CN106905621A - 一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于橡胶材料领域，尤其涉及一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料及其制备方法；包括重量份数的主料100份、炭黑45‑75份、硫化体系3.1‑4.9份、增塑增活剂1‑3份、加强剂4‑6份、防老剂2‑6份、内润滑剂1‑3份、环烷油5‑10份；其中所述主料包括三元乙丙橡胶70‑90份、高苯乙烯橡胶10‑30份；所述炭黑包括20‑35份的炭黑N220和25‑40份的炭黑N550；发明采用特殊的生胶体系，制备高硬度、流动性好的橡胶材料；采用特殊的防热氧老化体系，改善橡胶防热氧老化性的不足；采用特殊的生胶材料和防耐臭氧体系，提高橡胶的抗臭氧破坏能力；采用内润滑体系，降低橡胶表面的摩擦阻力。

Description

一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料及其制备方法
技术领域
本发明属于橡胶材料领域，尤其涉及一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料及其制备方法。
背景技术
汽车缓冲垫块主要是承受汽车零部件的静态挤压，动态冲撞和摩擦。通常汽车缓冲垫块存要求适合的硬度，优良的耐热空气老化性和耐天候性，以及较低的摩擦阻力。
现有汽车垫块的制备材料众多，例如专利申请号CN201511030557.0、申请名称《用于汽车天窗缓冲垫块的聚氨酯组合物及其制备方法》的发明专利中公开了“一种用于汽车天窗缓冲垫块的聚氨酯组合物及其制备方法，属于聚氨酯应用技术领域。本发明所述的用于汽车天窗缓冲垫块的聚氨酯组合物，由甲组分和乙组分组成，甲、乙组分的重量百分比为100 : 40-80，其中甲组分由聚醚多元醇A、聚合物多元醇、扩链剂、交联剂、发泡剂\泡沫稳定剂和催化剂组成；乙组分由聚醚多元醇A、异氰酸酯、开孔剂和储存稳定剂组成。”
但是上述材料并不能满足缓冲垫块的耐老化性能。为此，有必要研发一种新型的橡胶体系，从而延长产品的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料，旨在解决现有汽车缓冲垫块橡胶容易老化的问题。
本发明是这样实现的，一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料，包括重量份数的主料100份、炭黑45-75份、硫化体系3.1-4.9份、增塑增活剂1-3份、加强剂4-6份、防老剂2-6份、内润滑剂1-3份、环烷油5-10份；其中所述主料包括三元乙丙橡胶70-90份、高苯乙烯橡胶10-30份；所述炭黑包括20-35份的炭黑N220和25-40份的炭黑N550。本发明采用三元乙丙橡胶70-90份，HS-60高苯乙烯橡胶10-30份做为橡胶的生胶主体材料。
其中三元乙丙橡胶采用的牌号为朗盛9650；高苯乙烯橡胶采用的型号为HS-60。朗盛9650三元乙丙橡胶具有高拉伸强力、高填充的优点，并且不含内充油是，适合生产高硬度的橡胶；HS-60高苯乙烯橡胶兼具橡胶的弹性与塑料的优良流动性的特点，使用其作为部分生胶材料，可以达到增硬，改善橡胶流动性的作用。
其中炭黑优先使用卡博特公司的产品。
本发明的进一步技术方案是：所述内摩擦剂为油酸酰胺。
本发明的进一步技术方案是：所述硫化体系包括硫黄0.8-1.4份；硫化剂BZ 1.2-1.8份促进剂M 0.8-1.2份；促进剂TT 0.3-0.5份，此种硫化体系硫化速度快，交联密度高，橡胶挺性良好。
本发明的进一步技术方案是：所述防老剂包括防老剂RD 1-3份;防老剂4010NA 1-3份。其中防老剂RD对热和氧引起的老化防护效果极佳，防老剂4010NA对橡胶屈挠、疲劳和天然老化有显著防老性能，两者用量达到3-4份时获得最佳防护效果。
本发明的进一步技术方案是：所述加强剂为氧化锌。其中所用氧化锌为活性氧化锌（直接法），其有效含量≥99.8%，在橡胶配方中能够明显提高胶料的定伸强度，提高胶料的交联密度，提高胶料耐热空气老化性，降低产品动态生热。
本发明的进一步技术方案是：所述增塑增活剂为硬脂酸。硬脂酸是橡胶的活性剂及增塑剂，加入橡胶中起到辅助交联，提高加工性的作用。活性氧化锌和硬脂酸用量达到5-7份时，对配方活化作用达到最佳。
