CN107189238A - 一种用于汽车水管的新型橡胶组合物、制备方法及其制品 - Google Patents

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Abstract

本发明属人造橡胶技术领域，特别是一种用于汽车水管的新型橡胶组合物、制备方法及其制品，所述组合物包括三元乙丙橡胶：100份、炭黑：80～125份、硅酸盐：0～60份、碳酸钙：0～60份、硫化剂：3～8份、增塑剂：40～70份、防老剂：1～3份。其优点在于，具备良好的挺性，保证了优良的挤出工艺，避免了在挤出过程和裁管过程中造成的胶管塌瘪现象，提高了产品外观及尺寸稳定性；本发明橡胶组合物不仅具备优秀的耐低温、耐液体、耐老化性能，同时具有稳定的收缩性，低成本，无喷霜等特点，对于满足水管技术要求和优化胶管生产工艺都有很强的实用性。

Description

一种用于汽车水管的新型橡胶组合物、制备方法及其制品
技术领域
本发明属人造橡胶技术领域，涉及一种用于汽车水管的新型橡胶组合物、制备方法及其制品。
背景技术
目前市场上的水管产品在生产过程中往往存在挺性不够、收缩率太大，给生产过程带来了很多麻烦，严重影响到生产效率和产品的合格率。管坯挺性不够很容易在裁管工序造成裁切处出现粘连、塌陷甚至在裁切动作时由于裁刀与管坯截面的摩擦造成加强层与胶皮的脱层；另外从挤出机口型挤出胶料时一般都会出现膨胀，这种口型膨胀与长度方向的挤出收缩量成正比，控制这一性能对胶管最终的尺寸是很关键的，通常挤出收缩和口型膨胀应保持最小，因为低收缩率可使产品变化较小，避免产品质量波动大，产品圆度及规格精度的不易控制性。且产品在使用过程中，经常会出现外观喷霜现象，造成多次退货需要进行二次处理，在能源、经济效益和生产效率等方面造成不少损失。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于汽车水管的新型橡胶组合物、制备方法及其制品，满足耐老化、耐3#油、耐冷却液、耐低温、耐臭氧等要求的同时，使胶料具备高挺性、低收缩、低成本、无喷霜的特点，提高生产工艺性，减小挤出收缩和口型膨胀，避免出管、裁管及停放过程中造成的胶管塌瘪现象。
本发明公开了用于一种汽车水管的新型橡胶组合物，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶：100份、炭黑：80～125份、硅酸盐：0～60份、碳酸钙：0～60份、硫化剂：3～8份、增塑剂：40～70份、防老剂：1～3份。
优选的，所述用于汽车水管的新型橡胶组合物，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶：100份、炭黑：90～120份、硅酸盐：20～60份、碳酸钙：20～60份、硫化剂：5～8份、增塑剂：40～65份、防老剂：2～3份。
进一步地，所述三元乙丙橡胶为第一EPDM和第二EPDM中的一种或两种的混合；以重量份数计，第一EPDM包括基于所述第一EPDM的总重量，含量为50～60％的乙烯，第二EPDM包括基于所述第二EPDM的总重量，含量为60～70重量％的乙烯。
进一步地，所述第一EPDM与所述第二EPDM之间的重量比为2：8～9：1。
进一步地，所述防老剂为防老剂RD、防老剂FR中的一种或两种混合。
优选的，防老剂采用防老剂RD、防老剂FR的混合，所述的防老剂RD、防老剂FR的重量比为2：1～1.5。
进一步地，所述炭黑采用高耐磨炉黑N330、快压出炭黑N550、喷雾炭黑、N990、N774任意一种或者几种的任意比例混合物。
进一步地，所述硫化剂包括硫磺、促进剂二丁基二硫代氨基甲酸锌BZ、N-环己烷-2-苯并噻唑基次磺酰胺CZ、四硫化双戊亚甲基秋兰姆DPTT、二硫化-N,N’-二己内酰胺DTDC-80、二硫化四乙基秋兰姆TETD、4，4’-二硫化二吗啡啉DTDM，四苄基二硫代秋兰姆TBZTD-70中至少一种或几种的任意比例混合物。
进一步地，按重量份数计，所述硅酸盐包括纳米硅酸盐：0～60份，碳酸钙：0～60份。
进一步地，所述增塑剂采用石蜡基油系列KH150BS。
进一步地，本发明还公开了用于汽车水管的新型橡胶组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、取配方量的三元乙丙橡胶、防老剂、氧化锌、硬脂酸、纳米硅酸盐和碳酸钙加入密炼机进行捏炼1～2min；
步骤2、向上述混合物中加入炭黑和增塑剂，捏炼2～3min；
步骤3、密炼机中混合物温度增加到90～95℃时加入硫化剂，捏炼1～2min，体系温度达到115～120℃时排胶；
步骤4、为保证胶料混炼均匀，从密炼机中排出的混炼胶需要在开炼机上进行翻胶，翻胶时间不少于120秒，翻胶后将混炼胶出成一定宽度的条片经防粘液、干燥、停放24h后即可用于产品的制备。
进一步地，硫化的方法包括：平板硫化、水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化、热空气硫化中至少一种；其中
平板硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：10～30min；
