CN105086168A - 一种驾驶舱用塑料骨架定位式转向柱密封罩及其制备方法 - Google Patents

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夏迎松
王军
张海潮
魏巍
宋永帅
俞晨曦
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Abstract

本发明提供了一种驾驶舱用塑料骨架定位式转向柱密封罩及其制备方法。所述密封罩按重量份数主要由如下原料制备得到：三元乙丙橡胶80～120份、炭黑70～120份、高岭土5～20份、增塑剂10～30份、活性剂3～8份、防老剂1～4份、润滑剂1.5～6份、硫化剂1.6～4.5份、共硫化剂0.5～2。本发明的转向柱密封罩具有良好的耐热、低噪音、低气味，能够满足长寿命的使用要求。而且，具有低压缩变形及较高的撕裂强度。

Description

一种驾驶舱用塑料骨架定位式转向柱密封罩及其制备方法
技术领域
本发明涉及转向柱密封罩，尤其涉及一种驾驶舱用塑料骨架定位式转向柱密封罩及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业的不断发展壮大，人们对于汽车各个组件的安全性和舒适性要求也越来越高。驾驶舱用塑料骨架定位式转向柱密封罩作为转向柱穿过驾驶舱和引擎仓之间密封的重要组件，用以隔开车外噪音和引擎仓噪音、灰尘。由于随着使用时间的延长，橡胶体不可避免的会造成永久性变形，产品的整体使用性能会大大的降低，由此引发转向柱密封罩的失效，特别是转向柱密封罩和转向柱之间因摩擦而产生的噪音问题，是车辆使用过程中的常见问题。耐热性差、抗变形性不足，导致的失效及噪音，极大地影响其使用寿命及整车的舒适。
CN201371850Y公开了一种汽车转向柱密封罩，该专利包括有与汽车转向柱配套使用的尼龙内衬骨架，尼龙内衬骨架中间有通孔，其上段是环形筒状，其下端有向外的翻边，所述尼龙内衬骨架外包覆有注塑成型的热塑性弹性体，所述的尼龙内衬骨架口部有环台容置带有通孔的发泡垫。该实用新型专利采用内衬骨架包覆热塑性弹性体注塑成型后再装配发泡垫而制成，生产工艺简化，产品合格率高，密封性好，噪音小，产品使用寿命长。该已有专利橡胶材料的直角撕裂强度仅为25MPa。
发明内容
针对已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种耐热性能好、压缩变形小以及撕裂强度高的转向柱密封罩及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种转向柱密封罩，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
在本发明中，所述三元乙丙橡胶的含量例如为85份、90份、95份、100份、105份、110份或115份。
在本发明中，三元乙丙橡胶(Ethylene-Propylene-DieneMonomer，EPDM)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，其最主要的特性就是优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。此外，由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性。而且，二烯烃具有特殊的结构，只有两键之一的才能共聚，不饱和的双键主要是作为交链处，另一个不饱和的不会成为聚合物主链，只会成为边侧链，三元乙丙橡胶的主要聚合物链是完全饱和的。该特性使得三元乙丙橡胶可以抵抗热、光和氧气，尤其是臭氧。而且，三元乙丙橡胶本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，而且，三元乙丙橡胶还具有吸水率低、具有良好的绝缘特性。
在三元乙丙橡胶生产过程中，通过改变第三单体的数量、乙烯丙烯比、分子量及其分布调整其特性。所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为亚乙基降冰片烯(ENB)、双环戊二烯(DCPD)或1，4-己二烯(HD)中的任意一种或者至少两种的混合物。优选地，所述第三单体为亚乙基降冰片烯(ENB)。
在本发明中，所述碳黑的含量例如为80份、85份、90份、95份、100份、105份或110份。
碳黑是橡胶补强剂之一，可以增加橡胶的耐磨性。所述补强，即指能使橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性等获得明显提高。所述碳黑为碳黑N110、碳黑N220、碳黑N330、碳黑N550、碳黑N770或碳黑N990中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选碳黑N770。
