CN108164765A - 一种用于制作减震套的橡胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及橡胶领域，特别公开了一种用于制作减震套的橡胶及其制备方法，解决了现有技术中的橡胶耐老化性能较差，因而生产出的汽车配件使用寿较短的问题，其技术方案要点是，一种用于制作减震套的橡胶，按质量份数计，包括：80‑120份5#天然胶，40‑55份SBR1502，炭黑70‑100份，陶土15‑25份，石蜡油20‑35份，硬脂酸2‑4份，氧化锌6‑14份，防老剂6‑10份，软化剂8‑15份，促进剂2‑6份，硫磺4‑7份，增强剂8‑12份、氧化铬绿3‑5份，由此组份生产出的橡胶，具有耐老化性能好，可靠性强的特点。

Description

一种用于制作减震套的橡胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶领域，特别涉及一种用于制作减震套的橡胶及其制备方法。
背景技术
减震套是机动车上用于减缓车身和车架震动的重要零部件，随着生活水平的不断提高，人们对于汽车的舒适度要求越来越高，而用于制作减震套的橡胶对于此起到了关键的作用。
减震套在使用过程中，会因为受道路颠簸的影响，发生压缩或拉伸，而减震套在压缩或拉伸的过程中，动能部分转化为热能，导致减震套升温，长期使用后用于制作减震套的橡胶老化速度较快，影响了减震套的使用寿命。
例如在授权公告号为CN103183846B的中国发明专利中公开了一种矿山专用井下铲运机光面轮胎翻新胎面，在该专利中，制成轮胎翻新胎面胶料由重量为：55-70份的天然橡胶SCR5或3#烟片胶、30-45份的丁苯橡胶SBR1502、0.2-1份的防老剂DFG-34、0.5-2份的石蜡、2-5份的古马隆树脂、30-50份炭黑N220/5-10份白炭黑、3-6份芳烃油、0.2-1份促进剂CZ、0.1-1份促进剂DM和0.5-2份硫磺组成。
该专利中的橡胶虽然耐磨性能较好，但是耐老化性能较差，因而生产出的汽车配件使用寿较短。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于制作减震套的橡胶及其制备方法，其优势在于，橡胶的耐老化性能好，可靠性好。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种用于制作减震套的橡胶，按质量份数计，包括：80-120份5#天然胶，40-55份SBR1502，炭黑70-100份，陶土15-25份，石蜡油20-35份，硬脂酸2-4份，氧化锌6-14份，防老剂6-10份，软化剂8-15份，促进剂2-6份，硫磺4-7份，增强剂8-12份、氧化铬绿3-5份。
作为优选，按质量份数计，包括：95-103份5#天然胶，46-50份SBR1502，炭黑84-90份，陶土19-21份，石蜡油28-30份，硬脂酸3-4份，氧化锌9-11份，防老剂7-8份，软化剂11-12份，促进剂3-4份，硫磺5-6份，增强剂9-10份，氧化铬绿4-5份。
通过采用上述技术方案，炭黑在橡胶中具有补强的作用，可以增强橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨性能，因而在一定程度上增强了橡胶的耐老化性能。石蜡油可以中芳烃含量低，因而可减少硫化过程中所需的硫化剂的消耗，从而降低了成本。另外，石蜡油具有低挥发性，相对于其他的橡胶填充油，提高了橡胶的抗氧化降解性能，低挥发性有助于防止老化收缩，并且有利于改善橡胶的不良外观，从而延长了减震套的使用寿命。硬脂酸、氧化锌形成了活化硫体系，提高了氧化锌在橡胶中的溶解度，同时，硬脂酸和氧化锌生成了可溶性锌盐，锌盐与交联键螯合，使硫化产生大量短的交联键，提高了交联密度，当温度较高时，由于交联键数量众多，不易同时发生断裂，因而提高了橡胶的耐高温性能；加入促进剂和硫磺后，进行硫化，通过外力剪切、高温促使橡胶内的链状分子交联成网状分子，加强其拉伸强度、硬度、弹性；加入氧化铬绿后，对橡胶加以着色，同时提升了橡胶的耐热性能，从而缓解了橡胶高温老化。
作为优选，所述炭黑为N330与N550的混合物，所述N330与N550的质量比为1∶2。
