CN111138787A - 一种汽车用降低噪声的胶管材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种汽车用降低噪声的胶管材料及其制备方法。所述胶管材料包括以下重量份的组分：AEM 20‑50份、ACM 50‑80份、CPP 5‑20份、马来酸酐接枝剂1‑8份、增塑剂5‑20份、炭黑20‑80份、硬脂酸1‑3份、防老剂1‑3份、流动助剂2‑10份、硫化剂1‑5份、促进剂1‑5份。本申请的胶管材料通过预混、总混和挤出造粒的工序制备而得，制得的胶管材料的阻尼峰与汽车发动机和涡轮增压器中铝管以及中冷器管的阻尼峰相近，同时具有良好的机械强度、耐高温性和耐腐蚀性，能够对汽车发动机和涡轮增压器等设备起到降噪声的效果。整个制备方法工序简单、操作方便，便于胶管材料的批量生产。

Description

一种汽车用降低噪声的胶管材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车配件技术领域，特别涉及一种汽车用降低噪声的胶管材料及其制备方法。

背景技术

随着工业技术的发展，汽车成为人们日常的代步工具。汽车在运行过程中，汽车发动机与涡轮增压器和中冷器之间的振动和噪声，极大地影响了人们在行驶过程中的体验度。聚合物材料因其能够通过分子链段运动产生的内摩擦将部分机械能转化为热能耗散掉，从而能有效减轻振动和噪声带来的危害。

由聚合物材料制成的降噪胶管在使用时，主要连接于汽车发动机铝管与涡轮增压器铝管之间，或中冷器管与汽车发动机铝管之间，是连接汽车发动机与涡轮增压器以及中冷器与汽车发动机的重要汽车配件之一，其目的是输送由涡轮增压器增压的气体至中冷器冷却，再由中冷器输送到发动机中。

在输送气体过程中，由于汽车发动机的空间有限，而涡轮增压器的工作环境温度较高(约200℃)，汽车发动机和涡轮增压器上的铝管、中冷器管以及降噪胶管之间会受空间形变、内径尺寸、介质流量等因素的影响而产生相应的阻尼峰。然而，由于上述各管道的材质不同，因此各管道的阻尼峰差异较大，进而会产生较大的振动而发出噪声。

申请公布号为CN106519128A的中国发明专利公开了一种汽车用具有优异减震降噪功效的丁腈橡胶阻尼材料，该发明使用马来酸酐接枝丁腈橡胶，继而与软木纤维接枝复配，一方面增强橡胶分子链活动的内摩擦阻力，增强材料的阻尼性能，另一方面利用软木纤维的特性提高阻尼材料的吸声降噪性能。

然而，由上述丁腈橡胶阻尼材料制成的降噪胶管在长期酸性汽油和高温(150℃)环境中使用时，丁腈橡胶的机械强度会发生一定的下降，进而使得该降噪胶管的阻尼峰与汽车发动机和涡轮增压器中铝管以及中冷器管的阻尼峰之间仍存在较大的差异。因此，研发一种阻尼峰相近的汽车胶管材料是目前继续解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种汽车用降低噪声的胶管材料，该材料制得降噪胶管的阻尼峰与汽车发动机和涡轮增压器中铝管以及中冷器管的阻尼峰之间差异相对较小，同时具有良好的机械强度、耐高温性和耐腐蚀性，能够对汽车发动机和涡轮增压器等设备起到降噪声的效果。

本发明的第二个目的在于提供一种汽车用降低噪声的胶管材料的制备方法，其工序简单、便于操作，能够实现胶管材料的量化生产。

为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种汽车用降低噪声的胶管材料，包括以下重量份的组分：AEM 20-50份、ACM 50-80份、CPP 5-20份、马来酸酐接枝剂1-8份、增塑剂5-20份、炭黑20-80份、硬脂酸1-3份、防老剂1-3份、流动助剂2-10份、硫化剂1-5份、促进剂1-5份。

通过采用上述技术方案，AEM(乙烯丙烯酸酯橡胶)由乙烯和丙烯酸甲酯为主要原料、以氧或过氧化物为引发剂、高温加热聚合而得，具有优异的耐环境应力开裂性，能够对胶管材料的阻尼峰加以调整，改善降噪胶管的阻尼性能。

ACM(丙烯酸酯橡胶)是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体，其珠帘为饱和碳链，侧基为极性酯基，具有优异的耐高温、耐油的特点，由此使得该材料制得的降噪胶管能较好的适用于汽车发动机、涡轮增压器和中冷器管之间。

