CN102167850B - 一种汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料及其制备方法，橡胶弹簧材料的原料组分按重量份比为：天然橡胶80-120、活性剂4-6、润滑剂1-3、防焦剂0.3-0.8、硫化剂2-4，碳黑75-125。制备方法为原料混合成型、硫化、冲切去边、检测。本发明所制备的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧具有高强度、抗撕裂、低压缩变形、耐制动液和优良的耐老化性能，且本发明利用硫化成型工艺保证了产品合格率和生产效率，加速了高端汽车零部件的国产化进程。

Description

一种汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料及其制备方法，具体涉及一种汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料及其制备方法。

背景技术

制动装置是使行驶中的汽车强制性地减速直至停车，或使汽车下长坡时维持一定的车速，保证汽车能可靠地停歇在坡道上，在原地不致滑溜的装置，关系驾驶安全。在各种制动方式中，双腔串联制动阀是一种应用非常广的部件。

制动双腔串联制动阀是利用手刹系统，达到制动目的的核心部件。在车辆制动时，挺杆座经橡胶弹簧推动活塞下移，打开进气门，关闭排气门，从贮气筒来的压缩空气经上入口进，从上出口出，至前轴制动气室和挂车制动控制阀。同时，从贮气筒来的压缩空气经下入口进，从下出口出，至后桥制动气室和挂车制动控制阀。解除制动时，排气口气压分别经排气门从底端排气口排向大气。当某一回路失效时，由阀门总成推动活塞下移，打开进气门，关闭排气门实现气动控制。

在制动双腔串联制动阀中，橡胶弹簧是非常重要的一个元件。橡胶弹簧按形状分为囊式、膜式和袖筒式三大类，按密封结构形式分为压力自封式、轮缘夹紧式、箍环密封式和混合式四大类。橡胶弹簧在工作时，内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。随着振动载荷量的增加，弹簧的高度降低，内腔容积减小，弹簧的高度增加，内腔空气柱的有效承载面积加大，此时弹簧的承载能力增加。当振动载荷量减小时，弹簧的高度升高，内腔容积增大，弹簧的刚度减小，内腔空气柱的有效承载面积减小，此时弹簧的承载能力减小。这样，空气弹簧在有效的行程内，空气弹簧的高度、内腔容积、承载能力随着振动载荷的递增与减少发生了平稳的柔性传递、振幅与震动载荷的高效控制。

目前国内橡胶弹簧执行的标准是中华人民共和国轻工行业标准QB/T2577-2002，其对橡胶弹簧的原材料做了要求，但该标准要求相对较低。对于汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧，由于橡胶弹簧承受巨大气压，其一旦出现压缩破裂缺陷，将直接导致制动失效，威胁驾乘人员生命安全，因此其对橡胶弹簧的稳定性、可靠性及耐用性要求更高。但目前国内橡胶弹簧的材料主要是氯丁橡胶、天然橡胶等，这类材料在耐用性、可靠性和稳定性方面，存在这样或那样的技术缺陷。因此，目前国内大、中型车制动双腔串联制动阀用橡胶件全部依赖进口，这也是国内汽车行业一个技术瓶颈。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供了一种汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料，该橡胶弹簧材料具有高强度、抗撕裂、低压缩变形、耐制动液和优良的耐老化性能，而且通过了较严格的橡胶弹簧产品静刚度试验。

所述汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧的材料组成按重量份比为：

进一步地，本发明的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧的材料按重量份比，优选为：

更进一步地，本发明的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧各原料组分按重量份比为：

本发明的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧各原料组分按重量份比优选为：

活性剂能增加有机促进剂的活性，使之充分发挥效能，从而减少促进剂用量或缩短硫化时间。活性剂一般分为无机活性剂和有机活性剂两类。无机活性剂主要有金属氧化物、氢氧化物和碱式碳酸盐等；有机活性剂主要有脂肪酸类、胺类、皂类、多元醇和氨基醇等。活性剂仅以少量加入到橡胶胶料中就能提高其硫化度。本发明优选的活性剂是氧化锌，氧化锌是天然橡胶、合成橡胶的补强剂，也可做活性剂硫化剂。

