CN107163415A - 一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料由以下组分组成：EPDM生胶，碳黑，氧化锌，硬脂酸，轻质碳酸钙，白油，聚乙二醇，氧化钙，硫化体系，微孔发泡剂。本发明还提供该汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料的制备方法。其优点表现在：使用微孔发泡剂后，产品的密度下降10％以上，满足汽车轻量化和节能减耗对密封条重量的要求，并且无化学反应，无气味，无VOC，无污染。

Description

一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体地说，是一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法。
背景技术
近年来，汽车的环保技术不断发展，对汽车的轻量化和节能减排要求越来越高。汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化的主要途径有(1)汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量；(2)采用轻质材料，如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或炭纤维复合材料等；(3)采用计算机进行结构设计，如采用有限元分析、局部加强设计等；(4)采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。其中，当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。而本发明的生产成果可以降低密封条的重量和成本，满足汽车轻量化和节能降耗的要求，符合时代的发展。
中国专利文献CN106009320A公开了EPDM高分子发泡车灯密封圈材料，由以下质量百分比的原料制得：三元乙丙橡胶30～60％、活性剂1～5％、补强剂20～50％、软化剂14～47％、硫化剂1～5％、发泡剂1～5％。中国专利文献CN104945746A公开了一种环保型防火门窗用弹性橡胶密封条，按照质量份数的配方为：三元乙丙橡胶(EPDM)25-58.5份，炭黑5-8份，阻燃剂8-10份，石蜡油5-15份，填充剂10-15份，硫化剂1-3份，促进剂1-2份，热塑性弹性体5-10份，发泡剂2.5-4份，氧化锌3-6份，硫磺1-2份。中国专利文献CN105462086A公开了一种低气味低VOC的微发泡密封胶条，包括以下质量份数的原材料：EPDM生胶为100份、炭黑为160-180份、轻钙为40-60份、石蜡油为70-90份、氧化锌为6-8份、硬脂酸为1-2份、表面活性剂PEG-4000为1-2份、吸湿剂为8-10份、硫磺粉为1.5-2份、促进剂TMTD为0.5-1份、促进剂NA-22为0.5-1份、促进剂DM为1-1.5份、促进剂ZDBC为1.5-2份、物理发泡剂0-3份。但是关于本发明的一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料。
本发明的再一目的是，提供一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料由以下重量份的组分制成：EPDM生胶：100份，碳黑：120～150份，氧化锌：5份，硬脂酸：1～1.5份，轻质碳酸钙：40～60份，白油：60～80份，聚乙二醇：1～3份，氧化钙：1～3份，硫化体系：3.5～5份，微孔发泡剂：3～5份。
所述的碳黑型号为N550。
所述的聚乙二醇为PEG4000。
所述的微孔发泡剂为物理微孔发泡剂，所述的微孔发泡剂的活性成分由受热汽化膨胀的异丁烷、热塑性聚丙烯酸酯、白炭黑组成。
所述的微孔发泡剂的活性成分由受热汽化膨胀的10％异丁烷、80％热塑性聚丙烯酸酯、10％白炭黑组成。
所述的微孔发泡剂在膨胀前的粒径为10～20μm，加热膨胀后的粒径为40～100μm。
所述的硫化体系为硫磺粉：促进剂NR＝5：1。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)按照配比称取各组分
(2)进行胶料混炼工艺
一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为145-155℃，出片，冷却，停放；二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm；
(3)进行挤出硫化工艺
先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在60-75℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃；然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在200-240℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃；再通过热空气，热空气温度控制在200-240℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃；最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在200-240℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
本发明优点在于：
1、本发明的一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料可以达到产品的密度下降10％以上，降低密封条比重，实现密封条轻量化，并富有可压缩性和高弹性。
2、本发明的一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法可以满足汽车轻量化和节能减耗对密封条重量的要求。
3、本发明的一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法可以降低生产成本，且无化学反应，无气味，无VOC，无污染。
附图说明
附图1是本发明一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料及制备方法的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。
本发明的微孔发泡剂的活性成分(约65％)是由受热汽化膨胀的异丁烷10％+热塑性聚丙烯酸酯80％+白炭黑10％组成。在硫化温度下，有效成分聚丙烯酸酯外壳在108-113℃时热塑性软化，随着内部异丁烷的汽化膨胀而一起膨胀，当温度达到140-150℃时，汽化膨胀达到最大化，热塑性外壳聚丙烯酸
酯保持外壳完好不破裂。本发明的微孔发泡剂用于EPDM实心密封条有很高硬弹性，发泡的微孔体很容易压缩，压力释放后，很容易恢复到原来的体积，并可以承受往复压缩/释压而保持微孔体完好不破裂，从而保持密封条的微孔耐久性。不影响硫化活性和硫化程度，密封条表面无瑕疵斑点，也不会影响胶料与钢带板筋之间的附着力。
本发明实施例和对比例所使用的硫化体系：硫磺粉：促进剂NR＝5：1。
实施例1
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为145℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在60℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在200℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在200℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在200℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
实施例2
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为145℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在60℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在200℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在200℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在200℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
实施例3
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
实施例4
