CN107353451A - 一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶50‑70份、聚降冰片烯橡胶20‑30份、丁腈橡胶60‑100份、离子液体改性埃洛石15‑35份、环烷油20‑40份、增粘树脂10‑15份、氧化锌3‑8份、玉米淀粉10‑20份、石蜡2‑3份、防老剂1‑2份、硫化剂1‑5份、加工助剂8‑20份，本发明还公开了一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料的制备方法。本发明以甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶和丁腈橡胶配合共混，控制三者特定的用量配比保证了橡胶材料的耐油、减震性能和机械强度，加入离子液体改性埃洛石、增粘树脂和玉米淀粉大幅提高了阻尼性能，制备工艺科学合理，降低了生产成本，有利于产业化生产。

Description

一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车衬套用橡胶材料技术领域，尤其涉及一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料及其制备方法。
背景技术
随着现代汽车工业的快速发展，通过在悬架系统中引入橡胶-金属衬套(简称为橡胶衬套)，一方面可以避免因为直接的刚性连接所造成的悬架部件的相互运动干涉，另一方面可以衰减来自路面的冲击和振动,即保证适当的橡胶衬套刚度特性可以较好协调车辆操纵稳定性与乘坐舒适性之间既矛盾又统一的关系。
现代轿车悬架中大量采用橡胶衬套等柔性连接开满足车辆减震降噪的需求，在我国橡胶衬套的应用很广泛，针对其性能的研究也有很多，但是随着人们对于生活质量要求的提高，对汽车性能尤其是对于减震、减噪隔音等阻尼特性的要求逐步提高，目前市售的橡胶衬套无法很好地满足消费者这方面的需求。因此，提高衬套用橡胶材料的减震和阻尼性能成为本领域人员急需解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料及其制备方法，以以甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶和丁腈橡胶为母体，加入离子液体改性埃洛石、增粘树脂、玉米淀粉及其他组分配合使用，提高了橡胶衬套的阻尼系数、阻尼温域，综合性能优异，制备工艺易控，节约成本。
本发明提出的一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶50-70份、聚降冰片烯橡胶20-30份、丁腈橡胶60-100份、离子液体改性埃洛石15-35份、环烷油20-40份、增粘树脂10-15份、氧化锌3-8份、玉米淀粉10-20份、石蜡2-3份、防老剂1-2份、硫化剂1-5份、加工助剂8-20份。
在具体实施例中，甲基乙烯基硅橡胶的重量份可以为55、60、65、68；聚降冰片烯橡胶的重量份可以为22、24、25、26、28；丁腈橡胶的重量份可以为65、70、80、85、90、95；离子液体改性埃洛石的重量份可以为17、20、22、25、29、30、33；环烷油的重量份可以为22、25、28、30、34、36、38；增粘树脂的重量份可以为11、12、13、14；氧化锌的重量份可以为3.5、4、5、5.5、6、7、7.5；玉米淀粉的重量份可以为12、14、15、16、18；石蜡的重量份可以为2.2、2.5、2.8；防老剂1的重量份可以为1.2、1.5、1.8；硫化剂的重量份可以为1.5、2、2.5、3、4、4.5；加工助剂的重量份可以为9、10、12、15、17、19。
优选地，丁腈橡胶中丙烯晴含量为31-38％。
优选地，离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取1-3份离子液体分散在乙醇溶液中，加入50-100份埃洛石，搅拌均匀，在温度为40-50℃下超声1-2h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
优选地，离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为咪唑类阳离子。
优选地，有机阳离子为1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子中的一种。
优选地，无机阴离子为BF4 -、Cl-、Br-、PF6 -中的一种。
优选地，防老剂为防老剂4010、防老剂4040、防老剂H、防老剂OD中的一种或两种以上混合物。
优选地，硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成。
优选地，硫化剂为过氧化物，硫化助剂为氰酸酯类、二乙烯苯类或丙烯酸酯类。
优选地，加工助剂为抗氧剂、稳定剂、润滑剂中的一种或者两种以上的混合物。
优选地，抗氧剂为十二碳醇酯、十六碳醇酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三癸酯、十八碳醇酯中的一种或两种以上混合物。
优选地，稳定剂为受阻酚稳定剂和/或亚磷酸酯稳定剂。
优选地，润滑剂为PE蜡、二甲基硅油、乙撑双油酸酰胺中的一种或两种以上混合物。
本发明提出的一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为30-55℃，混炼时间为10-25min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-270℃，螺杆转速为300-350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料。
优选地，双螺杆挤出机首先升温到220-230℃，保温1-2h；再升温到240-250℃，保温1-2h；再升温到260-270℃，保温2-3h。