CPP(氯化聚丙烯)是聚丙烯分子链上引入氯原子得到的一种极性热塑形树脂，能抗强氧化性酸或强碱的腐蚀，其具有优异的化学稳定性和粘接性。本申请中，CPP在马来酸酐接枝剂的辅助下，能够较好的分散于AEM和ACM中并对两者进行粘接，从而对胶管材料的阻尼峰加以调节，有效改善降噪胶管的阻尼性能。

另外，增塑剂能调整胶管材料在制备过程中的粘度；炭黑具有填充效果，降低材料的生产成本；硬脂酸和流动助剂相辅相成，分别对胶管材料起到内润滑和外润滑作用，有助于提高胶管材料的加工性能；防老剂增加材料的抗老化性能，延长该材质制得的降噪胶管的使用寿命；硫化剂在促进剂的作用下，对AEM和ACM加以硫化，促使两种橡胶的链状分子交联成网状分子，进而提高橡胶的机械强度和韧性。

上述组分按其设定配比形成一个组合物体系，以此制得胶管材料的阻尼峰与铝管以及中冷器管的阻尼峰相近，同时具有良好的机械强度和耐高温性，能够有效起到降噪的效果。

进一步地，所述胶管材料还包括片状云母5-20份。

通过采用上述技术方案，片状云母一般是指有效面积大于4cm²的白云母，其具有极高抗酸碱腐蚀、耐热性、韧性和滑动性，以此对本申请的AEM和ACM加以改性。本申请的片状云母能与炭黑协同补强，有效提高胶管材料的机械强度。此外，在本申请中，片状云母滑动性能够促使其均匀的分散于AEM和ACM中，CPP对片状云母加以稳定，进而对AEM和ACM的阻尼峰进行调节，促使制得的胶管材料的阻尼峰与铝管以及中冷器管的阻尼峰相近，起到良好的降噪效果。

进一步地，所述马来酸酐接枝剂为PP-g-MAH。

通过采用上述技术方案，PP-g-MAH为聚丙烯树脂上接枝马来酸酐，其PP一端与CPP具有良好的相容性，其MAH一端能够与AEM和ACM分子结构中的极性酯基具有良好的相容性，以此能够有效提高CPP与AEM以及ACM之间的分散效果。另外，添加PP-g-MAH达到的效果与添加CPP-g-MAH达到的效果相近，但PP-g-MAH的成本明显低于CPP-g-MAH的，且在市面上更易购买获得，因此将其作为优选。

进一步地，所述增塑剂为RS735。

通过采用上述技术方案，RS735为日本ADK增塑剂的其中一种型号，其相对分子质量约为850，粘度为80mPa·s，分子体积较小。将RS735加入到本申请的AEM和ACM中时，能增加上述两种橡胶分子链间的间距，同时由于RS735分子结构中含有酯基和醚键能与ACM和AEM分子链中的酯基相互作用，以此能削弱ACM和AEM分子链中酯基间的相互作用。而RS735分子结构中的烷基部分则进一步增加了ACM大分子链间的距离，以此削弱了橡胶大分子链间的相互作用力，减小了橡胶分子链和链段运动的摩擦力，导致胶管材料的门尼粘度下降、流动性得以有效改善。

由于RS735加入到AEM和ACM中使两种橡胶分子链间的距离增加，分子间作用力减弱，自由体积增大，从而增加了橡胶大分子链的运动能力，导致制得的胶管材料的低温耐寒性得到有效改善。与此同时，由于分子链间的距离的增加，CPP能够更加快速均匀的分散于AEM和ACM中，提高胶管材料的阻尼性能。

进一步地，所述炭黑由N330和N550按1:1的重量比复配而成。

通过采用上述技术方案，N330属高耐磨炉黑，具有优异的补强效果，是应用最为广泛的高耐磨型炉黑，能赋予胶料较好的拉伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。

N550是一种橡胶炭黑，适用于天然胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，使得胶料压出速度快、压出表面光滑、口型膨胀小、耐高温性能及导热性能良好、补强性、弹性及复原性较佳。