本发明的进一步技术方案是：还包括0.5-2份抗裂剂，所述抗裂剂为微晶蜡。微晶蜡在加入橡胶后，会迁移至橡胶表面，起到一层防护膜的作用，一方面抵御臭氧引起的龟裂，另一方面能够起到外部润滑作用，油酸酰胺加入橡胶中可以起到内润滑作用，两者用量达到3-5份时，润滑效果最好，加入过多的话会造成橡胶混炼中容易脱辊和影响粘接。
本发明的另一目的在于提供一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料的制备方法。
该方法包括以下步骤：
步骤A：；炼胶步骤，所述炼胶步骤系将质量份数的三元乙丙橡胶70-90份；高苯乙烯橡胶10-30份；活性氧化锌4-6份;硬脂酸1-3份;防老剂RD 1-3份;防老剂4010NA 1-3份；微晶蜡0.5-2份；油酸酰胺 1-3份；N220炭黑20-35份；N550炭黑25-40份投入橡胶密炼机中混炼；
步骤B：静置步骤，所述静置步骤系将步骤A获得的产物在室温下停放8小时以上；
步骤C：加硫步骤，所述加硫步骤系将步骤B获得的产物与硫化体系放入密炼机中混炼并导胶，其中所述硫化体系包括硫黄0.8-1.4份；硫化剂BZ 1.2-1.8份；促进剂M 0.8-1.2份；促进剂TT 0.3-0.5份。
进一步的，所述步骤A包括以下分步骤：
步骤A1：三元乙丙橡胶的塑练，所述三元乙丙橡胶的塑练步骤系将三元乙丙橡胶在55L橡胶密炼机中塑炼，塑炼温度80-100℃，塑炼时间8-10分钟；然后在18寸开炼机上，温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通3次，辊距调至3-4mm，左右割刀各三次，打卷停放4h；
步骤A2：高苯乙烯橡胶塑练步骤，所述高苯乙烯橡胶塑练步骤系将将高苯乙烯橡胶在18寸橡胶开炼机中塑炼，辊筒温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通10-12次。辊距调至3-4mm，左右割刀各三次下片；
步骤A3：主料混炼步骤，所述主料混炼步骤系将步骤A1塑练的三元乙丙橡胶和步骤A2塑练的高苯乙烯橡胶一起投入到110L橡胶密炼机中混炼；辊筒温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通10-12次。辊距调至3-4mm，左右割刀各三次下片；
步骤A4：强化剂混炼步骤，所述强化剂混炼步骤系将将氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、油酸酰胺加入步骤A3的密炼机中，混炼时间1.5-3分钟，混炼温度80-110℃；
步骤A5：先炭黑混炼步骤，所述先炭黑混炼步骤系将一半的N220炭黑和N550炭黑以及一半的环烷油加入到步骤A4的密炼机中，混炼时间2-3分钟，混炼温度100-120℃；
步骤A6：后炭黑混炼步骤，所述后炭黑混炼步骤系将剩下的炭黑N220和炭黑N550以及环烷油加入到步骤A5的密炼机中，混炼时间2-3分钟，混炼温度100-120℃；
步骤A7：胶料处理步骤，所述胶料处理步骤系将步骤A6中获得的产品转移至22寸开炼机上，温度不高于50℃，辊距调至最小，进行机器自动翻胶操作，翻胶时间为4-5分钟，然后辊距调至6-8mm，左右割刀各三次出片。
进一步的，所述步骤C包括以下分步骤：
步骤C1：硫化混炼步骤，所述硫化混炼步骤系将硫黄、硫化剂BZ 、促进剂M 、促进剂TT和步骤B获得的产品加入到110L密炼机中，混炼温度80-100℃，混炼时间40-60秒；
步骤C2：导胶步骤，所述导胶步骤系将步骤C1获得的产品转至开炼机上，辊筒温度小于50℃，辊距调至最小，进行机器自动导胶操作，导胶时间为4-5分钟，然后辊距调至6-8mm，左右割刀各三次出片。
本方案中提到的各个材料的具体成份总结如下：炭黑N220、N330、N550、N660均为橡胶炭黑的型号，划分的依据主要是以配合胶料的硫化速度和粒径为主来划分的，也包括结构程度在内。国际命名方法是四个字符，第一个字符是N或S，N表示正常的硫化速度，S表示非正常硫化速度。N100系列粒径是11—19，N200系列粒径是20—25，N300系列粒径是26—30，N600系列粒径是49—60等。结构高或结构低，最末尾两位数不同，如:N330属于正常硫化速度的高耐磨炭黑，N375则属于正常硫化速度的高结构高耐磨炭黑。炭黑主要用于橡胶工业，如轮胎、车胎、胶鞋、电缆、密封圈、胶带、三角带等各类橡胶制品，它在橡胶制品中起补强及填充作用。其次可用于其它相关行业，如塑料工业，它在塑料工业制品中作色剂、紫外光屏蔽剂等，其中，N220适用于各种橡胶，耐磨性比N330高10%-20%，能赋予胶粒胶高的拉伸强度和抗撕裂强度，并有一定的导电性。