CN101649074B - 一种耐压缩疲劳的橡胶组合物 - Google Patents

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李庆团
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Abstract

本发明提供了一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：天然橡胶70-80份；顺丁橡胶20-30份；对苯二胺类防老剂1.5-3份；二苯胺类防老剂0.5-3份；取代酚类防老剂0.25-0.5份；物理防老剂1.5-2.5份；活性剂6-10份；硬脂酸0.5-2.0份；补强剂40-65份；增塑剂2-6份；抗疲劳剂3.5份；硫化剂0.3-2.5份；以及促进剂2.2-3.2份。本发明的橡胶组合物具有极佳的耐压缩疲劳性能。

Description

一种耐压缩疲劳的橡胶组合物
技术领域
本发明涉及一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，用于制作汽车底盘缓冲块、连接支架及减震器，属于橡胶技术领域。
背景技术
天然橡胶(NR)综合性能较好，但其耐热性较差，疲劳过程中橡胶不断生热使其老化；顺丁橡胶(BR)耐磨性好，尤其弹性最好，但自身强度较低，耐热性也不好，都很难满足客户提出的要求。汽车底盘缓冲块需要承受车身的撞击，对压缩变形和压缩疲劳指标要求很高，且一般也要求刚度较高，但提高刚度就要相对提高橡胶硬度，降低含胶率，这样会明显降低橡胶强度和弹性，同时也损失了疲劳寿命。现在国内国外部分汽车厂要求缓冲块疲劳后刚度损失不超过10％，变形量不超过10％，因此必须要提高现有橡胶组合物的耐压缩疲劳性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐压缩疲劳的橡胶组合物。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：
天然橡胶70-80份；
顺丁橡胶20-30份；
对苯二胺类防老剂1.5-3份；
二苯胺类防老剂0.5-3份；
取代酚类防老剂0.25-0.5份；
物理防老剂1.5-2.5份；
活性剂6-10份；
硬脂酸0.5-2.0份；
补强剂40-65份；
增塑剂2-6份；
抗疲劳剂3.5份；
硫化剂0.3-2.5份；
以及促进剂2.2-3.2份。
进一步地，所述的天然橡胶优选为泰国3#烟片胶或马来西亚5#标胶(SMR5)。
所述的顺丁橡胶优选顺丁9000#。
所述的对苯二胺类防老剂优选为N，N’-二甲苯基对苯二胺或N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺。
所述的二苯胺类防老剂优选为烷基化二苯胺混合物或4，4’一双(a，a-二甲基苄基)二苯胺。
所述的取代酚类防老剂优选为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
所述的物理防老剂优选为微晶蜡1900。
所述的活性剂优选为活性氧化锌和丙烯酸锌(也可做助交联剂)。
所述的补强剂优选为碳黑。
所述的增塑剂优选为石蜡油。
所述的抗疲劳剂优选为PL-600。
所述的硫化剂优选为硫磺、橡胶用含硫化合物或其组合。
所述的橡胶用含硫化合物优选为烷基酚二硫化物。
所述的促进剂优选为秋兰姆类、次磺酰胺类促进剂或其组合物。
所述的秋兰姆类促进剂优选为四硫化双(1，5-亚戊基)秋兰姆或二硫化四甲基秋兰姆。
所述的次磺酰胺类促进剂优选为N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺或N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
本发明发现加入抗疲劳剂PL-600(甲基柠糠酰亚胺、活化型酚醛树脂和间-甲-白粘合体系组成的络合物)可以明显提高疲劳寿命，增加橡胶与金属的粘接力，还可以增加硬度(加入3.5份可增加3-5度)；这样可相对减少碳黑用量，提高含胶率，提高橡胶强度。发现加入丙烯酸锌可增加交联密度、提高弹性，硫化制品可获得盐性交联键，改善曲挠性能，也可提高制品硬度。同时又发现几种防老剂并用可以有效的提高NR的耐疲劳和耐老化性能。N，N’一二甲基对苯二胺(混合物)初使抗曲挠性没有N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺好，但长期抗屈挠龟裂性特好。3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯抗氧化性能极佳，可以在180℃空气中放置12小时亦不分解。发现这几种防老剂并用可大大增加协同效应，从而达到更佳的防护效果。
本发明的优点是方法简单明了，不需要加入特别昂贵的的材料，也不需要特殊的加工工艺。整个生产过程操作方便，所用原材料易于采购，所得橡胶具有极佳的耐压缩疲劳性能。
具体实施方式
下面结合实施例来具体说明本发明。实施例1-6中所用的顺丁9000#是由上海高桥石化公司生产；所用N，N’-二甲苯基对苯二胺由句容市兴春化工有限公司生产；所用N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺由中国石化南京化工厂生产；所用烷基化二苯胺混合物(DDA)由台州市黄岩东海化工有限公司生产；所用4，4’一双(a，a-二甲基苄基)二苯胺由常州市五洲化工有限公司生产；所用3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯由天津市晨光化工有限公司生产；所用四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯由浙江黄岩浙东橡胶助剂有限公司生产；所用微晶蜡1900由苏州百瑞美化工有限公司生产；所用活性氧化锌由广东台翔化工有限公司生产；所用丙烯酸锌由广州金昌盛科技有限公司生产；所用碳黑由上海卡博特碳黑厂生产；所用石蜡油由上海锦辉润滑油厂生产；所用抗疲劳剂PL-600由台州市黄岩东海化工有限公司生产；所用硫磺由上海京海化工厂生产；所用烷基酚二硫化物(WP5)由广州金昌盛科技有限公司生产；所用四硫化双(1，5-亚戊基)秋兰姆由浙江黄岩浙东橡胶助剂有限公司生产；所用二硫化四甲基秋兰姆浙江黄岩县化工厂生产；所用N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺由浙江超微细化工有限公司生产；所用N-环己基-2-苯并噻唑基次磺酰胺上海橡胶助剂厂生产。