在本申请的橡胶环境中，使用由N330和N550按重量比为1:1复配而成的炭黑时，其对胶管材料的补强效果能明显提高，因此将其作为优选。

进一步地，所述防老剂为防老剂445。

通过采用上述技术方案，防老剂445为4,4’-双(α，α-二甲基苄基)二苯胺，是一种高效无毒橡胶防老剂，保护橡胶免收热和氧的破坏，其与本申请中的硫化剂和促进剂能发生协同作用，有效提高胶管材料的抗老化性能。

进一步地，所述流动助剂为流动助剂18D和流动助剂VAM按1:1的重量比复配而成。

通过采用上述技术方案，流动助剂18D为十八胺，白色蜡状固体结晶，能够有效增加的加工性能。流动助剂VAM为阴离子表面活性剂，脱模分散能力强，在高温下具有良好的热稳定性和低挥发性、流动性能优异。由于流动助剂VAM特有的润滑性，能够减少胶料与模具之间的摩擦力，赋予胶管材料良好的脱模性，提高产品的合格率。

本申请中，流动助剂18D作为AEM、ACM和CPP的内润滑剂，减少分子间的摩擦，流动助剂VAM作为AEM、ACM和CPP内外润滑剂，两者在本申请的胶料中能起到协同作用，有效改善胶管材料的脱模性和热稳定性。

进一步地，所述硫化剂为1#硫化剂。

通过采用上述技术方案，1#硫化剂为六亚甲基二胺氨基甲酸盐，其可使橡胶制品保持原来的鲜艳色彩，提高橡胶的机械强度。此外，1#硫化剂中含有氧元素，其能够与本申请的防老剂445发生协同作用，进一步提高降噪胶管的抗老化性和机械性能。

进一步地，所述促进剂为促进剂ACT55。

通过采用上述技术方案，促进剂ACT55作为一种交联活化促进剂，是具有高效催化作用的叔胺复合体，能激活AEM和ACM的酸性基团和二胺之间反应促使交联反应的快速进行，相对于其他促进剂，本申请使用促进剂ACT55具有更为突出的硫化效果。

为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：

一种汽车用降低噪声的胶管材料的制备方法，包括以下步骤：

①、预混

称取设定重量份的AEM、ACM、CPP和马来酸酐接枝剂，投入搅拌机中，于250-300r/min的速度下搅拌3-5min，得到预混料；

②、总混

往步骤①的预混料中依次加入设定重量份的增塑剂、炭黑、硬脂酸、防老剂、流动助剂、硫化剂和促进剂，继续搅拌2-3min，得到终混料；

③、挤出造粒

将终混料投入挤出机中，设置挤出喂料段温度为40-60℃、塑化一段温度50-70℃、塑化二段温度55-75℃、机头温度65-85℃，挤出冷却后造粒，得到最终的胶管材料。

通过采用上述技术方案，本申请通过预混使得AEM、ACM和CPP之间先充分混匀，马来酸酐接枝剂促进CPP与AEM和ACM混合更为均匀；随后加入其他加工助剂，以此对胶料的性能加以改性；最后通过挤出造粒的方式制得胶管材料，挤出温度的设定保证胶管材料的原料充分熔融混合。整个制备方法工序简单、操作方便，便于胶管材料的批量生产。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本申请通过将AEM、ACM和CPP共混、再配合其他加工助剂，形成一个组合物体系，以此制得胶管材料的阻尼峰与汽车发动机和涡轮增压器中铝管以及中冷器管的阻尼峰相近，同时具有良好的机械强度、耐高温性和耐腐蚀性，能够对汽车发动机和涡轮增压器等设备起到降噪声的效果；

2、本申请通过片状云母的添加，能够进一步对胶管材料的阻尼性能加以调节，使得胶管材料具有良好的降噪效果；

3、本申请的胶管材料通过预混、总混和挤出造粒的工序制备而得，整个制备方法工序简单、操作方便，便于胶管材料的批量生产。

附图说明

图1为制备胶管材料的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

1、原料

AEM：购自常州元创橡胶科技有限公司，型号为AEM混炼胶，货号为YC-02；

ACM：购自安徽立信橡胶科技有限公司，型号为ACM，货号为014；

CPP：购自东莞楹圣塑胶化工实力卖场，牌号为CK300，含量≥31％，固体份为90％，货号为1219；

马来酸酐接枝剂：具体以PP-g-MAH和CPP-g-MAH为例；PP-g-MAH购自美国杜邦，CAS号为9003-07-0；CPP-g-MAH无市售产品，需要另外单独制备，其制备方法参照《塑料科技》2009年第05期公开的“CPP-g-MAH的制备及其接枝率效率的影响因素”，其MAH接枝率为2％。