本发明以甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶和丁腈橡胶配合共混，控制三者特定的用量配比保证了橡胶材料的耐油、减震性能和机械强度，利用离子液体与埃洛石相互作用，对埃洛石表面性质进行改性得到离子液体改性埃洛石，降低了埃洛石的比较表面积和空隙，提高了橡胶材料的力学性能，拉伸和抗撕裂强度都有所提高，离子液体改性埃洛石、增粘树脂和玉米淀粉配合作用，保证了橡胶体系交联度适中，埃洛石中增强纤维结构保证共混橡胶的合适硬度，同时降低了弹性模量，使制品尤其在高温条件下依然保持高阻尼、减震效果，增强了内转化性能，大幅提高了阻隔、减少或屏蔽震动的效果；氧化锌和离子液体改性埃洛石搭配使用，大大增强了补强填充效果，减少了填料和补强剂的使用量，在节约生产成本的同时保证了橡胶材料的力学性能，石蜡与防老剂配合大大增强了硫化胶的防老效果，延长使用寿命；以过氧化物为硫化剂并搭配硫化助剂提高硫化效果，同时加入抗氧剂、稳定剂、润滑剂作为加工助剂，进一步提高了橡胶材料的综合性能；本发明制备过程采用合理的硫化技术，使各组分混合更加均匀，有效控制交联程度，并且使用逐步升温的加工工艺，使得共混过程反应更加充分，共混物中的橡胶相粒径更小，分布更均匀，以此避免橡胶材料过度硫化，工艺与配方搭配科学合理，有效解决了现有技术中减震效果差、阻尼系数低的技术问题。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶50份、聚降冰片烯橡胶30份、丁腈橡胶60份、离子液体改性埃洛石15份、环烷油20份、增粘树脂10份、氧化锌8份、玉米淀粉20份、石蜡3份、防老剂2份、硫化剂1份、加工助剂20份。
实施例2
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶70份、聚降冰片烯橡胶20份、丁腈橡胶100份、离子液体改性埃洛石35份、环烷油40份、增粘树脂15份、氧化锌3份、玉米淀粉10份、石蜡2份、防老剂2份、硫化剂5份、加工助剂8份。
实施例3
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶80份、离子液体改性埃洛石25份、环烷油30份、增粘树脂12份、氧化锌5份、玉米淀粉15份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂3份、加工助剂15份；
其中，丁腈橡胶中丙烯晴含量为31％；
离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取3份离子液体分散在乙醇溶液中，加入100份埃洛石，搅拌均匀，在温度为40℃下超声1h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
实施例4
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶90份、离子液体改性埃洛石30份、环烷油35份、增粘树脂12份、氧化锌6份、玉米淀粉18份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
其中，丁腈橡胶中丙烯晴含量为38％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为咪唑类阳离子；
离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取1份离子液体分散在乙醇溶液中，加入50份埃洛石，搅拌均匀，在温度为50℃下超声2h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
实施例5
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶90份、离子液体改性埃洛石30份、环烷油35份、增粘树脂12份、氧化锌6份、玉米淀粉18份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
其中，丁腈橡胶中丙烯晴含量为35％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为PF6 -；防老剂为防老剂4010；硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成，加工助剂为抗氧剂、稳定剂、润滑剂；
离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取2份离子液体分散在乙醇溶液中，加入75份埃洛石，搅拌均匀，在温度为45℃下超声1.5h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料由如下步骤获得：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为30℃，混炼时间为25min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-270℃，螺杆转速为300r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料。
实施例6
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶90份、离子液体改性埃洛石30份、环烷油35份、增粘树脂12份、氧化锌6份、玉米淀粉18份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
其中，丁腈橡胶中丙烯晴含量为35％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为BF4 -；防老剂为防老剂4040和防老剂H；硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成，硫化剂为过氧化物，硫化助剂为氰酸酯类；加工助剂为十二碳醇酯、受阻酚稳定剂、PE蜡；
离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取2份离子液体分散在乙醇溶液中，加入75份埃洛石，搅拌均匀，在温度为45℃下超声1.5h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料由如下步骤获得：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为55℃，混炼时间为10min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-270℃，螺杆转速为300r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料；其中双螺杆挤出机首先升温到220℃，保温2h；再升温到240℃，保温2h；再升温到270℃，保温2h。