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为152℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在230℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在230℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在230℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
实施例5
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为148℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在65℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在210℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在210℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在210℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
对比例1
组分 重量份
EPDM生胶 100
N550碳黑 140
氧化锌 5
硬脂酸 1.3
轻质碳酸钙 45
白油 70
聚乙二醇PEG4000 3
氧化钙 2
硫化体系 4.5
微孔发泡剂 7
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
对比例2
组分 重量份
EPDM生胶 100
N550碳黑 140
氧化锌 5
硬脂酸 1.3
轻质碳酸钙 45
白油 70
聚乙二醇PEG4000 3
氧化钙 2
硫化体系 4.5
微孔发泡剂 2
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm，防止破坏微孔发泡剂分子结构。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
对比例3
组分 重量份
EPDM生胶 100
N550碳黑 140
氧化锌 5
硬脂酸 1.3
轻质碳酸钙 45
白油 70
聚乙二醇PEG4000 3
氧化钙 2
硫化体系 4.5
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
对比例4
组分 重量份
EPDM生胶 100
N550碳黑 140
氧化锌 5
硬脂酸 1.3
轻质碳酸钙 45
白油 70
聚乙二醇PEG4000 3
氧化钙 2
硫化体系 4.5
发泡剂ADC 4.5
第一步，按照配比称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、发泡剂ADC混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
对比例5
组分 重量份
EPDM生胶 100
N550碳黑 140
氧化锌 5
硬脂酸 1.3
轻质碳酸钙 45
白油 70
聚乙二醇PEG4000 3
氧化钙 2
硫化体系 4.5
微孔发泡剂 4.5
第一步，按照上述配方称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在110-120℃，薄通时辊距为1-1.5mm。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
对比例6
组分 重量份
EPDM生胶 100
N550碳黑 140
氧化锌 5
硬脂酸 1.3
轻质碳酸钙 45
白油 70
聚乙二醇PEG4000 3
氧化钙 2
硫化体系 4.5
微孔发泡剂 4.5
第一步，按照上述配方称取各组分。
第二步，进行胶料混炼工艺。一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为150℃，出片，冷却，停放。二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为0.6～0.7mm。
第三步，进行挤出硫化工艺。先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在70℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃。然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在220℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃。再通过热空气，热空气温度控制在220℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃。最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在220℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
实施例6
将实施例1-5、对比例1-4的产品进行分析。
组别 密度(kg/m3) 相对密度* 邵尔硬度 冲击回弹(％)
实施例1 3.52 0.76 25 54
实施例2 3.52 0.76 28 56
实施例3 3.46 0.75 27 54
实施例4 3.49 0.75 28 55
实施例5 3.49 0.75 30 56
对比例1 4.12 0.89 41 59
对比例2 4.03 0.87 40 61
对比例3 4.63 1.00 47 63
对比例4 3.96 0.85 38 59
对比例5 4.21 0.91 41 61
对比例6 4.17 0.90 42 61
*相对密度以对比例3作为参照。
从上述实验结果可以看出本发明可以达到产品密度下降10％以上。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，其特征在于，所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料由以下重量份的组分制成：EPDM生胶：100份，碳黑：120～150份，氧化锌：5份，硬脂酸：1～1.5份，轻质碳酸钙：40～60份，白油：60～80份，聚乙二醇：1～3份，氧化钙：1～3份，硫化体系：3.5～5份，微孔发泡剂：3～5份。
2.根据权利要求1所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，其特征在于，所述的碳黑型号为N550。
3.根据权利要求1所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，其特征在于，所述的聚乙二醇为PEG4000。
4.根据权利要求1所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，其特征在于，所述的微孔发泡剂为物理微孔发泡剂，所述的微孔发泡剂的活性成分由受热汽化膨胀的异丁烷、热塑性聚丙烯酸酯、白炭黑组成。
5.根据权利要求4所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，其特征在于，所述的微孔发泡剂的活性成分由受热汽化膨胀的10％异丁烷、80％热塑性聚丙烯酸酯、10％白炭黑组成。
6.根据权利要求4所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料，其特征在于，所述的微孔发泡剂在膨胀前的粒径为10～20μm，加热膨胀后的粒径为40～100μm。
7.根据权利要求1所述的，其特征在于，所述的硫化体系为硫磺粉：促进剂NR＝5：1。
8.根据权利要求1-7任一项所述的汽车天窗密封条密实胶微孔发泡胶料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)按照配比称取各组分
(2)进行胶料混炼工艺
一段混炼：先将EPDM生胶加压混炼后，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇、碳黑、轻质碳酸钙、白油混炼均匀后排胶，排胶温度为145-155℃，出片，冷却，停放；二段混炼：将停放24小时后的一段胶先混炼，然后加入氧化钙、硫化体系、微孔发泡剂混炼，排胶温度控制在100℃以下，薄通时辊距为1-1.5mm；
(3)进行挤出硫化工艺
先将产品通过挤出机，挤出机温度控制在60-75℃，挤出机出口胶料温度控制在70-90℃；然后通过微波热空气，微波热空气温度控制在200-240℃，微波热空气出口胶料温度控制在130-140℃；再通过热空气，热空气温度控制在200-240℃，热空气出口胶料温度控制在220-230℃；最后通过第二个热空气，第二个热空气温度控制在200-240℃，第二个热空气出口胶料温度控制在210-220℃。
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