增塑剂：具体以RS700和RS735为例，两者均购自余姚市明日化工有限公司，日本ADK增塑剂，RS700分子量为550，RS735分子量为850；

炭黑：具体以N330和N550为例，两者均购自上海立升实业有限公司；

硬脂酸：购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，CAS号为51-11-4；

防老剂：具体以防老剂445和防老剂MB为例；防老剂445，购自南通新长化工有限公司，型号为防老剂MC445，CAS号为10081-67-1，有效物质含量为99.9％；防老剂MB，购自浙江这栋橡胶助剂有限公司，CAS号为583-39-1，有效物质含量为99.9％；

流动助剂：具体以流动助剂18D和流动助剂VAM为例；流动助剂18D购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，CAS号为124-30-1；流动助剂VAM购自沭阳翼美氟商贸有限公司，型号为Vanfre VAM/van，有效物质含量为98％；

硫化剂：具体以1#硫化剂和2#硫化剂为例；1#硫化剂，购自咸阳三精科技股份有限公司，含量为≥99.5％，熔点为155-160℃；2#硫化剂，购自南京邦诺生物科技有限公司，含量为≥99.0％，熔点为145-155℃；

促进剂：具体以促进剂ACT-55和促进剂MBT为例；促进剂ACT-55，购自温州格雷化工有限公司，含量为99.9％，货号为2233222；促进剂MBT，购自上海加成化工有限公司，型号为M。

2、实施例

2.1、实施例1

一种汽车用降低噪声的胶管材料，包括以下重量份的组分：AEM 30份、ACM 65份、CPP10份、PP-g-MAH 4份、增塑剂RS735 10份、炭黑(由N330和N550按1:1的重量比复配而成)60份、硬脂酸2份、防老剂445 2份、流动助剂(由流动助剂18D和流动助剂VAM按1:1的重量比复配而成)6份、1#硫化剂4份、促进剂ACT-55 3份。

上述胶管材料的制备方法，参见图1，包括以下步骤：

①、预混

称取设定重量份的AEM、ACM、CPP和PP-g-MAH，投入搅拌机中，于280r/min的速度下搅拌4min，得到预混料；

②、总混

往步骤①的预混料中依次加入设定重量份的增塑剂RS735、炭黑、硬脂酸、防老剂445、流动助剂、1#硫化剂和促进剂ACT-55，继续搅拌2min，得到终混料；

③、挤出造粒

将终混料投入挤出机中，设置挤出喂料段温度为50℃、塑化一段温度60℃、塑化二段温度60℃、机头温度70℃，挤出冷却后造粒，得到最终的胶管材料。

2.2、实施例2-4

实施例2-4均在实施例1的方法基础上，对胶管材料的组分及工艺参数加以调整，具体调整情况参见下表一。

表一 实施例1-8的组分参数表

2.3、实施例7

实施例7在实施例1的方法基础上，将马来酸酐接枝剂PP-g-MAH替换为CPP-g-MAH。

2.4、实施例8

实施例8在实施例1的方法基础上，将增塑剂RS735改为增塑剂RS700。

2.5、实施例9-11

实施例9-11均在实施例1的方法基础上，对炭黑的组分加以调整，其中实施例9中炭黑全部为N330，实施例10中炭黑全部为N550，实施例11中炭黑由N330和N550按重量比为1:3复合而成。

2.6、实施例12

实施例12在实施例1的方法基础上，将防老剂445改为防老剂MB。

2.7、实施例13-15

实施例13-15均在实施例1的方法基础上，对流动助剂的组分加以调整，其中实施例13中流动助剂全部为流动助剂18D，实施例14中流动助剂全部为流动助剂VAM，实施例15中流动助剂由流动助剂18D和流动助剂VAM按1:2的重量比复配而成。

