CN106947121A - 一种汽车发动机悬挂软垫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，尤其涉及一种汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料；包括重量份数的主料100份、炭黑25‑55份、硫化体系3‑4.6份、促粘补强体系5.5‑17份、增塑增活剂1‑4份、加强剂3‑6份、防老剂3‑9份；其中所述主料包括天然橡胶70‑100份、BR9000顺丁橡胶0‑30份；本发明采用特殊的防热氧老化体系，克服天然橡胶制品耐热老化性差的缺点；采用特殊的防臭氧老化性体系，改善橡胶的耐天候性；采用特殊的粘合体系，增大橡胶与铁件的粘合力；采用特殊的补强软化体系，使制品能够提供低动静比，有利于汽车的减振和降噪；本发明的实施可有效的解决发动机悬挂软垫易老化，使用寿命短的情况。

Description

一种汽车发动机悬挂软垫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，尤其涉及一种汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料及其制备方法。
背景技术
悬置系统是作为衔接动力总成和车身的部分存在的，主要作用是支撑动力总成、减少动总的震动对整车的影响、限制动总的抖动量，对整车NVH性能起着非常大的作用。其中NVH是指三个英文单词的缩写，即Noise（噪声）、Vibration（振动）和Harshness（声振粗糙度，也可以通俗地理解为不平顺性）。
由于发动机本身是一个内在的振动源，同时也受到来自外部的各种振动干扰，引起零部件的损坏和乘坐的不舒适等，所以设置悬置系统，把发动机传递到支承系统的振动减小到最低限度。
由于现在液压悬挂软垫受到不成熟的工艺和成本的制约，难以在汽车上完全普及。而纯胶悬挂软垫橡胶制造工艺成熟稳定，成本低廉，所以目前发动机悬挂软垫大多数仍然使用橡胶材料作为减振材料。可以预测在将来的很长一段时间内，橡胶悬挂仍然能够在汽车制造工业中广泛应用。
但通常橡胶发动机悬挂软垫存在一些问题，例如隔振效果不良，橡胶和铁件的粘接存在隐患，橡胶易受热氧老化和臭氧老化作用，耐疲劳性能差，使用过程中刚度变化大，隔振效果大大降低。这些问题会影响整车NVH，致使产品使用寿命大大缩短。
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发动机悬挂软垫橡胶配制原料，旨在解决现有汽车发动机悬挂软垫橡胶容易老化的问题。
本发明是这样实现的，一种汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，包括重量份数的主料100份、炭黑25-55份、硫化体系3-4.6份、促粘补强体系5.5-17份、增塑增活剂1-4份、加强剂3-6份、防老剂3-9份；其中所述主料包括天然橡胶70-100份、BR9000顺丁橡胶0-30份。本发明采用天然橡胶70-100份，顺丁橡胶0-30份做为橡胶的生胶主体材料，天然橡胶拥有优良的物理性能，可以赋予橡胶制品高拉伸强度和扯断伸长率。顺丁橡胶拥有良好的弹性，且与天然橡胶相容性良好。两种生胶均具有良好的加工性。
本发明的进一步技术方案是：所述促粘补强体系包括0.5-2份的Si-69以及5-15份的气相法白炭黑。加入气相法白炭黑能够提高橡胶抗张强度，扯断伸长率，弹性，撕裂强度及耐热性能，其表面含有硅醇基Si-OH，呈酸性会延迟硫化速度，配合Si-69(硅烷偶联剂）对其表面进行改性处理，可以克服其弊端，改善其补强性能。一般在橡胶中加入5-15份白炭黑替代部分炭黑。
本发明的进一步技术方案是：所述硫化体系包括硫黄1.5-2.5份；促进剂CZ 1.2-1.6份；促进剂DM 0.3-0.6份。其中促进剂用量为硫黄用量的1-1.25倍时，产品既拥有优良的耐热老化性能，又拥有良好的耐动态疲劳性。
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；防老剂AW 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。防老剂AW可以防止橡胶制品由臭氧引起的龟裂，特别适用于动态条件下使用的橡胶制品。
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，抵御臭氧引起的龟裂，微晶蜡和防老剂AW用量达到3-4份时，达到最佳防护效果。
本发明的进一步技术方案是：所述炭黑包括10-25份的炭黑N330和15-30份的炭黑N550。
本发明的进一步技术方案是：还包括环烷油5-15份。
本发明的进一步技术方案是：所述天然橡胶牌号为SVR-3L天然橡胶。
本发明的另一目的在于提供一种汽车发动机悬挂软垫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SVR-3L天然橡胶70-100份；BR9000顺丁橡胶0-30份；氧化锌3-6份;硬脂酸1-4份；防老剂RD 1-3份；防老剂4010NA 1-3份；防老剂AW 1-3份；微晶蜡0.5-2份；Si-69 0.5-2份;气相法白炭黑5-15份；炭黑N330 10-25份；炭黑N550 15-30份；环烷油5-15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1.5-2.5份；促进剂CZ 1.2-1.6份；促进剂DM 0.3-0.6份。
进一步的，所述步骤A包括以下分步骤：
