭黑等填料在胶料中的分散，而能够提高硫化制品的疲劳耐久性。
本发明的发动机悬置胶料，添加分散剂42M可改善炭黑及改性白炭黑R300在胶料中的分散性，而能够降低因分散不均所导致的耐久性下降的问题。本发明中采用四种防老剂77PD、S-TMQ、MB、石蜡并用的防护体系，防老剂77PD为二芳基类PPD，其在同等用量的情况下可清楚更多的臭氧分子，同时反映速度也更快。防老剂S-TMQ为高含量防老剂TMQ，其有效二、三聚体含量大于70％，远大于常规TMQ40％的有效二、三聚体含量，从而可在同等用量的情况下获得更佳的防护效果。防老剂MB通常被用作第二防老剂，其与TMQ并用可起到协同作用，而可得到热氧老化性能优异的流化橡胶。防老剂石蜡为物理防老剂，在使用过程中其可不断析出橡胶表面，而能够起到隔离臭氧与橡胶大分子接触的作用。
在发动机悬置胶料配方中因动静比及刚度需求，一般橡胶硬度控制在45～55度，由于用于胶料软化及塑性提升的软化增塑剂为小分子物质，在高温条件下易挥发，致使橡胶制品热老化后硬度会增加，所以软化增塑剂的闪点、粘度以及与橡胶的相溶性等因素对硫化橡胶的耐热性至关重要。本发明中软化增塑剂采用高粘度高闪点环烷油T3367，环烷油T3367开口闪点为230℃，40℃粘度360mm2，其可保持胶料硬度在控制范围内，而能够避免胶料热老化后硬度的增加。
在耐热性橡胶的配方中，硫化体系的选择首先应保证形成足够数量及稳定的交联网络，不同的流化体系产生不同的交联键，由此导致热稳定性及动态疲劳耐久性差异也较大。如过氧化物硫化体系形成碳-碳键键能为353KJ/mol，有效硫化体系形成单硫键键能为286KJ/mol，半有效硫化体系形成双硫键键能为270KJ/mol，普通硫化体系形成多硫键键能为115KJ/mol，故从分子理论考虑硫化橡胶的耐热性，过氧化物硫化体系＞有效硫化体系＞半有效硫化体系＞普通硫化体系，但上述仅是反映了静态下的耐热氧老化情况，而动态疲劳的特性并不仅于此。
在橡胶制品中，分子链的断裂并不会直接导致宏观破坏，断链也并非是随机的，而是最易在首次断链的地方断链，若橡胶制品的形变单调地增加至较大量时，会有某一特殊部分发生更多的断链，宏观裂纹也就从这里开始出现。然而在疲劳过程中，橡胶制品在引起裂纹增长的第一个周期，若在充分破坏之前应力完全卸载掉，此时断裂链所承受的应力并没有完全转移到相邻链上，而是平均在整个体系内，因而在断链处就有重新交联的可能。特别是对于多硫键，因其自由基较多，且键能低，因而再交联的概率较大，同时在再交联过程中，也可起到释放应力的作用，故其破坏点形成较慢，宏观断裂出现的较晚，而表现出较好的耐疲劳性。
因此，综合考虑材料的耐热性及动态疲劳性，本发明采用硫磺、硅烷偶联剂、促进剂CBS及促进剂DM构成的普通硫化体系来提高胶料的动态疲劳性，且还通过并用抗硫化还原剂PK900改善其耐热性。抗硫化还原剂PK900在硫化过程中不参与交联反应，而当受热交联键断开后抗硫化还原剂PK900开始与交联反应生成的共轭二烯发生化学反应重新交联，并形成长交联键，从而可起到提高胶料耐热性的作用。
综上所述，本发明的发动机悬置胶料通过防老剂77PD、防老剂S-TMQ的高效防护作用，防老剂MB的防护增效作用，高粘度、高闪点环烷油T3367的软化增塑性能，以及普通硫化体系与抗硫化还原剂PK900的并用可提高胶料的动态疲劳耐久性和耐热性，而使由其制成的发动机悬置胶体具有较好的高温耐久性。
同时，本发明还提供了制备如上所述的发动机悬置胶料的方法，其采用橡胶二段法混炼工艺，并包括如下步骤：
A段胶混炼，先将烟片胶投入密炼机中混炼45～75s，再投入氧化锌、硬脂酸、防老剂77PD、防老剂S-TMD、防老剂MB、石蜡、改性白炭黑R300、环烷油T3367、分散剂42M、硅烷偶联剂和抗硫化还原剂PK900混炼105～135s，继续投入炭黑和环烷油T3367混炼225～255s至125～140℃，排胶，进入开炼机出片；
B段胶混炼，将A段胶投入密炼机混炼45～75s，再投入硫磺、促进剂CBS和促进剂DM混炼225～240s，待胶温降至110℃以下排胶，进入开炼机出片，冷却、风干。
进一步的，在A段胶混炼中，投入氧化锌、硬脂酸、防老剂77PD、防老剂S-TMD、防老剂MB、石蜡、改性白炭黑R300、环烷油T3367、分散剂42M、硅烷偶联剂和抗硫化还原剂PK900时的胶料温度大于80℃。
进一步的，在A段胶混炼中，投入炭黑和环烷油T3367时的胶料温度大于80℃。
