CN101302311A - 高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，它主要由天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、硫化剂、氧化锌、硬脂酸、防老剂、分散剂、促进剂、炭黑、芳烃油和白炭黑制备而成，由该橡胶配方所制得的汽车制动气室橡胶隔膜的物理机械性能均达到美国汽车工程师学会(SAE)起草的新标准，其台架寿命达到200万次以上，具有高定伸应力、高强伸性能和抗压缩疲劳性能、高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能和在较宽的使用温度－55～100℃范围内使用时材料性能保持很小变化的优异性能，使用寿命基本上与气刹总成相同，同时对节约资源也有巨大的促进作用，实现了由“易损件”向“永久件”的转变。
Description
技术领域
本发明涉及汽车制动气室橡胶隔膜技术领域，特别是涉及高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方。
背景技术
汽车制动气室橡胶隔膜是用于汽车制动气室中起传递压力作用的橡胶夹织物膜片，其功能是将压缩空气的压力转化为机械推力，起到车辆制动作用。它是汽车制动系统的执行元件，也是汽车上的重要保安件。其工作压力一般为0.5～0.8MPa，工作温度一般在40～70℃。
汽车制动气室橡胶隔膜作为制动气室的核心部件，它的性能好坏直接影响制动气室的使用寿命。国内汽车制动气室橡胶隔膜成品的台架使用寿命按照我国化工行业标准HG2950-1999的规定为不少于25万次，目前各主机配套行业的寿命指标均已达到或超过50万次左右。汽车制动气室橡胶隔膜一般是由一种或几种橡胶并用制成，制成的汽车制动气室橡胶隔膜其使用工况、使用寿命和安全性越来越不适应汽车工业的发展要求，其最大的缺点是动态屈挠性能、耐磨性能和高低温性能较差，一般在汽车二保或三保时就要更换。随着汽车工业对高速、舒适、可靠性、安全性的要求越来越高，对汽车制动气室关键部件之一的橡胶隔膜提出了更高的要求。美国汽车工程师学会(SAE)已经对汽车气室橡胶隔膜新标准进行了起草和测试，SAE对汽车气室橡胶隔膜的最新标准为-50℃的情况下能正常工作，使用寿命为200万次。因此，加快国内汽车制动气室橡胶隔膜的技术研发，提高其使用寿命，达到和超过国际先进水平，对确保我国汽车运输行业的行车安全具有重大的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于：解决现有技术中汽车制动气室橡胶隔膜的抗疲劳性能不高的缺陷，提供一种以天然橡胶、丁苯橡胶和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为主体材料的高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜配方，该橡胶隔膜配方同时还具有高定伸应力、高强伸性能、高耐动态曲挠变形、高耐磨性能，在-55～100℃温度范围内使用时材料性能变化很小。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方主要为如下重量份的原料：
天然橡胶60～70份、丁苯橡胶18～22份、聚对苯二甲酸丁二醇酯13～17份、硫化剂1～2份、氧化锌3～5份、硬脂酸2～3份、防老剂3～5份、分散剂1～2份、促进剂1.5～2.5份、炭黑45～55份、芳烃油9～11份和白炭黑7～9份。
优选地，它主要为如下重量份的原料：
天然橡胶65份、丁苯橡胶20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、硫化剂1.5份、氧化锌4份、硬脂酸2.5份、防老剂4份、分散剂2份、促进剂1.98份、炭黑50份、芳烃油10份和白炭黑10份。
为了保证高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜的混炼胶与尼龙骨架有极佳的粘合性能，在前述的原料中加入碳酸钙4～6份和粘合剂3～5份。
最佳地，前述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜配方为如下重量份的原料：
天然橡胶65份、丁苯橡胶20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、硫化剂1.5份、氧化锌4份、硬脂酸2.5份、防老剂4份、分散剂1.5份、促进剂1.98份、炭黑50份、芳烃油10份、白炭黑10份、碳酸钙5份和粘合剂5份。
前述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜中所用到的原料使用如下配比时，所得的橡胶隔膜性能更好：防老剂由防老剂4020 1份、防老剂BLE 1.5份、防老剂DFC-34 1.5份组成。促进剂由促进剂M 0.5份、促进剂CZ 1.2份、促进剂TETD 0.2份和促进剂TMTD 0.08份组成。炭黑由炭黑N220 30份和炭黑N762 20份组成。
前述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜中的硫化剂为不溶性硫磺。
本发明的技术关键点在于：
1、本项目配方主体材料选择以天然橡胶、丁苯橡胶和热塑性弹性体PBT为主体的并用共混体系，该技术属国内首创。常规的PBT不能与天然橡胶很好共混，采用德固赛(中国)有限公司高性能聚合物部推出的通过改性和接枝的特种聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)复合物，解决了天然橡胶、丁苯橡胶与PBT共混的难题。