防焦剂又名硫化延缓剂，是防止橡胶胶料在加工过程中产生早期硫化现象的物质。胶料中使用防焦剂的目的是提高胶料操作安全性，增加胶料或胶浆的贮存寿命。当调整硫化体系难以达到需要的操作安全时，加入防焦剂往往可以很简便地满足对胶料焦烧性能的要求。常用防焦剂一般包括亚硝基化合物(如N-亚硝基二苯胺等)、有机酸类(如苯甲酸、邻苯二甲酸酐等)和硫代亚酰胺类(如N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺)等。常用的有机酸类包括草酸、琥珀酸、乳酸、邻苯二甲酸酐、水杨酸、苯甲酸、油酸等，其中以邻苯二甲酸酐、水杨酸使用较多。近年出现的新型防焦剂CTP(N-环己基硫代邻苯二甲酰胺)有优良的防焦效果，可有效地控制焦烧时间。

防老剂用于延缓或抑制橡胶老化过程，从而延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命。按防老剂的化学结构可分为：胺类防老剂、酮胺类防老剂、二芳基仲胺类防老剂、对苯二胺类防老剂和酚类防老剂等。酮胺类防老剂具有最好的防老剂效果，其主要有6-乙氧基-2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉(商品名称为防老剂AW)和2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹聚合体(商品名称为防老剂RD)；常用的二芳基仲胺类防老剂有：N-苯基-α-苯胺(商品名称为防老剂A)和N-苯基-β-萘胺(商品名称为防老剂D)。

润滑剂适用于各种橡胶制品的剪断、冲边润滑、冷却，尤其适用于加工后，表面无残留、无白色挂霜的场合；以及橡胶部件装配、生产、移动过程中的高效润滑。润滑剂可以选择有机润滑剂，也可以选择无机润滑剂，本发明优选选用微晶蜡作为润滑剂。

本发明所用橡胶为天然橡胶，天然橡胶的硫化过程是橡胶大分子链发生化学交联反应的过程，因此所用硫化剂应与天然橡胶相适应。由于选择硫磺体系的配方容易出现硫化返原现象，出于安全考虑，本发明采用过氧化物硫化体系，硫化速度快且不易返原。

碳黑又名炭黑，在橡胶中添加碳黑可增加橡胶的润滑度或补强性。碳黑聚集体的表面可与橡胶基体发生物理和化学交联，单个聚集体上可连接有多条分子链，使疏松的高分子链段变成整体，从而大幅提高橡胶的力学性能。本发明优选采用高耐磨碳黑。所述高耐磨碳黑是所属技术领域的已知产品，其可自市场购买得到。所述高耐磨炭黑(high abrasion furnace black；HAF)是硬质炭黑中最常用的一个品种，可由油炉法生产，粒径为26～30nm，从结构上有高结构、标准结构和低结构之分，其赋予橡胶制品的拉伸强度、撕裂强度、耐磨和老化性能仅次于中超耐磨炭黑，用于轮胎胎面可提高耐磨性和耐穿刺等性能。

因此，更进一步地，本发明所述的活性剂优选选用氧化锌；所述的润滑剂优选选用微晶蜡；所述的硫化剂优选选用高效、安全、环保的过氧化物类硫化剂，所述的碳黑优选为高耐磨碳黑。

本发明的目的之二在于提供所述的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、将各原料组分按重量份比进行混炼，压制成型件；

