CN101323691A - 耐高温汽车散热器软管胶料配方 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐高温汽车散热器软管胶料配方，它主要是由三元乙丙橡胶、硫磺、过氧化二异丙苯、防老剂、补强剂和增塑剂混合制备而成，本发明通过改变汽车散热器软管的胶料配方来改善散热器软管的耐热性能，胶料硫化交联后形成一种炭炭交联键，其键能比以硫黄作为硫化体系的胶料硫化后形成的交联键的键能高，能满足150℃(瞬时最高温度达到175℃)的工作温度要求，同时，软管的扯断强度、扯断伸长率、耐臭氧老化、耐低温、耐振动疲劳、耐冷却液、压缩永久变形等性能均符合国标中150℃级别要求。
Description
技术领域
本发明涉及汽车散热器软管技术领域，特别是涉及一种耐高温汽车散热器软管胶料配方。
背景技术
汽车散热器软管是汽车发动机与散热器之间的柔性连接件，主要功能是输送冷却液，保证发动机正常、安全地工作。随着汽车工业的发展，以及人们对汽车节能、环保要求的逐步提高，汽车发动机不断朝轻型、节能的方向发展，使得汽车发动机的结构更紧凑，发动机周围的空间更狭小而导致温度更高，因而散热器软管的工作温度也越来越高。在早期，散热器软管的工作温度为100℃，使用天然橡胶、丁苯橡胶按一般耐热要求设计配方即能满足要求。随后工作温度提高到125℃，瞬时最高温度达到140℃，这时使用以硫黄为硫化体系的EPDM(三元乙丙橡胶)胶料也能满足要求。汽车工业发展到现在，汽车散热器软管的工作温度已达到150℃，瞬时最高温度可达175℃。以硫黄为硫化体系的EPDM胶料就不能满足使用要求了。以硫黄为硫化体系的EPDM胶料硫化后，只能形成单硫键、双硫键和多硫键，其键能分别为286kJ/mol、270kJ/mol、115kJ/mol，由于键能较低，高温下橡胶分子的交联键易发生断裂，致使胶料的性能降低，耐热性能不好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有汽车散热器软管耐热性能不高的缺陷，提供一种耐高温的汽车散热器软管胶料配方，以满足汽车工业的发展对散热器软管耐热性能的需求。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
本发明的耐高温汽车散热器软管胶料配方主要是由如下重量份的原料组成：
三元乙丙橡胶120～140份、硫磺0.2～0.3份、过氧化二异丙苯2～4份、防老剂1.5～3.5份、补强剂100～120份和增塑剂25～45份。
优选地，上述耐高温汽车散热器软管主要是由如下重量份的原料组成：
三元乙丙橡胶130份、硫磺0.25份、过氧化二异丙苯3份、防老剂2.5份、补强剂100份和增塑剂25份。
还可以在前述耐高温汽车散热器软管的原料中加入纳米氧化锌4～6份、分散剂2～4份和交联助剂1.4～2.2份。加入纳米氧化锌可以改善散热器软管的耐热性、增加硫化程度、减少压缩永久变形；加入交联助剂可以降低胶料压变，提高胶料的交联程度，故提高其拉伸强度、定伸强度、硬度、耐热性等；加入分散剂可以促进各种助剂在胶料中分散，增加胶料流动性。
最佳地，前述耐高温汽车散热器软管由如下重量份的原料制备而成：
三元乙丙橡胶130份、硫磺0.25份、过氧化二异丙苯3份、防老剂2.5份、补强剂100份、增塑剂25份、纳米氧化锌5份、分散剂3份和交联助剂2.0份。
前述耐高温汽车散热器软管中用到的防老剂为喹啉类防老剂。喹啉类防老剂的耐热性较好，而且对硫化体系的影响较小。
前述耐高温汽车散热器软管中用到的补强剂是由快压出炭黑30份、半补强炭黑30份和碳酸钙50份组成。
前述耐高温汽车散热器软管中用到的增塑剂为石蜡油。石蜡油对过氧化物的交联作用无影响。
本发明的技术关键：通过改变汽车散热器软管的胶料配方来改善散热器软管的耐热性能，硫化体系采用过氧化物加硫磺的混合硫化体系，因为加入过氧化物，硫化过程发生的是自由基间的偶合交联，其反应过程如下：
1、过氧化物受热裂解生产活性烷氧基自由基。即：
2、高活性烷氧基自由基从三元乙丙胶大分子链上夺取氢原子形成大分子自由基。
3、相邻两个大分子自由基偶合交联形成碳碳交联键：
该配方胶料硫化交联后，形成的交联键主要是炭炭键，其键能达到353kJ/mol，比硫黄硫化体系形成的单硫键、双硫键、多硫键的键能高得多，故耐热性能大大提高。
