CN106046445A - 一种用于汽车差速器衬套的橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于汽车差速器衬套的橡胶组合物及其制备方法，所述橡胶组合物包括以下质量份数的组分：天然橡胶：100份、补强剂：18份、硫化剂：0.3~0.6份、促进剂：4~6份、防老剂：4份、活性剂：3~5份、硬脂酸：1~1.5份、石蜡油：2~4份；所述补强剂为高结构通用炭黑N‑650；所述硫化剂为不溶性硫磺；所述促进剂为次磺酰胺类和秋兰姆类促进剂；所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂DFC‑34、防老剂MB中的一种或者至少两种的混合物；所述活性剂为氧化锌。本发明的有益效果在于：本发明具有耐高温、低动倍率、高耐撕裂特性，较大程度上提高了汽车差速器衬套的耐疲劳寿命，满足了疲劳寿命要求，耐久后产品仍然具备良好的刚度性能，无有害磨损和裂纹。

Description

一种用于汽车差速器衬套的橡胶组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，用于制造汽车差速器衬套，尤其涉及一种用于汽车差速器衬套的橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
汽车差速器是驱动桥的主件，有三大主要作用：把发动机发出的动力传输到车轮上；充当汽车主减速齿轮，在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来；允许两轮以不同转速转动，满足两边车轮尽可能以纯滚动形式作不等距行驶，减少轮胎与地面的摩擦。作为汽车传动系统的的重要零部件，对车辆的转向平衡控制、加速和减速的姿态抑制起到关键性的作用。
随着中国经济的高速发展，家用轿车已逐渐进入一般家庭，人们对汽车的安全、操控等性能要求也越来越高，而汽车差速器衬套是汽车的一个重要连接部件，也是汽车传动系统的重要的橡胶材料之一，对汽车的行驶安全、操控性能等起着重要的作用。
此次开发的衬套产品，橡胶材料要求符合标准DBL5557.61，产品要求动倍率低于1.5，我们尝试的常用牌号橡胶，首先无法符合橡胶材料标准要求，其次疲劳寿命尤其是高温疲劳普遍较差，极易造成橡胶体裂纹，甚至传动失效而导致严重事故。由于该产品实际运行中承受较高温度及载荷，因此需要衬套的橡胶材料必须具备优良的耐高温、耐曲挠、耐撕裂、胶料内部低生热率等特性，还要求低动倍率以提高舒适性。疲劳寿命试验条件为：1、常温条件下径向加载：±4.4KN；频率：1.5Hz；循环次数：13.5万次；2、85℃，径向加载：±4.4KN；频率：1.5Hz；循环次数：6.75万次。在两种疲劳试验后，各要求仍需保持良好的刚度特性(刚度损失10%),并不能出现有害裂纹等失效情况。鉴于原有常规牌号的天然橡胶、半补强炭黑及硫化体系已经不能适应目前的高标准材料要求和产品使用要求，研制出一种能够承受高温、更低动倍率、更高耐撕裂特性的差速器衬套用的橡胶材料势在必行。
发明内容
针对原有常规牌号的天然橡胶、半补强炭黑及硫化体系已经不能适应目前的高标准材料要求和产品使用要求的问题，本发明的目的是提供一种具备耐高温、低动倍率、高耐撕裂特性的用于差速器衬套橡胶组合物及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
本发明要解决的技术问题之一是提供一种满足材料标准要求的橡胶材料。
所述橡胶组合物按重量份数包括以下成分：
天然橡胶：60～120份；
补强剂：10～60份；
硫化剂：0.2～4份；
促进剂：1～7份；
防老剂：2～6份；
活性剂：2～6份；
硬脂酸：0.5～3份；
石蜡油：1～8份。
进一步地，所述橡胶组合物按重量份数包括以下成分：
天然橡胶：70～110份；
补强剂：15～50份；
硫化剂：0.3～2份；
促进剂：2～6份；
防老剂：2.5～5.5份；
防焦剂：0.1～0.4份；
活性剂：3～6份；
硬脂酸：0.5～2份；
石蜡油：2～6份。
进一步地，所述橡胶组合物按重量份数包括以下成分：
天然橡胶：80～100份；
补强剂：15～30份；
硫化剂：0.3～1份；
促进剂：4～6份；
防老剂：4～5.5份；
活性剂：3.5～5；
硬脂酸：1～1.5份；
石蜡油：2～4份。
进一步地，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂DFC-34、防老剂MB中的一种或者至少两种的混合物；所述补强剂为炭黑N-650，高结构，中等补强，胶料的撕裂强度和定伸应力较高；所述硫化剂为不溶性硫磺；所述促进剂为次磺酰胺类和/或秋兰姆类促进剂；所述活性剂为氧化锌。
本发明要解决的技术问题之二是提供上述利用该橡胶材料制作汽车差速器衬套的工艺。
其制造步骤如下：
步骤一：混炼：
将天然橡胶、补强剂、硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂、硬脂酸、石蜡油按照配方量加入密炼机，进行混炼，得到合成橡胶后，对其硬度、强度、伸长率、撕裂强度等进行检测，其中达到硬度为45±5度、强度＞12MPa、伸长率＞450%、直角割口撕裂强度＞10MPa，85℃*42d热老化(老化后扯断强度变化<30%,扯断伸长率<50%)的合成橡胶为合格的合成橡胶；
步骤二：成型与硫化：