通过采用上述技术方案，N330的粒径较小，可以提高橡胶的拉伸强度和耐磨性能，而N550的粒径较大，可以提高橡胶的硬度和导热性能，同时通过N330与N550的混合，N330可促进N550在橡胶内平布分布，从而使橡胶各部分的硬度均一，结构稳定，而N550的量多余N330的量，则使炭黑的平均粒径接近N550的粒径，从而更好的提升橡胶的硬度和导热性。
作为优选，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020的混合物，所述防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020的质量比为4∶3∶3。
通过采用上述技术方案，防老剂4010NA，具有良好的抗氧、抗臭氧、抗龟裂和抑制铜锰等有害金属离子的作用，同时提高了防老剂的分散性；防老剂RD提高了橡胶的耐热性能和抗氧化性，提高了防老剂与橡胶的相溶性；防老剂4020具有良好的抗氧化性和抗屈挠疲劳老化性，同时降低了防老剂对人体皮肤的刺激性。因而通过三种防老剂混合而成的防老剂具有更优良的特性。
作为优选，所述软化剂为古马隆树脂与石蜡的混合物，所述古马隆树脂与石蜡的质量比为3∶1。
通过采用上述技术方案，通过古马隆树脂与橡胶的结合，使橡胶具有良好的粘结性，同时提高了压敏性和热熔性，在融化后提高了橡胶与硫磺的相容性，有助于硫磺和炭黑的分散，防止烧焦；石蜡能改善橡胶的加工性能，增加橡胶的塑性，降低胶料粘度和混炼时的温度，改分散性与混合型，同时，石蜡在胶料硫化的过程中没有参与反应，只是游离在硫化胶中，因为硫化胶表面蜡的浓度很低，石蜡逐渐迁移到硫化胶表面，形成了石蜡保护膜，避免了硫化胶和氧、臭氧直接接触，从而保护了橡胶不被氧气、臭氧老化。同时，由于形成了石蜡保护膜，防止橡胶在注塑机内直接与模具相接触，从而在橡胶套注塑成型开模时，橡胶不易粘连在模具上，提高了橡胶套的成型率，因而加入石蜡后无需加入专门的脱模剂，便于减震套的生产。
作为优选，所述促进剂为DM、CZ、TMTD的混合物，所述DM、CZ、TMTD的质量比为5∶2∶1。
通过采用上述技术方案，DM硫化温度高，有显著的后效性，防止了早起硫化的发生，提升了橡胶硫化的质量；CZ同样具有显著的后效性，当温度高于138℃后，其促进作用显著增强，减小了硫化时间，提高了硫化效率；TMTD提高了硫化速度，同时提高了焦烧的安全性。
作为优选，所述增强剂为纳米碳化硅。
通过采用上述技术方案，纳米碳化硅具有极强的硬度和耐磨性能，加入橡胶后，能显著提升橡胶的硬度和耐磨性能，减少了减震套使用过程中的磨损，替身过了减震套的减震效果，同时纳米碳化硅提升了橡胶的耐热性和导热性能，一方面防止减震套在使用过程中不断拉伸压缩变热***，进而导致减震效果变差，另一方面，加快了散热，使橡胶的温度不易升高，从而间接的提高了减震套的减震效果。
一种用于制作减震套的橡胶的制备方法，包括以下步骤：
S1、薄通塑炼，在密炼机中按上述质量份数加入5#天然胶和SBR1502，在30-50℃的条件下，薄通塑炼10-12次后提上顶栓；
S2、混炼，向S1的密炼机中按上述质量份数加入炭黑、陶土以及石蜡油，在60-85℃的条件下，混炼2-3min后提上顶栓；
S3、密炼，向S2的密炼机中按上述质量份数加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、软化剂，在140-180℃的条件下，密炼8-12min后提上顶栓，得到一段胶；
S4、开炼，待S3结束后，将一段胶投入开炼机中，按上述质量份数加入促进剂和硫磺，在45-65℃的条件下，开炼至端面均匀，出片得二段胶；
S5、硫化，待S4结束后，将成型后的二段胶投入硫化机中，在真空且温度为140-160℃的条件下，硫化12-15min得到硫化胶液；
S6、着色，向硫化胶液中按上述质量份数加入氧化铬绿，并向硫化机中通入甲烷气体，将硫化机内温度提升至300-350℃，保温25-40min，得到混合硫化胶液；
S7、注塑成型，待S6结束后，将混合硫化胶液注入注塑模具中，注塑得到减震套成品。