主要用于载重胎、乘用胎的胎面胶，及需要高强度、高耐磨的橡胶制品。N330是一种补强性能良好的炭黑，能赋予胶粒较好的强伸性能、抗撕裂性能、耐磨性和弹性。主要用于轮胎胎面、帘布胶、胎侧及各种橡胶工业制品。N550适用于天然橡胶和各种合成橡胶，易分散，能赋予胶料较高的挺性，压出速度快，口型膨胀小，压出表面光滑。硫化胶的高温性能及导热性能良好，补强性能、弹性和复原性亦较佳。主要用于轮胎帘布胶、胎侧、内胎及压出、压延制品胶料中。N660本品适用于各种橡胶，与半补强碳黑相比，具有较高的结构，粒子较细，在胶料中易分散，硫化胶的拉伸强度、抗撕裂强度和定伸应力较高，而变形小，生热低，弹性和耐屈扰性能良好。主要用于胎轮帘胶布、内胎、自行车、胶管、胶带、电缆、鞋类及压延制品、模型制品等。
防老剂RD为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合体；防老剂AW为6-乙氧基-2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉；防老剂4010NA为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺；抗氧剂1010为四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯；硅烷偶联剂Si-69化学名为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物；硫化剂DTDM为4，4`-二硫化二吗啉；促进剂CZ为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺；促进剂TT为四甲基硫代过氧化二碳酸二酰；促进剂DM为2、2'-二硫代二苯并噻唑；硫化剂BZ为二硫代氨基甲酸盐；促进剂M为2-巯醇基苯并噻唑。
本发明的有益效果是：本发明采用特殊的生胶体系，制备高硬度、流动性好的橡胶材料；采用特殊的防热氧老化体系，改善橡胶防热氧老化性的不足；采用特殊的生胶材料和防耐臭氧体系，提高橡胶的抗臭氧破坏能力；采用内润滑体系，降低橡胶表面的摩擦阻力。
具体实施方式
本发明提供了一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料，该原料包含按照质量份数计量的如下组分：朗盛9650三元乙丙橡胶70-90份；HS-60高苯乙烯橡胶10-30份；活性氧化锌4-6份;硬脂酸1-3份;防老剂RD 1-3份;防老剂4010NA 1-3份；微晶蜡0.5-2份；油酸酰胺 1-3份；卡博特N220炭黑20-35份；卡博特N550炭黑25-40份；硫黄0.8-1.4份；硫化剂BZ 1.2-1.8份；促进剂M 0.8-1.2份；促进剂TT 0.3-0.5份。
其中三元乙丙橡胶采用的牌号为朗盛9650；高苯乙烯橡胶采用的型号为HS-60。朗盛9650三元乙丙橡胶具有高拉伸强力、高填充的优点，并且不含内充油是，适合生产高硬度的橡胶；HS-60高苯乙烯橡胶兼具橡胶的弹性与塑料的优良流动性的特点，使用其作为部分生胶材料，可以达到增硬，改善橡胶流动性的作用。
其中炭黑优先使用卡博特公司的产品。
进一步的，所述内摩擦剂为油酸酰胺。
进一步的，所述硫化体系包括硫黄0.8-1.4份；硫化剂BZ 1.2-1.8份促进剂M 0.8-1.2份；促进剂TT 0.3-0.5份，此种硫化体系硫化速度快，交联密度高，橡胶挺性良好。
进一步的，所述防老剂包括防老剂RD 1-3份;防老剂4010NA 1-3份。其中防老剂RD对热和氧引起的老化防护效果极佳，防老剂4010NA对橡胶屈挠、疲劳和天然老化有显著防老性能，两者用量达到3-4份时获得最佳防护效果。
进一步的，所述加强剂为氧化锌。其中所用氧化锌为活性氧化锌（直接法），其有效含量≥99.8%，在橡胶配方中能够明显提高胶料的定伸强度，提高胶料的交联密度，提高胶料耐热空气老化性，降低产品动态生热。
进一步的，所述增塑增活剂为硬脂酸。硬脂酸是橡胶的活性剂及增塑剂，加入橡胶中起到辅助交联，提高加工性的作用。活性氧化锌和硬脂酸用量达到5-7份时，对配方活化作用达到最佳。
进一步的，所述汽车缓冲垫块橡胶配制原料还包括0.5-2份抗裂剂，所述抗裂剂为微晶蜡。微晶蜡在加入橡胶后，会迁移至橡胶表面，起到一层防护膜的作用，一方面抵御臭氧引起的龟裂，另一方面能够起到外部润滑作用，油酸酰胺加入橡胶中可以起到内润滑作用，两者用量达到3-5份时，润滑效果最好，加入过多的话会造成橡胶混炼中容易脱辊和影响粘接。