实施例1
一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：泰国3#烟片胶70份；顺丁橡胶(顺丁9000#)30份；N，N’一二甲苯基对苯二胺(混合物)2.5份；烷基化二苯胺混合物2份；3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯0.25份；微晶蜡1900 2份；石蜡油2份；硫磺0.3份；烷基酚二硫化物1份；碳黑40份；活性氧化锌5份；丙烯酸锌5份；硬脂酸0.5份；抗疲劳剂PL-6003.5份以及四硫化双(1，5-亚戊基)秋兰姆0.7份以及N-氧联二(1，2-亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份。
上述组合物的制备可以采用开炼机混炼或密炼机混炼，其步骤如下：
开炼机混炼：已塑炼好的泰国3#烟片胶压软后加入顺丁胶，30s后添加活性剂、硬脂酸和防老剂，100s后加入一半的补强剂和增塑剂，120s后加入剩下的一半补强剂，180s后加入硫化剂和促进剂，180s后加入抗疲劳剂PL-600，180s后薄通下片或出条，其中开炼机温度为50∽60℃。
密炼机混炼：投入已塑炼好的泰国3#烟片胶和顺丁胶，10s后同时投入活性剂、硬脂酸和防老剂，40s后投入补强剂和增塑剂，180s后排胶，冷却后停放至少12小时以上加入硫化剂和促进剂，180s后加入抗疲劳剂PL-600，180s后薄通下片或出条，其中密炼室温度为60∽120℃。
实施例2
一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：马来西亚5#标胶70份；顺丁橡胶(顺丁9000#)30份；N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺3份；4，4’一双(a，a-二甲基苄基)二苯胺1份；3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯0.5份；微晶蜡1900 2.5份；石蜡油3份；硫磺0.35份；碳黑45份；活性氧化锌6份；丙烯酸锌3份；硬脂酸1.5份；抗疲劳剂PL-6003.5份以及四硫化双(1，5-亚戊基)秋兰姆2份。
备注：制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：泰国3#烟片胶80份；顺丁橡胶(顺丁9000#)20份；N，N’一二甲苯基对苯二胺(混合物)2份；烷基化二苯胺混合物3份；四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.3份；微晶蜡19001.5份；石蜡油5份；硫磺0.3份；烷基酚二硫化物2.2份；碳黑60份；活性氧化锌4份；丙烯酸锌2份；硬脂酸1.5份；抗疲劳剂PL-600 3.5份以及二硫化四甲基秋兰姆2.2份。
备注：制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：泰国3#烟片胶70份；顺丁橡胶(顺丁9000#)30份；N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺3份；4，4’一双(a，a-二甲基苄基)二苯胺0.5份；四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.5份；微晶蜡1900 2.5份；石蜡油6份；硫磺0.5份；烷基酚二硫化物2份；碳黑65份；活性氧化锌6份；硬脂酸2份；丙烯酸锌4份；抗疲劳剂PL-600 3.5份以及N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺2份。
备注：制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：泰国3#烟片胶80份；顺丁橡胶(顺丁9000#)20份；N，N’一二甲苯基对苯二胺(混合物)2.5份；烷基化二苯胺混合物2份；3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯0.5份；微晶蜡1900 1.5份；石蜡油4份；硫磺0.3份；碳黑50份；活性氧化锌6份；硬脂酸1份；丙烯酸锌3.5份；二硫化四甲基秋兰姆1.5份；抗疲劳剂PL-600 3.5份以及N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.2份。
备注：制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，由如下以重量份计的原料组成：马来西亚5#标胶80份；顺丁橡胶(顺丁9000#)20份；N，N’一二甲苯基对苯二胺(混合物)1.5份；烷基化二苯胺混合物3份；四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯0.4份；微晶蜡1900 2份；石蜡油4份；硫磺0.3份；烷基酚二硫化物1.5份；碳黑55份；活性氧化锌5份；硬脂酸1份；丙烯酸锌5份；四硫化双(1，5-亚戊基)秋兰姆1.2份；抗疲劳剂PL-600 3.5份以及N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺2份。
备注：制备方法与实施例1相同。
将实施例1-6中橡胶进行一个车身底盘缓冲块疲劳实验，实验条件为：压缩载荷10000N，频率3HZ，疲劳30万次后，刚度变化率不超过10％，高度损失不超过8％。
实施例1-6中橡胶老化实验在100℃×144h条件下拉伸强度、扯断伸长率不超过25％，100℃×22h压缩永久变形不超过25％；耐臭氧(40±1)℃×(50±5)PPhm×20％拉伸×200h无龟裂。因此，本发明可以使天然橡胶在100℃条件下长期使用，而现有的天然橡胶老化实验基本在100℃×144h条件下拉伸强度、扯断伸长率达到50％以上，100℃×22h压缩永久变形在40％以上。
备注：橡胶热老化实验和压缩永久变形以及耐臭氧实验参照ASTM D2000中A14、B14、C12标准。

