CN101955598A - 一种低动静比的橡胶配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低动静比的橡胶配方及其制备方法，其中，所述橡胶由如下以重量份计的原料组成：天然橡胶50-70份；顺丁橡胶30-50份；对苯二胺类防老剂1.5-3份；二氢化喹啉类防老剂0.6-1.6份；酚类防老剂0.5-1份；物理防老剂2-3.5份；活性剂5-10份；硬脂酸1-2.5份；补强剂40-90份；增塑剂8-24份；硫化剂1.5-2.8份；以及促进剂1.25-2.6份。本发明提供的一种低动静比的橡胶配方及其制备方法，所得橡胶动静钢度比降低至1比1.1，有效提高橡胶的支撑力并改善高频振动，且不增加材料和生产工艺成本。

Description

一种低动静比的橡胶配方及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种橡胶配方及其制备方法，尤其是涉及一种低动静比的橡胶配方及其制备方法，适用于汽车减震器、发动机悬置以及底盘衬套，属于橡胶技术领域。

背景技术

汽车减振器、发动机悬置以及底盘衬套在使用过程中不但要支撑、限位和平衡车身和各种组件，还要减少振动的传递以及消除噪声，同时起到隔离和缓解冲击的功能。要想满足这些条件就要准确的设计零件的动静刚度，合理的控制动静比。关于动静刚度的概念这里大概描述下：

静刚度：当载荷缓慢地加载于隔振器，其变形速度控制在1cm/min左右，橡胶的变形量不超过它厚度的20%的情况下所测的受力与变形之比。     动刚度：是隔振器在一定的频率(一般在5～60Hz)和一定的振幅（一般不超过橡胶厚度的5%）的交变载荷下，也就是不超过1m/s的变形速度下测得的受力与变形之比。     动刚度是模态分析中阻抗的概念，它包含了零件本身的静刚度、质量和阻尼成分，所以比静刚度要大。橡胶零件一般的动静比在1.3-2.2之间【见橡胶工业手册第六分册（中国版本图书馆CIP数据核字（95）第08416号），根据频率不同还会更大】，也就是动刚度是静刚度的1.3倍到2.2倍左右。关于静刚度的作用是起到支撑、限位和平衡的功能，动刚度的作用是减少振动的传递、消除噪声以及隔离和缓解冲击的功能。无论国内还是国外汽车都希望有一定力（最好是接近于动刚度）的静刚度可以安全有效的支撑发动机等各种元件；希望有较小的动刚度（最好接近于静刚度）可以更好的改善高频振动以及更有利的提高NVH（Noise Vibration Harshness）性能。目前国外汽车零件橡胶动静比可以做到1.3左右，而国内目前能做到的在1.6左右。

发明内容

本发明目的是提供一种低动静比橡胶配方及其制备方法，有效降低动静刚度比，提高橡胶的支撑力并改善高频振动。

本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种低动静比的橡胶配方，其中，由如下以重量份计的原料组成：

天然橡胶50-70份；

顺丁橡胶30-50份；

对苯二胺类防老剂1.5-3份；

二氢化喹啉类防老剂0.6-1.6份；

酚类防老剂0.5-1份；

物理防老剂2-3.5份；

活性剂5-10份；

硬脂酸1-2.5份；

补强剂40-90份；

增塑剂8-24份；

硫化剂1.5-2.8份；

以及促进剂1.25-2.6份。

进一步地，所述的天然橡胶优选为泰国3#烟片胶、印尼1#烟片胶或越南SVR-3L胶。

所述的顺丁橡胶优选为BR9000。

所述的对苯二胺类防老剂优选为N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺或N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。

所述二氢化喹啉类防老剂优选为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物或6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉。

所述酚类防老剂优选为苯乙烯化苯酚。

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。

所述的补强剂优选为碳黑和硅酸盐类填料。

所述碳黑优选为中粒子热裂法碳黑和半补强炉黑。

所述的增塑剂优选为环烷油、石蜡油或其组合。

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二硫化二吗啡啉。

所述的促进剂优选为次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类促进剂或其组合物。

所述次磺酰胺类促进剂优选为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺或N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺。