在本发明中，所述高岭土的含量例如为6份、8份、10份、12份、14份、16份或18份。
所述高岭土为干法高岭土或煅烧法超细高岭土，优选超细高岭土NKL-9，其购自上海麒祥化工有限公司。超细高岭土NKL-9作为功能性填料，与白炭黑的补强效果相当，并改善胶料混炼及硫化的加工工艺性，降低橡胶制品硫化后的缺陷率。其用量应适当，反之则起不到改善加工工艺性的作用。
在本发明中，所述增塑剂的含量例如为13份、16份、19份、22份、25份或28份。
优选地，所述增塑剂是石蜡油，其是由石蜡基原油经过脱脂、磺化、精制等工艺制得的产品，石蜡油的链烷烃含量高，芳烃含量低，而且，其耐寒性好，对胶料的弹性和生热无不良影响，与乙丙橡胶相容性良好。优选地，所述增塑剂为2240石蜡油、2280石蜡油或2500油中的任意一种或者至少两种的混合物，上述石蜡油均可以通过商购得到。所述增塑剂进一步优选耐热性优异的2500油(购自SUNNTIXINTERNATIONALLIMITED)。
在本发明中，所述活性剂的含量例如为3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份、6.5份、7份或7.5份。
锌氧粉(即氧化锌)是橡胶工业中最重要的无机活性剂，加入胶料后不仅能加快硫化速度，还能提高交联度。
优选地，本发明所述活性剂为氧化锌，优选间接法氧化锌，是执行标准GB/T3185-92的间接法氧化锌，优选氧化锌含量达到99.8％以上的间接法氧化锌。
在本发明中，所述防老剂的含量例如为1.5份、2份、2.5份、3份或3.5份。
防老剂用于提高橡胶对热、氧、臭氧、变价金属离子、机械应力、光和高能射线的作用，以及其它化学物质和霉菌等的侵蚀的抵抗作用，延缓或抑制老化过程，从而延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命。
本发明选用抗热氧老化和抗屈挠龟裂性能优异的防老剂并用，如抗热氧老化的喹啉类防老剂RD(2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉)和抗屈挠龟裂的苯胺类防老剂KY-405(4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺)。本发明的防老剂可以通过商购得到。
在本发明中，所述润滑剂的含量例如为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份或5.5份。
优选地，所述润滑剂为有利于制品脱模的WB42、PEG4000(聚乙二醇)或硬脂酸锌中的任意一种或者至少两种的混合物。PEG4000的加入，可同时起到降低制品的压缩变形；硬脂酸锌的加入同时可以提高胶料的热稳定性。本发明的润滑剂可以通过商购得到。
在本发明中，所述硫化剂的含量例如为1.5份、2份、2.5份、3份、3.5或4份。
所述硫化剂为硫磺和过氧化物的混合物，优选硫化剂采用少量硫磺和过氧化物按照1/15～1/3之间的重量比例并用，硫磺为可溶性硫磺S-80和/或不溶性硫磺IS-60，优选可溶性硫磺S-80。过氧化物可为DCP(过氧化二异丙苯)、双25(2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷)或F40P-SP2(二-(叔丁基过氧化异丙基)苯)中任意一种或者至少两种的混合物，优选无味抗焦烧型的F40P-SP2。以上硫化剂均可商购获得。
本发明采用过氧化物与硫磺的硫化体系，由于纯过氧化物硫化的EPDM，耐热性很优异，但是在生产的过程中经常会发生脱模困难易撕裂等现象。为了满足生产工艺性要求，同时兼顾橡胶的耐热性能，最终采用过氧化物硫化体系，然后添加少量硫磺，略微降低耐热性能来提升产品的撕裂性能，以此来提高产品的合格率，并降低其的压缩变形，保证产品长寿命的使用要求。
在本发明中，所述共硫化剂的含量例如为0.6份、0.8份、1份、1.2份、1.4份、1.6份或1.8份。
优选地，所述共硫化剂(即共架桥剂)为氰酸酯类共硫化剂或/和丙烯酸酯类共硫化剂，优选为丙烯酸酯类共硫化剂，进一步优选为共硫化剂ACTIGRAN70(主要成分三甲基丙烯酸三烃甲基丙烷酯)，其可以商购获得。
在本发明中，共硫化剂，优选ACTIGRAN70，与过氧化物配合使用能够增加硫化胶的交联密度，进一步提高硫化胶的撕裂强度。
本发明利用超细高岭土的加入改善胶料混炼及硫化的加工工艺性，降低橡胶制品硫化后的缺陷率，利用硫磺和过氧化物并用，提高产品的撕裂强度以及保证产品耐热性以及长寿命的要求，通过共硫化剂的加入，进一步提高产品的撕裂强度以及低的压缩变形。本发明正是利用上述三者之间的协同效应，使得到的产品具有优异的耐热性能、低的压缩变形以及高的撕裂强度。
作为本发明的优选技术方案，一种用于转向柱密封罩，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