步骤A1：天然橡胶的塑练，所述天然橡胶的塑练步骤系将SVR-3L天然橡胶在55L橡胶密炼机中塑炼，塑炼温度60-80℃，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，然后将辊距调至3-4mm，左右割刀各三次，打卷停放4小时；
步骤A2：主料混炼步骤，所述主料混炼步骤系将BR9000顺丁橡胶步骤A1塑炼好的SVR-3L天然橡胶一起投入至110L橡胶密炼机中混炼，混炼温度80-100℃，混炼时间1.5-2分钟；
步骤A3：强化剂混炼步骤，所述强化剂混炼步骤系将氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、Si-69加入步骤A2的密炼机中，混炼时间1.5-3分钟，混炼温度80-110℃；
步骤A4：胶料处理步骤，所述胶料处理步骤系将步骤A3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磺、促进剂CZ 、促进剂DM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；硅烷偶联剂Si-69化学名为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基] 四硫化物；促进剂CZ为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺；促进剂DM为2、2'-二硫代二苯并噻唑；
本发明的有益效果是：本发明采用特殊的防热氧老化体系，克服天然橡胶制品耐热老化性差的缺点；采用特殊的防臭氧老化性体系，改善橡胶的耐天候性；采用特殊的粘合体系，增大橡胶与铁件的粘合力；采用特殊的补强软化体系，使制品能够提供低动静比，有利于汽车的减振和降噪；本发明的实施可有效的解决发动机悬挂软垫易老化，使用寿命短的情况。
具体实施方式
本发明提供了一种汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，该原料包含按照质量份数计量的如下组分：SVR-3L天然橡胶70-100份；BR9000顺丁橡胶0-30份；氧化锌3-6份;硬脂酸1-4份；防老剂RD 1-3份；防老剂4010NA 1-3份；防老剂AW 1-3份；微晶蜡0.5-2份；Si-690.5-2份;气相法白炭黑5-15份；炭黑N330 10-25份；炭黑N550 15-30份；环烷油5-15份；硫黄1.5-2.5份；促进剂CZ 1.2-1.6份；促进剂DM 0.3-0.6份。
本发明采用天然橡胶70-100份，顺丁橡胶0-30份做为橡胶的生胶主体材料，天然橡胶拥有优良的物理性能，可以赋予橡胶制品高拉伸强度和扯断伸长率。顺丁橡胶拥有良好的弹性，且与天然橡胶相容性良好。两种生胶均具有良好的加工性。
本发明采用的活性剂为氧化锌和硬脂酸，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。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。
本发明采用防老剂RD 1-3份;防老剂4010NA 1-3份；防老剂AW 1-3份；微晶蜡0.5-2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。防老剂AW可以防止橡胶制品由臭氧引起的龟裂，特别适用于动态条件下使用的橡胶制品，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，抵御臭氧引起的龟裂，微晶蜡和防老剂AW用量达到3-4份时，达到最佳防护效果。
本发明采用气相法白炭黑进行促粘补强剂，加入气相法白炭黑能够提高橡胶抗张强度，扯断伸长率，弹性，撕裂强度及耐热性能，其表面含有硅醇基Si-OH，呈酸性会延迟硫化速度，配合Si-69(硅烷偶联剂）对其表面进行改性处理，可以克服其弊端，改善其补强性能。一般在橡胶中加入5-10份白炭黑替代部分炭黑。
本发明采用硫黄1.5-2.5；促进剂CZ 1.2-1.6；促进剂DM 0.3-0.6作为硫化体系。其中促进剂用量为硫黄用量的1-1.25倍时，产品既拥有优良的耐热老化性能，又拥有良好的耐动态疲劳性。
接下来介绍本发明的具体混炼步骤，本方案的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料由以下制备步骤组成：
1）炼胶：
第一步：将SVR-3L天然橡胶在55L橡胶密炼机中塑炼，塑炼温度60-80℃，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4小时；
第二步：将BR9000顺丁橡胶与第一步塑炼好的SVR-3L天然橡胶一起投入至110L橡胶密炼机中混炼，混炼温度80-100℃，混炼时间1.5-2分钟；
第三步：将氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、Si-69加入到第二步的密炼机中，混炼时间1.5-3分钟，混炼温度80-110℃；
第四步：将气相法白炭黑、炭黑N330、炭黑N550和环烷油加入到第三步的密炼机中，混炼时间4-6分钟，混炼温度100-120℃；
第五步：把第四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；
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、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 SVR-3L天然橡胶 80 70 100
2 BR9000顺丁橡胶 20 30 0
3 氧化锌（直接法） 5 4.5 5