(2)、打开模具，放入成型件，进行硫化，硫化温度为165-175℃，硫化时间为270-480s，硫化压力为80-120kgf/cm²；

(3)、将硫化后的成型件进行冲切去边；

(4)、将硫化后的成型件进行检测、包装、入库得产品。

作为优选技术方案，本发明所述的硫化温度优选170℃。

作为优选技术方案，本发明所述的硫化时间优选330s。

作为优选技术方案，本发明所述的硫化压力优选100kgf/cm²。

作为优选技术方案，本发明所述的模具具有多腔模，在产品底部设计厚约1mm飞边，以连接所有产品。

按照所述配方及制备工艺制得的本发明汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧，具有以下优点：

(1)、本发明所述的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料的各原料组分混炼成的胶料具有高强度、抗撕裂、低压缩变形、耐制动液和优良的耐老化性能，符合汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料的使用工况要求；

(2)、相对较低温度(165-175℃)，较长时间(270-480s，优选330s)硫化，防止了高温产品出模时撕缺、产品分层；高压硫化，加快胶料流动速度，缩短充模时间，防止产品出现缺料和流痕；

(3)、在硫化后，对产品外圆进行冲切去边。在设计多腔模时，刻意在产品底部设计厚约1mm飞边，连接所有产品，出模时可以拉扯飞边，多腔同时出模，缩短出模时间，保证产品质量。出模后，利用冲切去除底部外圆飞边，既保证飞边彻底清除，又提高工作效率。

(4)、积累了开发高强度、抗撕裂、低压缩变形、耐制动液和优良的耐老化性能材料的经验，打破了国外高性能材料的技术垄断；

(5)、克服了橡胶弹簧产品出模极易出现裂口、分层的现状，创造了一种全新、高效、成熟的硫化成型工艺；

(6)、汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料的成功开发，替代了进口件，在节约大量外汇的同时，为国家创造外汇收入；

(7)、提高了我国汽车产业的竞争力，加速了我国从汽车消费大国向汽车生产大国的转变。

本发明所制备的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧材料具有高强度、抗撕裂、低压缩变形、耐制动液和耐老化性能，保证了产品的使用性能，通过了客户总成试验和路试，性能达到进口件水平。

具体实施方式

实施例一

各原料组分按重量份比为：

所述的活性剂选用进口氧化锌；所述的润滑剂选用进口微晶蜡；所述的硫化剂选用高效、安全、环保的过氧化物类硫化剂，所述的碳黑为进口的高耐磨碳黑。其制备方法如下：

(1)、将各原料组分按重量份比进行混炼，压制成型件；

(2)、打开模具，放入成型件，进行硫化，硫化温度为165-175℃，时间为330s，压力为80-120kgf/cm²；

(3)、将硫化的成型件进行冲切去边；

(4)、将冲切后的成型件进行检测、包装、入库得产品。

实施例二

各原料组分按重量份比为：

制备方法同实施例1。

实施例三

各原料组分按重量份比为：

制备方法同实施例1。

按照上述原料配比及制备工艺制得的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧，其强度为20MPA、抗撕裂强度为31KN/m、低压缩变形(70℃×24h，25％压缩)为12％、耐制动液(70℃×70h)和耐老化(70℃×24h)性能分别为+1和+3。

上述优异性能的取得，应是本发明橡胶原料各组分协同作用的结果，即，本发明通过选用特定的添加剂及各原料的特定含量，利用各组分之间的协同关系，达到了远超现有技术的技术效果。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (8)

1.一种汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧的制备方法，所述汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧各原料组分按重量份比为：

其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)、将各原料组分按所述重量份比进行混炼，压制成型件；

(2)、打开模具，放入成型件，进行硫化，硫化温度为165-175℃，硫化时间为270-480s，硫化压力为80-120kgf/cm²；得到硫化后的汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧成型件。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧各原料组分按重量份比为：

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧各原料组分按重量份比为：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述汽车制动双腔串联制动阀用橡胶弹簧各原料组分按重量份比为：

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述温度为170℃，硫化时间为330s，硫化压力为100kgf/cm²。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤进一步包括：

(3)、将硫化后的成型件进行冲切去边。

7.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤进一步包括：

(4)、将硫化后的成型件进行检测、包装、入库得产品。

8.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述的模具具有多腔模，在产品底部设计厚1mm飞边，以连接所有产品。