在优选技术方案中，通过对各组分的进一步选择，使得产品的耐热性能、抗变形性能以及撕裂强度进一步提升。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括除味剂、紫外线吸收剂等其他组分，这些其他组分赋予所述密封罩不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
本发明的目的之二在于提供一种如上所述的转向柱密封罩的制备方法，由该制备方法制备的转向柱密封罩使用压缩变形小，耐热性能佳以及撕裂强度高，所述方法具体包括以下步骤：
(1)将配方量的原料加入密炼机中密炼，然后排胶，得到混炼胶；
(2)将混炼胶在开炼机中进行开炼并成型，得到预成型件；
(3)将预成型件加入注射硫化机的料筒中，硫化，得到转向柱密封罩。
优选地，步骤(1)密炼时间为4～6分钟。
优选地，步骤(1)所述排胶温度为105℃～115℃。
优选地，步骤(2)开炼并成型的温度为60～70℃。
优选地，步骤(2)所述预成型件为长条状。
优选地，硫化的温度为170℃～180℃，优选为172℃～178℃，进一步优选为175℃；
优选地，硫化的时间为300～360秒，优选为320～340秒，进一步优选为330秒。
优选地，硫化的压力为140～160kgf/cm2，优选145～155kgf/cm2，进一步优选150kgf/cm2。
优选地，所述方法还包括硫化后冷却和修边的步骤。
优选地，所述方法还包括修边后外观和尺寸检验以及包装并入库的步骤。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明利用超细高岭土的加入改善胶料混炼及硫化的加工工艺性，降低橡胶制品硫化后的缺陷率，利用硫磺和过氧化物并用，提高产品的撕裂强度以及保证产品耐热性以及长寿命的要求，通过共硫化剂的加入，进一步提高产品的撕裂强度。本发明正是利用上述三者之间的协同效应，使得到的产品具有优异的耐热性能、低的压缩变形以及高的撕裂强度。通过上述协同效应，本发明的转向柱密封罩具有良好的耐热、低噪音、低气味，能够满足长寿命的使用要求。而且，具有低压缩变形及较高的撕裂强度。
另外，本发明的制备方法工艺简单，便于控制，适合工业化生产。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本发明制备转向柱密封罩的橡胶材料的特点是原料按重量份数构成为：
三元乙丙橡胶 100 PEG4000 1
N770 100 润滑剂WB42 2
NKL-9 15 2500油 15
防老剂RD 1.5 ACTIGRAN70 1
防老剂KY-405 1 可溶性硫磺S-80 0.4
间接法氧化锌 5 F40P-SP2 2.5
硬脂酸锌 1
步骤A：采用上述配方进行备料，并将原料送入密炼机中，混合时间4-6分钟，105℃～115℃排胶，得到混炼胶；
步骤B：橡胶的预成型：将上述混炼胶在开炼机中进行开炼并成型，其温度为60-70℃，得到长条状预成型件；
步骤C：橡胶的硫化：在压力为150kgf/cm2、升温至175℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为330秒，得到转向柱密封罩半成品；
步骤D：后处理及检验：对转向柱密封罩进行修边，并对尺寸、外观进行检验，包装并入库。
实施例2
其余与实施例1相同，除不加入共硫化剂ACTIGRAN70外。
实施例3
其余与实施例1相同，除不加入可溶性硫磺S-80外。
实施例4
其余与实施例1相同，除不加入共硫化剂ACTIGRAN70和S-80外。
实施例5
其余与实施例1相同，除不加入ACTIGRAN70、S-80，同时F40P-SP2换成3.6份DCP进行硫化。
实施例6
本发明制备转向柱密封罩的橡胶材料的特点是原料按重量份数构成为：
三元乙丙橡胶 100 PEG4000 0.8
N770 85 润滑剂WB42 0.8
NKL-9 7 2500油 10
防老剂RD 0.8 ACTIGRAN70 0.8
防老剂KY-405 0.8 可溶性硫磺S-80 0.2
间接法氧化锌 4 F40P-SP2 1.8
硬脂酸锌 0.8
步骤A：采用上述配方进行备料，并将原料送入密炼机中，混合时间4-6分钟，105℃～115℃排胶，得到混炼胶；
步骤B：橡胶的预成型：将上述混炼胶在开炼机中进行开炼并成型，其温度为60-70℃，得到长条状预成型件；
步骤C：橡胶的硫化：在压力为150kgf/cm2、升温至175℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为330秒，得到转向柱密封罩半成品；
步骤D：后处理及检验：对转向柱密封罩进行修边，并对尺寸、外观进行检验，包装并入库。
实施例7
本发明制备转向柱密封罩的橡胶材料的特点是原料按重量份数构成为：
三元乙丙橡胶 100 PEG4000 1.8
N770 110 润滑剂WB42 1.8
NKL-9 18 2500油 30