2.8、实施例16

实施例16在实施例1的方法基础上，将1#硫化剂改为2#硫化剂。

2.9、实施例17

实施例17在实施例1的方法基础上，将促进剂ACT55改为促进剂MBT。

3、对比例

3.1、对比例1

对比例1在实施例1的方法基础上，未添加CPP。

3.2、对比例2

对比例2在实施例1的方法基础上，未添加AEM，ACM添加量为95份。

3.3、对比例3

对比例3在实施例1的方法基础上，未添加ACM，AEM添加量为95份。

3.4、对比例4

对比例4为CN106519128A公开的丁腈橡胶阻尼材料。

4、性能检测

将上述实施例1-17以及对比例1-3制得的胶管材料进行如下性能检测，检测结果参见下表二。

4.1、阻尼性能：使用橡胶加工分析测试仪RPA测试胶管材料的阻尼峰值(tanδ)，测试温度25℃，测试频率0-20Hz。

4.2、拉伸强度：按照GB/T 528的检测标准进行测定。

4.3、扯断伸长率：按照GB/T 529的检测标准进行测定。

4.4、脱模性：目测，用次品率表示。

4.5、耐腐蚀性：按照GB/T 1690的标准进行测定，使用异辛烷作为腐蚀性液体，浸泡72h，测定拉伸强度变化率和扯断伸长变化率。

4.6、热空气老化性：按照GB/T3512的检测标准进行测定，在70℃热处理72h，测定拉伸强度变化率和扯断伸长变化率。

表二 实施例1-17以及对比例1-3的性能检测结果表

参见表二，将实施例1与对比例1-4的检测结果进行比较，可以得到，本申请通过将AEM、ACM和CPP共混、再配合其他加工助剂，形成一个组合物体系，以此制得胶管材料的阻尼峰与汽车发动机和涡轮增压器中铝管以及中冷器管的阻尼峰相近，同时具有良好的机械强度、耐高温性和耐腐蚀性，能够对汽车发动机和涡轮增压器等设备起到降噪声的效果。

将实施例1-3与实施例4-6的检测结果进行比较，可以得到，本申请通过片状云母的添加，能够进一步对胶管材料的阻尼性能加以调节，使得胶管材料具有良好的降噪效果。

将实施例1与实施例7的检测结果进行比较，可以得到，添加PP-g-MAH达到的效果与添加CPP-g-MAH达到的效果相近，但结合PP-g-MAH的成本明显低于CPP-g-MAH的，且在市面上更易购买获得，因此将PP-g-MAH作为优选，能够有效降低胶管材料的制备成本。

将实施例1与实施例8以及实施例12的检测结果进行比较，可以得到，本申请中选用增塑剂RS735和防老剂445，能够发生协同作用，有效提高胶管材料的抗老化性能。

将实施例1与实施例9-11的检测结果进行比较，可以得到，本申请选用由N330和N550按1:1的重量比复配而成的炭黑，其对胶管材料的补强效果能明显提高(体现在拉伸强度和断裂伸长率)，因此将其作为优选。

将实施例1与实施例13-15的检测结果进行比较，可以得到，本申请流动助剂18D和流动助剂VAM按1:1的重量比复配而成的流动助剂，能够有效改善胶管材料的脱模性和热稳定性。

将实施例1与实施例16和17的检测结果进行比较，可以得到，本申请选用1#硫化剂和促进剂ACT55，相对于其他硫化剂和促进剂，能够进一步提高降噪胶管的抗老化性和机械性能。

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 (10)

1.一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：AEM 20-50份、ACM 50-80份、CPP 5-20份、马来酸酐接枝剂1-8份、增塑剂5-20份、炭黑20-80份、硬脂酸1-3份、防老剂1-3份、流动助剂2-10份、硫化剂1-5份、促进剂1-5份。

2.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述胶管材料还包括片状云母5-20份。

3.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述马来酸酐接枝剂为PP-g-MAH。

4.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述增塑剂为RS735。

5.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述炭黑由N330和N550按1:1的重量比复配而成。

6.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述防老剂为防老剂445。

7.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述流动助剂为流动助剂18D和流动助剂VAM按1:1的重量比复配而成。

8.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述硫化剂为1#硫化剂。

9.根据权利要求1所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料，其特征在于，所述促进剂为促进剂ACT55。

10.权利要求1至9中任何一项所述的一种汽车用降低噪声的胶管材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

①、预混

称取设定重量份的AEM、ACM、CPP和马来酸酐接枝剂，投入搅拌机中，于250-300r/min的速度下搅拌3-5min，得到预混料；

②、总混

往步骤①的预混料中依次加入设定重量份的增塑剂、炭黑、硬脂酸、防老剂、流动助剂、硫化剂和促进剂，继续搅拌2-3min，得到终混料；

③、挤出造粒

将终混料投入挤出机中，设置挤出喂料段温度为40-60℃、塑化一段温度50-70℃、塑化二段温度55-75℃、机头温度65-85℃，挤出冷却后造粒，得到最终的胶管材料。

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