Claims (10)

1.一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：
天然橡胶70-80份；
顺丁橡胶20-30份；
对苯二胺类防老剂1.5-3份；
二苯胺类防老剂0.5-3份；
取代酚类防老剂0.25-0.5份；
物理防老剂1.5-2.5份；
活性剂6-10份；
硬脂酸0.5-2.0份；
补强剂40-65份；
增塑剂2-6份；
抗疲劳剂3.5份；
硫化剂0.3-2.5份；
以及促进剂2.2-3.2份；
所述的对苯二胺类防老剂为N，N’-二甲苯基对苯二胺或N-(1，3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺；所述的二苯胺类防老剂为烷基化二苯胺混合物或4，4’一双(a，a-二甲基苄基)二苯胺；所述的取代酚类防老剂为3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八酯或四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；所述的物理防老剂为微晶蜡1900；所述的活性剂为活性氧化锌和丙烯酸锌；所述的抗疲劳剂为PL-600。
2.如权利要求1所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的天然橡胶为泰国3#烟片胶或马来西亚5#标胶。
3.如权利要求1所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的顺丁橡胶为顺丁9000#。
4.如权利要求1所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的补强剂为碳黑。
5.如权利要求1所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的增塑剂为石蜡油。
6.如权利要求1所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的硫化剂为硫磺、橡胶用含硫化合物或其组合。
7.如权利要求6所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的橡胶用含硫化合物为烷基酚二硫化物。
8.如权利要求1所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的促进剂为秋兰姆类、次磺酰胺类促进剂或其组合物。
9.如权利要求8所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的秋兰姆类促进剂为四硫化双(1，5-亚戊基)秋兰姆或二硫化四甲基秋兰姆。
10.如权利要求8所述的一种耐压缩疲劳的橡胶组合物，其特征在于，所述的次磺酰胺类促进剂为N-氧联二亚乙基-2-苯并噻唑次磺酰胺或N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺。
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