4 硬脂酸 1 1.5 2
5 防老剂RD 1.5 1 2
6 防老剂4010NA 2.5 2 1.5
7 防老剂AW 1 1.5 1.5
8 微晶蜡 2 2 2
9 Si-69 1 1 1
10 气相法白炭黑 5 5 5
11 N330炭黑 15 20 10
12 N550炭黑 18 10 25
13 环烷油 10 8 12
14 硫黄 1.8 1.5 2
15 促进剂CZ 1.4 1.4 1.5
16 促进剂DM 0.4 0.4 0.5
实施例1-3中获得的胶料的性能如表2所示。
表2
使用具体实施例1-3的胶料做出的汽车发动机悬挂软垫产品的性能如表3所示。
表3
从表2和表3的结果来看，采用上述实例方案配置原料，橡胶材料耐热氧老化性、耐臭氧老化性得到显著提高，产品的耐老化性、耐疲劳性达到并超越了产品性能要求。
本发明提出的汽车发动机悬挂软垫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）橡胶与金属具有良好的粘接强度；4）产品具有较低的动静比，有利于隔振；5）产品疲劳寿命符合客户的技术要求，疲劳试验前后产品刚度变化小；6）产品耐温性试验后，产品动静刚度变化小；7）、热老化试验后和热老化振动耐久试验后，产品动静刚度变化小，疲劳寿命符合客户要求。
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)

1.一种汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，其特征在于：包括重量份数的主料100份、炭黑25-55份、硫化体系3-4.6份、促粘补强体系5.5-17份、增塑增活剂1-4份、加强剂3-6份、防老剂3-9份、环烷油5-15份；其中所述主料包括天然橡胶70-100份、BR9000顺丁橡胶0-30份；所述天然橡胶牌号为SVR-3L天然橡胶；所述炭黑包括10-25份的炭黑N330和15-30份的炭黑N550。
2.根据权利要求1所述的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，其特征在于：所述促粘补强体系包括0.5-2份的Si-69以及5-15份的气相法白炭黑。
3.根据权利要求1所述的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，其特征在于：所述硫化体系包括硫黄1.5-2.5份；促进剂CZ 1.2-1.6份；促进剂DM 0.3-0.6份。
4.根据权利要求1所述的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，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；防老剂AW 1-3份。
5.根据权利要求1-4中任一所述的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，其特征在于：所述加强剂为氧化锌。
6.根据权利要求1-4中任一所述的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，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中任一所述的汽车发动机悬挂软垫橡胶配制原料，其特征在于：还包括抗裂剂，所述抗裂剂为微晶蜡。
8.一种汽车发动机悬挂软垫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SVR-3L天然橡胶70-100份；BR9000顺丁橡胶0-30份；氧化锌3-6份;硬脂酸1-4份；防老剂RD 1-3份；防老剂4010NA 1-3份；防老剂AW 1-3份；微晶蜡0.5-2份；Si-69 0.5-2份;气相法白炭黑5-15份；炭黑N330 10-25份；炭黑N550 15-30份；环烷油5-15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1.5-2.5份；促进剂CZ 1.2-1.6份；促进剂DM 0.3-0.6份。
9.根据权利要求8所述的汽车发动机悬挂软垫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：天然橡胶的塑练，所述天然橡胶的塑练步骤系将SVR-3L天然橡胶在55L橡胶密炼机中塑炼，塑炼温度60-80℃，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，然后将辊距调至3-4mm，左右割刀各三次，打卷停放4小时；
步骤A2：主料混炼步骤，所述主料混炼步骤系将BR9000顺丁橡胶步骤A1塑炼好的SVR-3L天然橡胶一起投入至110L橡胶密炼机中混炼，混炼温度80-100℃，混炼时间1.5-2分钟；
步骤A3：强化剂混炼步骤，所述强化剂混炼步骤系将氧化锌、硬脂酸、防老剂、微晶蜡、Si-69加入步骤A2的密炼机中，混炼时间1.5-3分钟，混炼温度80-110℃；
步骤A4：胶料处理步骤，所述胶料处理步骤系将步骤A3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所述的汽车发动机悬挂软垫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磺、促进剂CZ 、促进剂DM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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