检测混炼后的合成橡胶，将检测合格的合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行成型，再将成型后的胶条注入硫化设备中的模具内，在温度为155℃～165℃的条件下，再加压160～200Kgf/cm2，对胶条进行硫化处理，持续时间360～540秒；
步骤三：后处理及检验：
将步骤二中，硫化处理过的衬套的橡胶材料进行修边、检验、包装、入库。
进一步地，所述步骤一中的硬度为41度、强度为19.8MPa、伸长率为568%，所述步骤二中的温度为155℃，加压为170Kgf/cm2，持续时间为540秒。
进一步地，所述步骤一中的硬度为43度、强度为22MPa、伸长率为500%，所述步骤二中的温度为158℃，加压为180Kgf/cm2，持续时间为480秒。
进一步地，所述步骤一中的硬度为45度、强度为29MPa、伸长率为532%，所述步骤二中的温度为161℃，加压为190Kgf/cm2，持续时间为420秒。
本发明的有益效果在于：本发明具有耐高温、低动倍率、高耐撕裂特性，较大程度上提高了汽车差速器衬套的耐疲劳寿命，满足了疲劳寿命要求，耐久后产品仍然具备良好的刚度性能，无有害磨损和裂纹。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步补充，但不以任何方式限制本发明。
实施例一：
一种橡胶材料，按重量份数配比包括以下成分：
天然橡胶：100kg、补强剂：10kg、硫化剂：1.5kg、促进剂：2.5kg、防老剂：2.5kg、活性剂：5kg、硬脂酸：0.5kg、石蜡油：2kg。
所述天然橡胶为SVR3L，3L橡胶主要产自于越南，是橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物。
所述补强剂为炭黑N-650；
所述硫化剂为不溶性硫磺，不溶性硫磺的分子式为Su，是一种无毒、可燃的黄色粉末，因其不溶于二硫化碳而得名。它经普通硫磺热聚合制得,分子链上的硫原子数高达108以上，有高聚物的粘弹性和分子量分布，因此也称弹性硫或聚合硫，属于无机高分子化工原料；
所述促进剂为次磺酰胺类和秋兰姆类促进剂；
所述防老剂为防老剂4010NA；
所述活性剂为氧化锌；
制备用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的方法，其制造步骤如下：
步骤一、混炼：
将天然橡胶、补强剂、硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂、硬脂酸、石蜡油按照配方量加入密炼机，进行混炼，得到合成橡胶后，对其硬度、强度、伸长率进行检测，其中达到硬度为41度、强度19.8MPa、伸长率568%的合成橡胶为合格的合成橡胶；
步骤二、成型与硫化：
检测混炼后的合成橡胶，将检测合格的合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行成型，再将成型后的胶条注入硫化设备中的模具内，在温度为155℃的条件下，再加压170Kgf/cm2，对胶条进行硫化处理，持续时间540秒；
步骤三、后处理及检验：
将步骤二硫化处理过的衬套的橡胶材料进行修边、检验、包装、入库。
实施例二：
一种橡胶组合物，按重量份数配比包括以下成分：
天然橡胶：100kg、补强剂：14kg、硫化剂：1kg、促进剂：3kg、防老剂：3.5kg、活性剂：4.5kg、硬脂酸：1kg、石蜡油：2.5kg。
所述天然橡胶为SVR3L，3L橡胶主要产自于越南，是橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物。
所述补强剂为炭黑N-650；
所述硫化剂为不溶性硫磺，不溶性硫磺的分子式为Su，是一种无毒、可燃的黄色粉末，因其不溶于二硫化碳而得名。它经普通硫磺热聚合制得,分子链上的硫原子数高达108以上，有高聚物的粘弹性和分子量分布，因此也称弹性硫或聚合硫，属于无机高分子化工原料；
所述促进剂为次磺酰胺类和秋兰姆类促进剂；
所述防老剂为防老剂DFC-34；
所述活性剂为氧化锌；
制备用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的方法，其制造步骤如下：
步骤一、混炼：
将天然橡胶、补强剂、硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂、硬脂酸、石蜡油按照配方量加入密炼机，进行混炼，得到合成橡胶后，对其硬度、强度、伸长率进行检测，其中达到硬度为43度、强度22MPa、伸长率500%的合成橡胶为合格的合成橡胶；
步骤二、成型与硫化：
检测混炼后的合成橡胶，将检测合格的合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行成型，再将成型后的胶条注入硫化设备中的模具内，在温度为160℃的条件下，再加压180Kgf/cm2，对胶条进行硫化处理，持续时间480秒；
步骤三、后处理及检验：
将步骤二硫化处理过的衬套的橡胶材料进行修边、检验、包装、入库。
实施例三：
一种橡胶组合物，按重量份数配比包括以下成分：
天然橡胶：100kg、补强剂：18kg、硫化剂：0.4kg、促进剂：5kg、防老剂：4kg、活性剂：5kg、硬脂酸：1kg、石蜡油：3kg。
所述天然橡胶为SVR3L，3L橡胶主要产自于越南，是橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物。