2、由于特种聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有以下特性：热稳定性高；刚度强；尺寸稳定性佳；良好的强度；滑动摩擦特性良好，磨损小；良好的耐化学性；易于加工；不易形成应力裂缝等优异的使用性能，按本发明配方加工的特种聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与天然橡胶、丁苯橡胶共混后制造成的气室隔膜胶料，兼有橡胶和热塑性弹性体的多重性能，更具有高耐疲劳的优异性能。
3、三种主体材料和各种助剂的选型搭配；硫化剂份数的确定；为此进行了多次试验，下面选取具有代表性的5个试验配方(表1)进行比较对照，各配方的胶料性能见表2；
表1：试验配方对照表
表2：试验配方胶料性能对照表
比较表2中各配方的性能数据，配方5综合性能最好，最终优选确定配方5作为本发明配方。
与现有技术相比，本发明汽车制动气室橡胶隔膜采用天然橡胶、丁苯橡胶和PBT的共混体系为主体，加入辅料，采用高温密炼机二段混炼方法即可，制备方法简单，所制得的橡胶隔膜的物理机械性能均达到美国汽车工程师学会(SAE)起草的新标准，其台架寿命达到200万次以上，具有高定伸应力、高强伸性能和抗压缩疲劳性能、高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能和在较宽的使用温度-55～100℃范围内使用时材料性能保持很小变化的优异性能，使用寿命基本上与气刹总成相同，同时对节约资源也有巨大的促进作用，实现了由“易损件”向“永久件”的转变。
具体实施方式
原料：按如下实施例配比进行组方：(单位：千克)
制备方法：以天然橡胶、丁苯橡胶和PBT的共混体系为主体，加入辅料，采用高温密炼机二段混炼即可，具体如下：
1、PBT的预塑化
按照上表配方称量PBT和分散剂搅拌均匀后放入烘箱，160℃塑化2小时，使PBT充分分散，达到预塑化的目的，此时物料干爽疏松，不结团，有弹性感。
2、PBT的塑炼
将双辊开炼机辊温升到150～160℃，调小辊距，加入预塑化的PBT粉料，然后开始塑炼，直到PBT呈均一透明薄膜后，打五个三角包下片，进入下一步混炼。
3、天然橡胶(NR)与丁苯橡胶(SBR)塑炼
按常规塑炼工艺操作，塑炼好的塑胶出卷备用。
4、一段高温塑炼
将塑炼好的NR和SBR塑胶与塑炼好的PBT一起在高温密炼机中进行高温塑炼后，按配方规定重量出卷停放，得一段母胶。
5、二段高温混炼
用逆混法，按混炼工艺操作，加料顺序：硬脂酸、防老剂、炭黑、碳酸钙、芳烃油、白炭黑、纳米氧化锌、粘合剂一段母胶，混炼时间：900±30秒，排胶温度：120±10℃；混炼后立即用开炼机加硫黄，促进剂，随即调小辊距，薄通，打十个三角包后，观察胶片的颜色应均匀一致，再加大辊距调节厚度(4～6mm)下片，混炼时间900±20秒，出片温度：90±5℃。即可制得具有高定伸应力、高强伸性能和抗压缩疲劳、高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能的汽车制动气室橡胶隔膜橡胶。
Claims (8)
1.一种高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：它主要是由如下重量份的原料组成：
天然橡胶60～70份、丁苯橡胶18～22份、聚对苯二甲酸丁二醇酯13～17份、硫化剂1～2份、氧化锌3～5份、硬脂酸2～3份、防老剂3～5份、分散剂1～2份、促进剂1.5～2.5份、炭黑45～55份、芳烃油9～11份和白炭黑7～9份。
2.按照权利要求1所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：它主要是由如下重量份的原料组成：
天然橡胶65份、丁苯橡胶20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、硫化剂1.5份、氧化锌4份、硬脂酸2.5份、防老剂4份、分散剂2份、促进剂1.98份、炭黑50份、芳烃油10份和白炭黑10份。
3.按照权利要求1或2所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：所述原料还包括碳酸钙4～6份和粘合剂3～5份。
4.按照权利要求3所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：它是由如下重量份的原料组成：
天然橡胶65份、丁苯橡胶20份、聚对苯二甲酸丁二醇酯15份、硫化剂1.5份、氧化锌4份、硬脂酸2.5份、防老剂4份、分散剂1.5份、促进剂1.98份、炭黑50份、芳烃油10份、白炭黑10份、碳酸钙5份和粘合剂5份。
5.按照权利要求1、2或4所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：按照重量份计算，所述防老剂是由防老剂4020 1份、防老剂BLE 1.5份、防老剂DFC-34 1.5份组成。
6.按照权利要求1、2或4所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：按照重量份计算，所述促进剂是由促进剂DM 0.5份、促进剂CZ 1.2份、促进剂TETD 0.2份和促进剂TMTD 0.08份组成。
7.按照权利要求1、2或4所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：按照重量份计算，所述炭黑是由炭黑N220 30份和炭黑N762 20份组成。
8.按照权利要求1、2或4所述高抗疲劳的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方，其特征在于：所述硫化剂为不溶性硫磺。
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