防老剂RD 1.8 ACTIGRAN70 1.5
防老剂KY-405 1.8 可溶性硫磺S-80 0.4
间接法氧化锌 7 F40P-SP2 3.5
硬脂酸锌 1.8
步骤A：采用上述配方进行备料，并将原料送入密炼机中，混合时间4-6分钟，105℃～115℃排胶，得到混炼胶；
步骤B：橡胶的预成型：将上述混炼胶在开炼机中进行开炼并成型，其温度为60-70℃，得到长条状预成型件；
步骤C：橡胶的硫化：在压力为150kgf/cm2、升温至175℃的条件下，对橡胶进行硫化处理，硫化时间为330秒，得到转向柱密封罩半成品；
步骤D：后处理及检验：对转向柱密封罩进行修边，并对尺寸、外观进行检验，包装并入库。
上述实施例按照同一工艺条件制备橡胶试验试片，并按照GB/T的相关标准进行测试，得出如下测试结果：
实施例1直角撕裂强度最高，达到35.5KN/m；同时实施例1的耐热空气老化125℃×70h后的强度变化、伸长率变化和硬度变化都优于其他实施例；采用硫化剂F40P-SP2硫化的实施例气味小于DCP硫化实施例，满足低气味等级的材料要求。本发明利用硫磺和过氧化物并用，提高产品的撕裂强度以及保证产品耐热性的要求，通过共硫化剂的加入，进一步提高产品的撕裂强度。因此，本发明的转向柱密封罩具有更优的耐热性能、撕裂性能和低气味性等综合性能，更加适用于转向柱密封罩。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。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 (10)

1.一种转向柱密封罩，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
2.如权利要求1所述的密封罩，其特征在于，所述三元乙丙橡胶的第三单体非共轭二烯烃为亚乙基降冰片烯、双环戊二烯或1，4-己二烯中的任意一种或者至少两种的混合物，非共轭二烯烃为亚乙基降冰片烯；
优选地，所述碳黑为碳黑N110、碳黑N220、碳黑N330、碳黑N550、碳黑N770或碳黑N990中的任意一种或者至少两种的混合物，优选碳黑N770；
优选地，所述高岭土为干法高岭土或煅烧法超细高岭土，优选超细高岭土NKL-9。
3.如权利要求1或2所述的密封罩，其特征在于，所述增塑剂是石蜡油，优选地，所述增塑剂为2240石蜡油、2280石蜡油或2500油中的任意一种或者至少两种的混合物，进一步优选2500油；
优选地，所述活性剂为氧化锌，优选间接法氧化锌，进一步优选氧化锌含量达到99.8%以上的间接法氧化锌。
4.如权利要求1-3之一所述的密封罩，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD和防老剂KY-405；
优选地，所述润滑剂为有利于制品脱模的WB42、PEG4000或硬脂酸锌中的任意一种或者至少两种的混合物。
5.如权利要求1-4之一所述的密封罩，其特征在于，所述硫化剂为硫磺和过氧化物的混合物，优选为硫磺和过氧化物重量比为1/15～1/3的混合物；
优选地，所述硫磺为可溶性硫磺S-80和/或不溶性硫磺IS-60，优选可溶性硫磺S-80；
优选地，所述过氧化物为DCP、双25或F40P-SP2中任意一种或者至少两种的混合物，优选F40P-SP2。
6.如权利要求1-5之一所述的密封罩，其特征在于，所述共硫化剂为氰酸酯类共硫化剂或/和丙烯酸酯类共硫化剂，优选为丙烯酸酯类共硫化剂，进一步优选为共硫化剂ACTIGRAN70。
7.如权利要求1-6之一所述的密封罩，其特征在于，其按重量份数主要由如下原料制备得到：
8.一种如权利要求1-7之一所述的转向柱密封罩的制备方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将配方量的原料加入密炼机中密炼，然后排胶，得到混炼胶；
（2）将混炼胶在开炼机中进行开炼并成型，得到预成型件；
（3）将预成型件加入注射硫化机的料筒中，硫化，得到转向柱密封罩。
9.如权利要求8所述的方法，步骤（1）密炼时间为4～6分钟。
优选地，步骤（1）所述排胶温度为105℃～115℃；
优选地，步骤（2）开炼并成型的温度为60～70℃。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述预成型件为长条状；
优选地，硫化的温度为170℃～180℃，优选为172℃～178℃，进一步优选为175℃；
优选地，硫化的时间为300～360秒，优选为320～340秒，进一步优选为330秒。
优选地，硫化的压力为140～160kgf/cm2，优选145～155kgf/cm2，进一步优选150kgf/cm2；
优选地，所述方法还包括硫化后冷却和修边的步骤；
优选地，所述方法还包括修边后外观和尺寸检验以及包装并入库的步骤。
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