接下来介绍本发明的具体混炼步骤，本方案的汽车缓冲垫块橡胶配制原料由以下制备步骤组成：
1）炼胶：
第一步：将朗盛9650三元乙丙橡胶投入到55L橡胶密炼机中塑炼，塑炼温度80-100℃，塑炼时间8-10分钟。然后在18寸开炼机上，温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通3次，辊距调至3-4mm，左右割刀各三次，打卷停放4h。
第二步：将高苯乙烯橡胶HS-60在18寸橡胶开炼机中塑炼，辊筒温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通10-12次。辊距调至3-4mm，左右割刀各三次下片。
第三步：将第一步停放好的三元乙丙橡胶和第二步塑炼好的高苯乙烯橡胶一起投入到110L橡胶密炼机中混炼，混炼温度100-120℃，混炼时间3-4分钟；
第四步：将氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、油酸酰胺加入到第三步的密炼机中，混炼时间1.5-3分钟，混炼温度80-110℃；
第五步：将一半的卡博特N220炭黑和卡博特N550炭黑以及一半的环烷油加入到第四步的密炼机中，混炼时间2-3分钟，混炼温度100-120℃；
第六步：将剩下的炭黑N220和炭黑N550以及环烷油加入到密炼机中，混炼时间2-3分钟，混炼温度100-120℃；
第七步：把第六步混炼好的胶料转移至22寸开炼机上，温度不高于50℃，辊距调至最小，进行机器自动导胶操作，导胶时间为4-5分钟，然后辊距调至6-8mm，左右割刀各三次出片；
2）停放：把步骤1）混炼好的胶料在室温下停放至少8小时；
3）加硫：将硫黄、硫化剂、促进剂和已停放好的混炼胶加入到110L密炼机中，混炼温度80-100℃，混炼时间40-60秒，然后转至开炼机上，辊筒温度小于50℃，辊距调至最小，进行机器自动导胶操作，导胶时间为4-5分钟，然后辊距调至6-8mm，左右割刀各三次出片。
接下来通过具体实施例对本方案做进一步解释。具体实施例1-3的各质量组分使用量集中在表1中。
表1：
序号 组份 实例1/份 实例2/份 实例3/份
1 三元乙丙橡胶9650 70 80 90
2 高苯乙烯橡胶HS-60 30 20 10
3 氧化锌（直接法） 6 5 5
4 硬脂酸 1 1 1
5 防老剂RD 1.5 1.5 1.5
6 防老剂4010NA 2.5 2 2
7 微晶蜡 2 1 1.5
8 油酸酰胺 3 2 1.5
10 卡博特N220炭黑 30 28 35
11 卡博特N550炭黑 30 35 32
12 环烷油 5 5 5
12 硫黄 1 0.8 1.2
13 促进剂BZ 1.8 1.5 1.5
14 促进剂TT 0.5 0.4 0.3
15 促进剂M 0.8 1.2 1.0
实施例1-3中获得的胶料的性能如表2所示。
表2
从表2的结果来看，采用上述实例方案配置原料，可以得到耐热氧老化性、耐臭氧老化性、高硬度易流动的橡胶配方，耐老化性、耐臭氧性达到并超越了客户要求。
本发明提出的汽车缓冲垫块橡胶配方通过以上进行了详细的描述，本发明的实施可以满足技术要求1）胶料具有优异的耐热氧老化性能；2）胶料具有优异的耐臭氧老化性能；3）胶料具有高的橡胶硬度，适合制作一下高硬度缓冲类产品，而较低的门尼粘度（≤60），则保证了橡胶满足注压和注射生产工艺；4）产品具有良好的润滑手感，在内脱模剂和外脱模剂的共同作用下，产品表面润滑，装配摩擦力小。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：包括重量份数的主料100份、炭黑45-75份、硫化体系3.1-4.9份、增塑增活剂1-3份、加强剂4-6份、防老剂2-6份、内润滑剂1-3份、环烷油5-10份；其中所述主料包括三元乙丙橡胶70-90份、高苯乙烯橡胶10-30份；所述炭黑包括20-35份的炭黑N220和25-40份的炭黑N550。
2.根据权利要求1所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：所述内摩擦剂为油酸酰胺。
3.根据权利要求1所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：所述硫化体系包括硫黄0.8-1.4份；硫化剂BZ 1.2-1.8份促进剂M 0.8-1.2份；促进剂TT 0.3-0.5份。