本发明的发动机悬置胶料制备方法，通过二段法混炼工艺，并限定原料组分的混合顺序及促进剂、硫磺等的加入时机、加入顺序，使各原料组分间能够充分配合，发挥协同作用，提高胶料的整体性能，同时限定原料投入及排胶温度、混炼时间等操作参数，可使获得的发动机悬置胶料性能更优。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例涉及一种发动机悬置橡胶，其组分如下表所示，表中同时给出了与本实施例的发动机悬置橡胶组分进行对比的对照案例的组分构成。
由上表可知，通过本发明的原料配比所制得的发动机悬置胶料有着较好的动态疲劳耐久性和耐热性，而可使由其制成的发动机悬置胶体具有较好的高温耐久性。
本实施例的发动机悬置胶料的制备方法采用橡胶二段法混炼工艺，并包括如下步骤：
A段胶混炼，先将烟片胶投入密炼机中混炼45～75s，再投入氧化锌、硬脂酸、防老剂77PD、防老剂S-TMD、防老剂MB、石蜡、改性白炭黑R300、环烷油T3367、分散剂42M、硅烷偶联剂和抗硫化还原剂PK900混炼105～135s，继续投入炭黑和环烷油T3367混炼225～255s至125～140℃，排胶，进入开炼机出片；
B段胶混炼，将A段胶投入密炼机混炼45～75s，再投入硫磺、促进剂CBS和促进剂DM混炼225～240s，待胶温降至110℃以下排胶，进入开炼机出片，冷却、风干。
其中，在A段胶混炼中，投入氧化锌、硬脂酸、防老剂77PD、防老剂S-TMD、防老剂MB、石蜡、改性白炭黑R300、环烷油T3367、分散剂42M、硅烷偶联剂和抗硫化还原剂PK900时的胶料温度应大于80℃，而投入炭黑和环烷油T3367时的胶料温度也应大于80℃。
本实施例中，经由上述发动机悬置胶料制备方法，可使获得的发动机悬置胶料性能更优，而有利于提高发动机悬置的使用品质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (7)

1.一种发动机悬置胶料，其特征在于，包括以下重量份原料：
烟片胶：100份，氧化锌：3～5份，硬脂酸：1.5～3份，防老剂77PD:1.0～1.5份，防老剂S-TMQ：0.8～2份，防老剂MB：1.0～2.0份，石蜡：2.0～5.0份，炭黑：20～60份，改性白炭黑R300:5～10份，环烷油T3367：3～10份，分散剂42M：0.5～1份，硅烷偶联剂：1.5～3份，硫磺：2.0～2.5份，促进剂CBS：0.8～1.5份，促进剂DM：0.2～0.5份，抗硫化还原剂PK900:0.5～1.5份。
2.根据权利要求1所述的发动机悬置胶料，其特征在于：所述的烟片胶采用泰国烟片胶RSS3。
3.根据权利要求2所述的发动机悬置胶料，其特征在于：所述的炭黑为炭黑N550、炭黑N330、炭黑N774中的一种。
4.根据权利要求3述的发动机悬置胶料，其特征在于，包括以下重量份原料：泰国烟片胶RSS3：100份，氧化锌：5份，硬脂酸：2份，防老剂77PD:1份，防老剂S-TMQ：1.5份，防老剂MB：1.5份，石蜡：2份，炭黑N330：20份，改性白炭黑R300:5份，环烷油T3367：5份，分散剂42M：1份，硅烷偶联剂：2份，硫磺：2份，促进剂CBS：1.2份，促进剂DM：0.2份，抗硫化还原剂PK900:0.5份。
5.一种制备如权利要求1所述的发动机悬置胶料的方法，其特征在于，该方法采用橡胶二段法混炼工艺，并包括如下步骤：
A段胶混炼，先将烟片胶投入密炼机中混炼45～75s，再投入氧化锌、硬脂酸、防老剂77PD、防老剂S-TMD、防老剂MB、石蜡、改性白炭黑R300、环烷油T3367、分散剂42M、硅烷偶联剂和抗硫化还原剂PK900混炼105～135s，继续投入炭黑和环烷油T3367混炼225～255s至125～140℃，排胶，进入开炼机出片；
B段胶混炼，将A段胶投入密炼机混炼45～75s，再投入硫磺、促进剂CBS和促进剂DM混炼225～240s，待胶温降至110℃以下排胶，进入开炼机出片，冷却、风干。
6.根据权利要求5所述的发动机悬置胶料的制备方法，其特征在于：A段胶混炼中，投入氧化锌、硬脂酸、防老剂77PD、防老剂S-TMD、防老剂MB、石蜡、改性白炭黑R300、环烷油T3367、分散剂42M、硅烷偶联剂和抗硫化还原剂PK900时的胶料温度大于80℃。
7.根据权利要求5所述的发动机悬置胶料的制备方法，其特征在于：A段胶混炼中，投入炭黑和环烷油T3367时的胶料温度大于80℃。
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