发明人进行了大量的实验来选择三元乙丙橡胶和各种助剂的选型搭配、确定过氧化物、交联助剂、炭黑和石蜡油份数，下面选择5种具有代表性的实验配方(表1)比较其性能：
表1：试验配方比较表
表2：试验配方胶料性能比较表
分析表2中各配方的性能数据，配方2的综合性能最好，故把配方2作为本发明的配方。
与现有技术相比，本发明通过改变汽车散热器软管的胶料配方来改善散热器软管的耐热性能，硫化体系采用过氧化物加硫磺的混合硫化体系，使得胶料硫化交联后，形成一种炭炭交联键，其键能比以硫黄作为硫化体系的胶料硫化后形成的交联键的键能高，从而达到提高胶料耐热性的目的。本发明制备的汽车散热器软管能满足150℃(瞬时最高温度达到175℃)的工作温度要求，同时，软管的扯断强度、扯断伸长率、耐臭氧老化、耐低温、耐振动疲劳、耐冷却液、压缩永久变形等性能均符合GB/T 18948-2003《轿车和轻型商用车辆冷却系统用纯胶管和橡胶软管》标准中150℃级别要求。
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：
一、材料造型
1、三元乙丙橡胶应选用高门尼、中高乙烯含量、中低亚乙基又降冰片稀含量的产品，本具体实施方式选用美国杜邦铜产MG47085；
2、石蜡油应选用高闪点、高粘度、低挥发性的产品，本具体实施方式选用国产500#石蜡油；
3、防老剂选用喹啉防老剂，本具体实施方式选用的是防老剂RD，为增强防护效果，可采用RD+MB并用的防护体系；
4、其他材料按常规造型即可。
二、制备
1、胶料混炼
胶料混炼采用密炼机，按密炼机容量，按上表所述配比称好原料备用。
混炼分两段，其中一段为逆混法，加料顺序：炭黑、碳酸钙防老剂、纳米氧化锌、分散剂、石蜡油、三元乙丙胶，混炼时间450+30秒，排胶温度：100℃±10℃，混炼后得一段母胶。在开炼机上进行二段混炼：加料顺序：一段母胶、硫磺、过氧化物、交联助剂，混炼时间300±20秒，排胶温度90±5℃。
2、管胚成型
采用冷喂料挤出，无芯针织法成型，内外胶挤出均采用冷喂料挤出机，其中外胶挤出机带真空装置，挤出外胶时抽真空，提高内外胶粘合强度。对于大口径软管(内径大于50mm)采用双层针织结构，以提高爆破压力。
3、硫化
采用套模硫化，硫化方式为硫化罐直接蒸汽硫化，硫化前要排除硫化罐内空气，硫化温度160℃(0.54MPa)，即可得到符合要求的散热器软管。
Claims (7)
1.一种耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：它主要是由如下重量份的原料组成：
三元乙丙橡胶120～140份、硫磺0.2～0.3份、过氧化二异丙苯2～4份、防老剂1.5～3.5份、补强剂100～120份和增塑剂25～45份。
2.按照权利要求1所述耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：它主要是由如下重量份的原料组成：
三元乙丙橡胶130份、硫磺0.25份、过氧化二异丙苯3份、防老剂2.5份、补强剂100份和增塑剂25份。
3.按照权利要求1或2所述耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：所述原料还含有纳米氧化锌4～6份、分散剂2～4份和交联助剂1.4～2.2份。
4.按照权利要求3所述耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：它是由如下重量份的原料组成：
三元乙丙橡胶130份、硫磺0.25份、过氧化二异丙苯3份、防老剂2.5份、补强剂100份、增塑剂25份、纳米氧化锌5份、分散剂3份和交联助剂2.0份。
5.按照权利要求1、2或4所述耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：所述防老剂为喹啉类防老剂。
6.按照权利要求1、2或4所述耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：按照重量份计算，所述补强剂是由快压出炭黑40份、半补强炭黑30份和碳酸钙30份组成。
7.按照权利要求1、2或4所述耐高温汽车散热器软管胶料配方，其特征在于：所述增塑剂为石蜡油。
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