所述补强剂为炭黑N-650；
所述硫化剂为不溶性硫磺，不溶性硫磺的分子式为Su，是一种无毒、可燃的黄色粉末，因其不溶于二硫化碳而得名。它经普通硫磺热聚合制得,分子链上的硫原子数高达108以上，有高聚物的粘弹性和分子量分布，因此也称弹性硫或聚合硫，属于无机高分子化工原料；
所述促进剂为次磺酰胺类和秋兰姆类促进剂；
所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂DFC-34、防老剂MB中的混合物；
所述活性剂为氧化锌；
制备用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的方法，其制造步骤如下：
步骤一、混炼：
将天然橡胶、补强剂、硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂、硬脂酸、石蜡油按照配方量加入密炼机，进行混炼，得到合成橡胶后，对其硬度、强度、伸长率进行检测，其中达到硬度为45度、强度29MPa、伸长率532%的合成橡胶为合格的合成橡胶；
步骤二、成型与硫化：
检测混炼后的合成橡胶，将检测合格的合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行成型，再将成型后的胶条注入硫化设备中的模具内，在温度为161℃的条件下，再加压190Kgf/cm2，对胶条进行硫化处理，持续时间420秒；
步骤三、后处理及检验：
将步骤二硫化处理过的衬套的橡胶材料进行修边、检验、包装、入库。
本发明研制出了一种低动倍率、耐高温的天然橡胶组合物。并进一步阐述了利用这一橡胶材料制作差速器衬套的工艺，满足了差速器衬套的使用要求，具有较低的动倍率，提高了汽车乘坐舒适性，并满足了疲劳寿命要求，耐久后产品仍然具备良好的刚度性能，无有害磨损和裂纹。
所述本发明配方和传统配方关于耐热老化性能对比如下表所示：
85℃*42d热老化 传统配方 本次发明配方
硬度变化(-2~+10) +6 +5
扯断强度变化(≤30) -74.6 -28.5
扯断伸长率变化(≤50) -78.8 -47
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于汽车差速器衬套的橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物按重量份数包括以下成分：
天然橡胶：60～120份；
补强剂：10～60份；
硫化剂：0.2～4份；
促进剂：1～7份；
防老剂：2～6份；
活性剂：2～6份；
硬脂酸：0.5～3份；
石蜡油：1～8份。
2.根据权利要求1所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物按重量份数包括以下成分：
天然橡胶：70～110份；
补强剂：15～50份；
硫化剂：0.3～2份；
促进剂：2～6份；
防老剂：2.5～5.5份；
防焦剂：0.1～0.4份；
活性剂：3～6份；
硬脂酸：0.5～2份；
石蜡油：2～6份。
3.根据权利要求1所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物，其特征在于：所述橡胶组合物按重量份数包括以下成分：
天然橡胶：80～100份；
补强剂：15～30份；
硫化剂：0.3～1份；
促进剂：4～6份；
防老剂：4～5.5份；
活性剂：3.5～5；
硬脂酸：1～1.5份；
石蜡油：2～4份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物，其特征在于：进一步地，所述防老剂为防老剂4010NA、防老剂DFC-34、防老剂MB中的一种或者至少两种的混合物；所述补强剂为炭黑N-650；所述硫化剂为不溶性硫磺；所述促进剂为次磺酰胺类和/或秋兰姆类促进剂；所述活性剂为氧化锌。
5.一种制备权利要求1-3任意一项所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：混炼：
将天然橡胶、补强剂、硫化剂、促进剂、防老剂、活性剂、硬脂酸、石蜡油按照配方量加入密炼机，进行混炼，得到合成橡胶；
步骤二：成型与硫化：
将步骤一得到的合成橡胶通过开炼机热炼均匀后进行成型，再将成型后的胶条注入硫化设备中的模具内，在温度为155℃～165℃的条件下，再加压160～200Kgf/cm2，对胶条进行硫化处理，持续时间360～540秒；
步骤三：后处理及检验：
将步骤二中，硫化处理过的衬套的橡胶材料进行修边、检验、包装、入库。
6.根据权利要求5中所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的温度为155℃，加压为170Kgf/cm2，持续时间为540秒。
7.根据权利要求5中所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的温度为158℃，加压为180Kgf/cm2，持续时间为480秒。
8.根据权利要求5中所述的用于汽车差速器衬套的橡胶组合物的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的温度为161℃，加压为190Kgf/cm2，持续时间为420秒。
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