通过采用上述技术方案，利用薄通时机械剪切力，将5#天然胶和SBR1502中的长链断裂成小分子链，降低5#天然胶和SBR1502的粘度，提高5#天然胶和SBR1502的塑性，以便于混炼时其他组分的加入和分散；在混炼时，加入炭黑，增加摩擦，便于其他组分的均匀分散，提高混炼效果，由于炭黑本身是网状结构，分散在其他分子周围后，使分子间的相互作用力减小，从而增强了橡胶的导热性，缓解了橡胶的老化；加入陶土、石蜡油后，对橡胶起到补强作用，提升了橡胶的可塑性，促进了其他组分的分散；部分氧化铬绿与通入的甲烷在高温下发生反应，生成了少量的纳米碳化铬，纳米碳化铬与硫化胶液均匀混合，通过注塑后，纳米碳化铬均匀的分布在橡胶内，从而进一步提高了橡胶的硬度、拉伸强度和导热性能，进而缓解了橡胶高温老化。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过加入炭黑、纳米碳化硅和氧化铬绿，氧化铬绿通过反应生成了纳米碳化铬，从而与炭黑、那么碳化硅共同提高了橡胶的硬度和导热性能，从而缓解了橡胶高温老化，同时，提升了橡胶的拉升强度；
2、通过加入防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020，防老剂4010NA，具有良好的抗氧、抗臭氧、抗龟裂和抑制铜锰等有害金属离子的作用，同时提高了防老剂的分散性；防老剂RD提高了橡胶的耐热性能和抗氧化性，提高了防老剂与橡胶的相溶性；防老剂4020具有良好的抗氧化性和抗屈挠疲劳老化性，同时降低了防老剂对人体皮肤的刺激性。
附图说明
图1为一种用于制作减震套的橡胶的制备方法；
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1、
一、原料准备：
从上海正上化工科技有限公司预购足量5#天然胶、SBR1502、N330、N550、陶土、石蜡油、硬脂酸、氧化锌、防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020、古马隆树脂、石蜡、DM、CZ、TMTD、纳米碳化硅、氧化铬绿、CH4气体。
将N330、N550按质量比1∶2进行均匀混合，得到炭黑；
将防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020按质量比4∶3∶3进行均匀混合，得到防老剂；将古马隆树脂与石蜡按质量比3∶1进行均匀混合，得到软化剂；
将DM、CZ、TMTD按质量比5∶2∶1进行均匀混合，得到促进剂。
二、生产设备准备：
密炼机为瑞安橡胶机械的N翻转式密炼机；
开炼机为无锡三江机械的XK-300双出轴开炼机；
硫化机为郑州大众机械的DZ100T四柱硫化机。
三、橡胶制备：参考附图1，
S1、薄通塑炼，在密炼机中加入80kg的5#天然胶和40kg的SBR1502，在40℃的条件下，薄通塑炼10次后提上顶栓；
S2、混炼，向S1的密炼机中加入70kg的炭黑、15kg的陶土以及20kg的石蜡油，在70℃的条件下，混炼2min后提上顶栓；
S3、密炼，向S2的密炼机中加入2kg的硬脂酸、6kg的氧化锌、6kg的防老剂、8kg的软化剂，在165℃的条件下，密炼10min后提上顶栓，得到一段胶；
S4、开炼，待S3结束后，将一段胶投入开炼机中，加入2kg的促进剂和4kg的硫磺，在60℃的条件下，开炼至端面均匀，出片得二段胶；
S5、硫化，待S4结束后，将成型后的二段胶投入硫化机中，在真空且温度为140℃的条件下，硫化14min得到硫化胶液；
S6、着色，向硫化胶液中加入3kg的氧化铬绿，并向硫化机中通入CH4气体，将硫化机内温度提升至320℃，保温30min，得到混合硫化胶液；
S7、注塑成型，待S6结束后，将混合硫化胶液注入注塑模具中，注塑得到减震套成品。
实施例2至实施例6、
实施例2至实施例6中制备橡胶的方法与实施例1中制备橡胶的方法一致，其区别仅在于橡胶中各组分的质量份数不同。
对比例1、对比例2中添加的炭黑、陶土、石蜡油、防老剂、软化剂、氧化铬绿的含量与实施例1至实施例6中的含量不同。
对比例3与实施例1、对比例4与实施例6分别仅区别于在S6中，未通入CH4气体。
实施例1至实施例6的橡胶中，其质量份数如表1所示：
表1：实施例1至实施例6的橡胶的质量份数
对实施例1至实施例9中的橡胶进行性能检测，结果如表2所示
1、根据GB/T 7762-2003进行耐臭氧性能检测；
2、根据GB/T3512-2001进行耐热空气老化性能检测。
表2实施例及对比例中橡胶的性能检测(一)