所述噻唑类促进剂优选为二硫化二苯并噻唑或2 -硫醇基苯并噻唑。

所述秋兰姆类促进剂优选为二硫化四甲基秋兰姆或二硫化四乙基秋兰姆。

本发明为解决上述技术问题还提供一种低动静比的橡胶制备方法，包括如下步骤：

开炼机一段混炼：已塑炼好的天然橡胶压软后加入顺丁橡胶，30秒后同时添加活性剂、对苯二胺类防老剂、二氢化喹啉类防老剂、酚类防老剂、物理防老剂，120秒后加入一半的补强剂和增塑剂，120秒后加入另一半补强剂和增塑剂，210秒后下片停放，其中开炼机温度控制在60～120℃；

将上述的一段混炼胶需要停放至少12小时后加硫；

开炼机二段加硫：将一段混炼胶压软后加入硫化剂和促进剂，180秒后下片停放，开炼机辊筒温度控制在50～70℃。

本发明为解决上述技术问题还提供另一种低动静比的橡胶制备方法，包括如下步骤：

密炼机一段混炼：投入已塑炼好的天然橡胶和顺丁橡胶，10秒后同时投入活性剂、对苯二胺类防老剂、二氢化喹啉类防老剂、酚类防老剂、物理防老剂，40秒后投入补强剂和增塑剂，180秒后排胶，其中密炼室温度控制在60～120℃；

将上述的一段混炼胶需要停放至少12小时后加硫；

密炼机二段加硫：将一段混炼胶投入到密炼机，20秒后同时投入硫化剂和促进剂， 180秒后排胶在开炼机上薄通下片停放，其中密炼室温度为60～80℃、开炼机辊筒温度为50~70℃。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：本发明提供的低动静比的橡胶配方及其制备方法，所得橡胶动静钢度比降低至1比1.1，有效提高橡胶的支撑力并改善高频振动，且不增加材料和生产工艺成本。

 

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。

实施例1-8中所用的顺丁橡胶9000是由上海高桥石化生产；所用的对苯二胺类防老剂优选为N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺和2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物由南京化工厂生产；所用的由6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉由黄岩浙东橡胶助剂有限公司生产；所用苯乙烯化苯酚由台湾朝代化工生产；所用的微晶蜡1900由苏州百瑞美化工有限公司生产；

所用的活性氧化锌由台湾朝代化工生产；所用的中粒子热裂法碳黑和半补强碳黑由上海卡博特碳黑厂生产；所用的PW-98由上海懋通实业有限公司生产；

所用环烷油和石蜡油由上海锦辉润滑油厂生产；所用硫磺由上海京海化工厂生产；所用二硫化二吗啡啉由上海帮德实业公司生产；所用N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺由黄岩浙东橡胶助剂有限公司生产；所用二硫化二苯并噻唑和2 -硫醇基苯并噻唑由南京化工厂生产；所用二硫化四甲基秋兰姆和二硫化四乙基秋兰姆由浙江黄岩县化工厂生产。

 

实施例1

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：泰国3#烟片胶70份；顺丁9000  30份； N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1.6份；苯乙烯化苯酚1份；微晶蜡1900  2份；活性氧化锌8份；硬脂酸1.5份；半补强碳黑25份；中粒子热裂法碳黑30份；PW-98 35份；环烷油18份；硫磺1.5份；二硫化二吗啡啉0.5份；二硫化二苯并噻唑0.3份以及 N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2.3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： 

开炼机一段混炼：已塑炼好的天然橡胶压软后加入顺丁橡胶，30秒后同时添加活性剂、N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、苯乙烯化苯酚、微晶蜡以及硬脂酸，120秒后加入PW-98和一半的环烷油，120秒后加入半补强碳黑、中粒子热裂法碳黑和剩下一半的环烷油，210秒后下片停放。其中开炼机温度控制在60～120℃。

为了使填料具有更好的分散性以及橡胶分子更好的收缩性，一段混炼胶需要停放至少12小时（一般要求12小时到三个月之间）才能加硫。

开炼机二段加硫：将一段混炼胶压软后加入硫化剂和促进剂，180秒后下片停放。过程要求薄通三次并打三个三角包，开炼机辊筒温度控制在50～70℃。

密炼机一段混炼：投入已塑炼好的天然橡胶和顺丁橡胶，10s后同时投入活性剂、N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺、2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物、苯乙烯化苯酚、微晶蜡以及硬脂酸， 40s后投入补强剂和增塑剂，180s后排胶，其中密炼室温度控制在60～120℃。