4.根据权利要求1所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：所述防老剂包括防老剂RD 1-3份；防老剂4010NA 1-3份。
5.根据权利要求1-4中任一所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：所述加强剂为活性氧化锌。
6.根据权利要求1-4中任一所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：所述增塑增活剂为硬脂酸。
7.根据权利要求1-4中任一所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料，其特征在于：还包括0.5-2份抗裂剂，所述抗裂剂为微晶蜡。
8.一种汽车缓冲垫块橡胶配制原料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：；炼胶步骤，所述炼胶步骤系将质量份数的三元乙丙橡胶70-90份；高苯乙烯橡胶10-30份；活性氧化锌4-6份;硬脂酸1-3份;防老剂RD 1-3份;防老剂4010NA 1-3份；微晶蜡0.5-2份；油酸酰胺 1-3份；N220炭黑20-35份；N550炭黑25-40份投入橡胶密炼机中混炼；
步骤B：静置步骤，所述静置步骤系将步骤A获得的产物在室温下停放8小时以上；
步骤C：加硫步骤，所述加硫步骤系将步骤B获得的产物与硫化体系放入密炼机中混炼并导胶，其中所述硫化体系包括硫黄0.8-1.4份；硫化剂BZ 1.2-1.8份；促进剂M 0.8-1.2份；促进剂TT 0.3-0.5份。
9.根据权利要求8所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料的制备方法，其特征在于，所述步骤A包括以下分步骤：
步骤A1：三元乙丙橡胶的塑练，所述三元乙丙橡胶的塑练步骤系将三元乙丙橡胶在55L橡胶密炼机中塑炼，塑炼温度80-100℃，塑炼时间8-10分钟；然后在18寸开炼机上，温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通3次，辊距调至3-4mm，左右割刀各三次，打卷停放4h；
步骤A2：高苯乙烯橡胶塑练步骤，所述高苯乙烯橡胶塑练步骤系将将高苯乙烯橡胶在18寸橡胶开炼机中塑炼，辊筒温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通10-12次，辊距调至3-4mm，左右割刀各三次下片；
步骤A3：主料混炼步骤，所述主料混炼步骤系将步骤A1塑练的三元乙丙橡胶和步骤A2塑练的高苯乙烯橡胶一起投入到110L橡胶密炼机中混炼；辊筒温度不高于50℃，辊距调至最小，进行薄通10-12次，辊距调至3-4mm，左右割刀各三次下片；
步骤A4：强化剂混炼步骤，所述强化剂混炼步骤系将将氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、油酸酰胺加入步骤A3的密炼机中，混炼时间1.5-3分钟，混炼温度80-110℃；
步骤A5：先炭黑混炼步骤，所述先炭黑混炼步骤系将一半的N220炭黑和N550炭黑以及一半的环烷油加入到步骤A4的密炼机中，混炼时间2-3分钟，混炼温度100-120℃；
步骤A6：后炭黑混炼步骤，所述后炭黑混炼步骤系将剩下的炭黑N220和炭黑N550以及环烷油加入到步骤A5的密炼机中，混炼时间2-3分钟，混炼温度100-120℃；
步骤A7：胶料处理步骤，所述胶料处理步骤系将步骤A6中获得的产品转移至22寸开炼机上，温度不高于50℃，辊距调至最小，进行机器自动翻胶操作，翻胶时间为4-5分钟，然后辊距调至6-8mm，左右割刀各三次出片。
10.根据权利要求8或9所述的汽车缓冲垫块橡胶配制原料的制备方法，其特征在于，所述步骤C包括以下分步骤：
步骤C1：硫化混炼步骤，所述硫化混炼步骤系将硫黄、硫化剂BZ 、促进剂M 、促进剂TT和步骤B获得的产品加入到110L密炼机中，混炼温度80-100℃，混炼时间40-60秒；
步骤C2：导胶步骤，所述导胶步骤系将步骤C1获得的产品转至开炼机上，辊筒温度小于50℃，辊距调至最小，进行机器自动导胶操作，导胶时间为4-5分钟，然后辊距调至6-8mm，左右割刀各三次出片。
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