水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：20～60min，硫化压力为12～15MPa；
热空气硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：20～60min。
进一步地，本发明还公开了一种用于汽车水管的新型橡胶制品，包括所述用于汽车水管的新型橡胶组合物，所述用于汽车水管的新型橡胶制品还包括填料，以重量分数计，所述填料添加量为140～210份，含胶率在20％～30％。
本发明选用乙烯含量分别为50～60％和60～70％且高门尼的三元乙丙橡胶，可以使胶料不仅具有良好的加工性和硫化胶性能，而且挺性好，易填充。
本发明选用高耐磨炉黑N330、快压出炭黑N550、喷雾炭黑、N990、N774任意一种或者几种的混合物配合一定比例的纳米硅酸盐和碳酸钙为补强填充剂，可以赋予胶料优越的挺性、良好的挤出收缩性，并使胶料保持较好的物理机械性能，同时加工性能优越。
本发明选用石蜡基油系列KH150BS为增塑剂，与三元乙丙橡胶相容性好，气味较小，可以改善胶料的加工性能和耐寒性能。
本发明通过加入防老剂FR和防老剂RD并用，使胶料具有良好的耐热老化性能。
本发明的硫化体系采用硫磺、促进剂二丁基二硫代氨基甲酸锌BZ、N-环己烷-2-苯并噻唑基次磺酰胺CZ、四硫化双戊亚甲基秋兰姆DPTT、二硫化-N,N’-二己内酰胺DTDC-80、二硫化四乙基秋兰姆TETD、4，4’-二硫化二吗啡啉DTDM，四苄基二硫代秋兰姆TBZTD-70中至少一种或几种按一定比例组合，可以显著改善胶料的硫化胶性能，保证硫化胶的挺性，使胶管硫化过程中定型稳定性好且无喷霜。
本发明的有益效果在于：本发明橡胶组合物不仅具备优秀的耐低温、耐液体、耐老化性能，同时具有高挺性、稳定的收缩性，低成本，无喷霜等特点，对于满足水管技术要求和优化胶管生产工艺都有很强的实用性。
附图说明
图1为普通胶料制品存放6个月外观。
图2为本发明胶料制品存放10个月外观。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术实施例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例
下面结合具体实例对本发明的技术方案做进一步说明。
表1 实施例1-5硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的原料组分及其配比
原料组分(单位：g) 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
第一EPDM 20 30 40 70 70
第二EPDM 80 70 60 30 30
氧化锌 5 5 5 5 5
硬脂酸 1 1 1 2 2
硫磺 0.5 0.5 0.5 1 0.5
硫化剂TETD 1 0 0 0 0
促进剂TBzTD-70 1 1.5 1.5 1 1.5
DPTT 0 1 1 1 1
促进剂CZ 1 1 1 1 1
DTDM 0 0 1.5 0 1.5
DTDC-80 1.5 1.5 0 0 0
促进剂BZ 1 1.5 1.5 1.5 1.5
助交联剂TAIC 1 1 1 1 1
防老剂RD 2 2 2 2 2
防老剂FR 1 1 1 1 1
N330炭黑 60 40 40 50 50
快压出炭黑 50 50 50 50 50
碳酸钙 30 40 50 50 50
纳米硅酸盐 40 50 50 50 50
KH150BS 40 50 55 60 60
合计 336 347 362 376.5 377
按照表1所示的配比称取原料组分，并对原料进行混炼加工，包括以下步骤：
将配方量的三元乙丙橡胶投入密炼机塑炼1～2min；再依次加入配方量的氧化锌、硬脂酸和防老剂混炼1～2min；然后加入配方量的炭黑和石蜡油混炼2～3min；之后再加入配方量的硫磺和促进剂，胶料温度控制在80～95℃，混炼1～2min，待密炼机温度升至110℃时排胶，移至开放式炼胶机进行薄通出片，静置16小时后，获得三元乙丙橡胶材料；
将处理后的三元乙丙橡胶材料放于平板硫化机中进行硫化，硫化温度150℃，硫化时间30min，制得硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物。
为了进一步阐述本发明的有益效果，本发明使用现有技术进行了对比：
对比例
本发明公开了用于汽车水管的新型橡胶组合物，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶：100份、氧化锌：15份、硬脂酸：1.5份、防老剂：1.5份、炭黑N550：70份、硫磺：0.5份、促进剂DTDM：0.8份、促进剂CZ：1.5份、石蜡油：40份。
制得的橡胶制品按照标准《GB/T 531.1-2008》、《GB/T 528-2009》、《GB/T3512-2014》、《GB/T 7759.1-2014》进行试验，结果如表2所示。
表2 实施例1-5及对比例制得的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的性能参数