为了使填料具有更好的分散性以及橡胶分子更好的收缩性，一段混炼胶需要停放至少12小时（一般要求12小时到三个月之间）才能加硫。

密炼机二段加硫：将一段混炼胶投入到密炼机，20s后同时投入硫化剂和促进剂， 180s后排胶在开炼机上薄通下片停放。开炼机过程要求薄通三次并打三个三角包，其中密炼室温度为60～80℃、开炼机辊筒温度为50～70℃。

 

实施例2

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：SVR-3L胶50份；顺丁橡胶9000 50份；N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺3份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物0.5份；苯乙烯化苯酚1份；微晶蜡1900  3.5份；活性氧化锌10份；硬脂酸2.5份；半补强碳黑40份；中粒子热裂法碳黑20份；PW-98 20份；环烷油14份；硫磺2.8份；2 -硫醇基苯并噻唑0.25份以及 N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1份。制备方法与实施例1相同。

 

实施例3

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：SVR-3L胶70份；顺丁橡胶9000 30份；N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1.5份； 6-乙氧基-2,2,4-三甲基 -1,2-二氢喹啉1.6份；苯乙烯化苯酚0.5份；微晶蜡1900  2份；活性氧化锌5份；硬脂酸1份；半补强碳黑15份；中粒子热裂法碳黑15份；PW-98 10份；石蜡油8份；硫磺1.5份；二硫化四甲基秋兰姆0.5份；2 -硫醇基苯并噻唑0.3份以及N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份。制备方法与实施例1相同。

实施例4

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：印尼1#烟片胶60份；顺丁橡胶9000  40份；N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2.5份； 6-乙氧基-2,2,4-三甲基 -1,2-二氢喹啉1份；苯乙烯化苯酚0.8份；微晶蜡1900  2.5份；活性氧化锌7份；硬脂酸2份；半补强碳黑30份；中粒子热裂法碳黑24份；PW-98  18份；石蜡油12份；硫磺1.8份；二硫化二吗啡啉0.5份； 2 -硫醇基苯并噻唑0.2份以及N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺1.3份。制备方法与实施例1相同。

 

实施例5

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：

印尼1#烟片胶70份；顺丁橡胶9000  30份；N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1.2份；苯乙烯化苯酚0.8份；微晶蜡1900  2份；活性氧化锌6份；硬脂酸1.5份；半补强碳黑45份；中粒子热裂法碳黑25份；PW-98  20份；环烷油24份；硫磺1.6份；二硫化二苯并噻唑0.3份；二硫化四乙基秋兰姆0.5份以及 N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.8份。制备方法与实施例1相同。

 

实施例6

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：SVR-3L胶50份；顺丁橡胶9000  50份；N-异丙基-N’-苯基对苯二胺3份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1.2份；苯乙烯化苯酚0.6份；微晶蜡1900  3份；活性氧化锌8份；硬脂酸2份；半补强碳黑24份；中粒子热裂法碳黑36份；PW-98  15份；环烷油10份；硫磺1.6份；二硫化二吗啡啉0.5份；二硫化四乙基秋兰姆0.5份以及 N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺2份。制备方法与实施例1相同。

 

实施例7

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：SVR-3L胶70份；顺丁橡胶9000  30份；N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1.6份；苯乙烯化苯酚0.5份；微晶蜡1900  2.5份；活性氧化锌5份；硬脂酸1.5份；半补强碳黑20份；中粒子热裂法碳黑15份；PW-98  30份；环烷油8份；硫磺1.5份；二硫化二吗啡啉0.6份；2 -硫醇基苯并噻唑0.35份以及N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份。制备方法与实施例1相同。

 

实施例8

一种低动静比的橡胶配方，由如下以重量份计的原料组成：泰国3#烟片胶60份；顺丁9000  40份； N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺2.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1份；苯乙烯化苯酚1份；微晶蜡1900  2.5份；活性氧化锌6份；硬脂酸1.5份；半补强碳黑30份；中粒子热裂法碳黑18份；PW-98 20份；环烷油15份；硫磺2.2份；二硫化二苯并噻唑0.5份以及N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺2.1份。制备方法与实施例1相同。