从表2中可得，对实施例1至实施例6及对比例1中的橡胶使用GB/T 7762-2003与GB/T3512-2001中的检测标准进行检测，实施例1至实施例6及对比例1，在耐臭氧性能500pphm×40℃×72h，拉伸20％条件下均无断裂，在耐热空气老化100℃×72h条件下，硬度变化、拉伸强度变化率、扯断伸长变化率均符合标准要求。
为进一步检测橡胶的耐老化性能，提高了耐老化检测的试验要求，采用耐臭氧性能500phm×40℃×144h拉伸35％及耐热空气老化100℃×144h对实施例1至实施例6及标准试样进行检测。
表3实施例及对比例中橡胶的性能检测(二)
从表3中可得，当提高测试要求，在耐臭氧性能500pphm×40℃×144h，拉伸35％的条件下，实施例1至实施例6仍无断裂，在耐热空气老化100℃×144h的条件下，实施例1至实施例6仍符合标准要求。因而通过本专利中的制备方法制备本专利中用于制作减震套的橡胶其耐老化性能好、可靠性好，使用本专利中用于制作减震套的橡胶制造出的减震套使用寿命长。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，按质量份数计，包括：80-120份5#天然胶，40-55份SBR1502，炭黑70-100份，陶土15-25份，石蜡油20-35份，硬脂酸2-4份，氧化锌6-14份，防老剂6-10份，软化剂8-15份，促进剂2-6份，硫磺4-7份，增强剂8-12份、氧化铬绿3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，按质量份数计，包括：95-103份5#天然胶，46-50份SBR1502，炭黑84-90份，陶土19-21份，石蜡油28-30份，硬脂酸3-4份，氧化锌9-11份，防老剂7-8份，软化剂11-12份，促进剂3-4份，硫磺5-6份，增强剂9-10份，氧化铬绿4-5份。
3.根据权利要求1所述的一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，所述炭黑为N330与N550的混合物，所述N330与N550的质量比为1∶2。
4.根据权利要求3所述的一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020的混合物，所述防老剂4010NA、防老剂RD、防老剂4020的质量比为4∶3∶3。
5.根据权利要求1所述的一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，所述软化剂为古马隆树脂与石蜡的混合物，所述古马隆树脂与石蜡的质量比为3∶1。
6.根据权利要求1所述的一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，所述促进剂为DM、CZ、TMTD的混合物，所述DM、CZ、TMTD的质量比为5∶2∶1。
7.根据权利要求1所述的一种用于制作减震套的橡胶，其特征在于，所述增强剂为纳米碳化硅。
8.根据权利要求1-7中任意一项中所述的一种用于制作减震套的橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、薄通塑炼，在密炼机中按上述质量份数加入5#天然胶和SBR1502，在30-50℃的条件下，薄通塑炼10-12次后提上顶栓；
S2、混炼，向S1的密炼机中按上述质量份数加入炭黑、陶土以及石蜡油，在60-85℃的条件下，混炼2-3min后提上顶栓；
S3、密炼，向S2的密炼机中按上述质量份数加入硬脂酸、氧化锌、防老剂、软化剂，在140-180℃的条件下，密炼8-12min后提上顶栓，得到一段胶；
S4、开炼，待S3结束后，将一段胶投入开炼机中，按上述质量份数加入促进剂和硫磺，在45-65℃的条件下，开炼至端面均匀，出片得二段胶；
S5、硫化，待S4结束后，将成型后的二段胶投入硫化机中，在真空且温度为140-160℃的条件下，硫化12-15min得到硫化胶液；
S6、着色，向硫化胶液中按上述质量份数加入氧化铬绿，并向硫化机中通入CH4气体，将硫化机内温度提升至300-350℃，保温25-40min，得到混合硫化胶液；
S7、注塑成型，待S6结束后，将混合硫化胶液注入注塑模具中，注塑得到减震套成品。
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