实施例3的挤出膨胀率为：10.3％，而一般该类水管用混炼胶的挤出膨胀率在17％-18％，相比普通混炼胶的挤出膨胀率大约下降40％；
对实施例3挤出内外径分别为16*24水管的收缩性跟踪数据如下表：
表3 实施例3制得的硫磺硫化三元乙丙橡胶组合物的收缩性数据表
从附图1-2的对比可以看出，本发明产品相对普通胶料制作的制品：
普通胶料制作的制品停放6个月后出现喷霜现象。
本发明胶料制品：停放10个月后无喷霜现象。
由上述实施例可看出，本发明橡胶组合物耐老化、耐3#油、耐冷却液、耐低温、耐臭氧，同时具备高挺性、低收缩、低成本、无喷霜的特点，减小了挤出收缩和口型膨胀，避免了出管、裁管及停放过程中造成的胶管塌瘪现象。
以上所述仅是本发明的优先实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，包括如下组分，其各组分按如下重量份数配制：
三元乙丙橡胶：100份、炭黑：80～125份、硅酸盐：0～60份、碳酸钙：0～60份、硫化剂：3～8份、增塑剂：40～70份、防老剂：1～3份。
2.如权利要求1所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，包括如下组分，其各组分按如下重量份数配制：三元乙丙橡胶：100份、炭黑：90～120份、硅酸盐：20～60份、碳酸钙：20～60份、硫化剂：5～8份、增塑剂：40～65份、防老剂：2～3份。
3.如权利要求1所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，所述三元乙丙橡胶为第一EPDM和第二EPDM中的一种或两种的混合；以重量份数计，第一EPDM包括基于所述第一EPDM的总重量，含量为50～60％的乙烯，第二EPDM包括基于所述第二EPDM的总重量，含量为60～70重量％的乙烯。
4.如权利要求3所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，所述第一EPDM与所述第二EPDM之间的重量比为2：8～9：1。
5.如权利要求1所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为防老剂RD、防老剂FR中的一种或两种混合。
6.如权利要求5所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂采用防老剂RD、防老剂FR的混合，所述的防老剂RD、防老剂FR的重量比为2：1～1.5。
7.如权利要求1所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑采用高耐磨炉黑N330、快压出炭黑N550、喷雾炭黑、N990、N774任意一种或者几种的任意比例混合物；
所述硫化剂包括硫磺、促进剂二丁基二硫代氨基甲酸锌BZ、N-环己烷-2-苯并噻唑基次磺酰胺CZ、四硫化双戊亚甲基秋兰姆DPTT、二硫化-N,N’-二己内酰胺DTDC-80、二硫化四乙基秋兰姆TETD、4，4’-二硫化二吗啡啉DTDM，四苄基二硫代秋兰姆TBZTD-70中至少一种或几种的任意比例混合物；
按重量份数计，所述硅酸盐包括纳米硅酸盐：0～60份，碳酸钙：0～60份；
所述增塑剂采用石蜡基油系列KH150BS。
8.一种用于汽车水管的新型橡胶组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、取配方量的三元乙丙橡胶、防老剂、氧化锌、硬脂酸、纳米硅酸盐和碳酸钙加入密炼机进行捏炼1～2min；
步骤2、向上述混合物中加入炭黑和增塑剂，捏炼2～3min；
步骤3、密炼机中混合物温度增加到90～95℃时加入硫化剂，捏炼1～2min，体系温度达到115～120℃时排胶；
步骤4、为保证胶料混炼均匀，从密炼机中排出的混炼胶需要在开炼机上进行翻胶，翻胶时间不少于120秒，翻胶后将混炼胶出成一定宽度的条片经防粘液、干燥、停放24h后即可用于产品的制备。
9.如权利要求8所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物的制备方法，其特征在于，硫化的方法包括：平板硫化、水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化、热空气硫化中至少一种；其中
平板硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：10～30min；
水蒸汽包布硫化、包塑(TPX)硫化或者裸硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：20～60min，硫化压力为12～15MPa；
热空气硫化：硫化温度：150～170℃，硫化时间：20～60min。
10.一种用于汽车水管的新型橡胶制品，其特征在于，使用了如权利要求1-7任意一项所述的用于汽车水管的新型橡胶组合物，所述新型橡胶制品还包括填料，以重量分数计，所述填料添加量为140～210份，含胶率在20％～30％。
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