通过上述实施例可以看出，本发明提供的橡胶配方，单独使用半补强碳黑能明显降低动静比，并用中粒子热裂法碳黑后进一步降低动刚度，再加入PW-98后相对又提高了静刚度。此外，加入的填料粒径越大、比表面积越小、DBP吸收值越小，动钢度就越小。以通常使用最多、用量最大的高耐磨碳黑为参考做比较，如下表：

同时发现加入的填料粒径越大、比表面积越小、DBP吸收值越小，在橡胶中的分散性就越好。填料之间的相容性好、碳黑分散度高，这样更好的提高和稳定静态钢度。

本发明提供的橡胶配方已经成功应用于美国福特的F250/350车型底盘系列衬套，一汽C303车型悬置和奇瑞M11系列悬置，由于橡胶动静钢度比降低至1比1.1，有效提高橡胶的支撑力并改善高频振动，性能完全满足客户的要求。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (19)

1.一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，由如下以重量份计的原料组成：

天然橡胶50-70份；

顺丁橡胶30-50份；

对苯二胺类防老剂1.5-3份；

二氢化喹啉类防老剂0.6-1.6份；

酚类防老剂0.5-1份；

物理防老剂2-3.5份；

活性剂5-10份；

硬脂酸1-2.5份；

补强剂40-90份；

增塑剂8-24份；

硫化剂1.5-2.8份；

以及促进剂1.25-2.6份。

2.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的天然橡胶为泰国3#烟片胶、印尼1#烟片胶或越南SVR-3L胶。

3.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的顺丁橡胶为顺丁9000。

4.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的对苯二胺类防老剂为N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺或N-异丙基-N’-苯基对苯二胺。

5.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述二氢化喹啉类防老剂优选为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物或6-乙氧基-2,2,4-三甲基 -1,2-二氢喹啉。

6.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，  所述的酚类防老剂为苯乙烯化苯酚。

7.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的物理防老剂为微晶蜡1900。

8.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的活性剂为活性氧化锌。

9.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的补强剂为碳黑和硅酸盐类填料。

10.如权利要求9所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述碳黑优选为半补强炉黑和中粒子热裂法碳黑。

11.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的增塑剂为环烷油、石蜡油或其组合。

12.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，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。

13.如权利要求13所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的橡胶用含硫化合物为二硫化二吗啡啉。

14.如权利要求1所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述的促进剂为次磺酰胺类、噻唑类、秋兰姆类促进剂或其组合物。

15.如权利要求14所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述次磺酰胺类促进剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺或N-叔丁基2-苯并噻唑次磺酰胺。

16.如权利要求14所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述噻唑类促进剂为二硫化二苯并噻唑或2 -硫醇基苯并噻唑。

17.如权利要求14所述的一种低动静比的橡胶配方，其特征在于，所述秋兰姆类促进剂为二硫化四甲基秋兰姆或二硫化四乙基秋兰姆。

18.一种如权利要求1所述的低动静比的橡胶配方的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

开炼机一段混炼：已塑炼好的天然橡胶压软后加入顺丁橡胶，30秒后同时添加活性剂、对苯二胺类防老剂、二氢化喹啉类防老剂、酚类防老剂、物理防老剂，120秒后加入一半的补强剂和增塑剂，120秒后加入另一半补强剂和增塑剂，210秒后下片停放，其中开炼机温度控制在60～120℃；

将上述的一段混炼胶需要停放至少12小时后加硫；

开炼机二段加硫：将一段混炼胶压软后加入硫化剂和促进剂，180秒后下片停放，开炼机辊筒温度控制在50～70℃。

19. 一种如权利要求1所述的低动静比的橡胶配方的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

密炼机一段混炼：投入已塑炼好的天然橡胶和顺丁橡胶，10秒后同时投入活性剂、对苯二胺类防老剂、二氢化喹啉类防老剂、酚类防老剂、物理防老剂，40秒后投入补强剂和增塑剂，180秒后排胶，其中密炼室温度控制在60～120℃；

将上述的一段混炼胶需要停放至少12小时后加硫；

密炼机二段加硫：将一段混炼胶投入到密炼机，20秒后同时投入硫化剂和促进剂， 180秒后排胶在开炼机上薄通下片停放，其中密炼室温度为60～80℃、开炼机辊筒温度为50~70℃。