实施例7
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶90份、离子液体改性埃洛石30份、环烷油35份、增粘树脂12份、氧化锌6份、玉米淀粉18份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
其中，丁腈橡胶中丙烯晴含量为35％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为BF4 -；防老剂为防老剂4040、防老剂H和防老剂OD；硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成，硫化剂为过氧化物，硫化助剂为二乙烯苯类；加工助剂为十二碳醇酯、十六碳醇酯、受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、PE蜡、二甲基硅油；
离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取2份离子液体分散在乙醇溶液中，加入75份埃洛石，搅拌均匀，在温度为45℃下超声1.5h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料由如下步骤获得：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为40℃，混炼时间为20min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为230-270℃，螺杆转速为350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料；其中双螺杆挤出机首先升温到230℃，保温1h；再升温到250℃，保温1h；再升温到270℃，保温2h。
实施例8
一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶90份、离子液体改性埃洛石30份、环烷油35份、增粘树脂12份、氧化锌6份、玉米淀粉18份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
其中，丁腈橡胶中丙烯晴含量为35％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为BF4 -；防老剂为防老剂4040、防老剂H和防老剂OD；硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成，硫化剂为过氧化物，硫化助剂为二乙烯苯类；加工助剂为十二碳醇酯、十六碳醇酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸酯稳定剂、PE蜡、二甲基硅油、乙撑双油酸酰胺；
离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取2份离子液体分散在乙醇溶液中，加入75份埃洛石，搅拌均匀，在温度为45℃下超声1.5h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料由如下步骤获得：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为45℃，混炼时间为15min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-260℃，螺杆转速为320r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料；其中双螺杆挤出机首先升温到220℃，保温2h；再升温到250℃，保温1h；再升温到260℃，保温3h。
对照例1
一种汽车悬架衬套用橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、聚降冰片烯橡胶25份、丁腈橡胶90份、环烷油35份、增粘树脂12份、氧化锌6份、玉米淀粉18份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
汽车悬架衬套用橡胶材料由如下步骤获得：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为45℃，混炼时间为15min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-260℃，螺杆转速为320r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料。
对照例2
一种汽车悬架衬套用橡胶材料，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶60份、丁腈橡胶90份、聚降冰片烯橡胶25份、环烷油35份、氧化锌6份、石蜡2.5份、防老剂1.5份、硫化剂4份、加工助剂18份；
汽车悬架衬套用橡胶材料由如下步骤获得：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为45℃，混炼时间为15min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-260℃，螺杆转速为320r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料。
将上述实施例6-8所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料和对照例1-2所述的汽车悬架衬套用橡胶材料进行性能测试，结果如下所示：
从性能测试结果可以看出，本发明采用本发明以甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶和丁腈橡胶配合共混，控制三者特定的用量配比保证了橡胶材料的减震性能和机械强度，常温下阻尼系数超过了0.5，阻尼温域最大可为-55～32℃，保证了橡胶成套具备良好的减震缓冲功能，离子液体改性埃洛石提高了橡胶材料的拉伸和抗撕裂强度，保证一定机械强度的同时复合弹性的需求，满足了汽车悬架衬套的实际使用需求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，其原料按重量份包括：甲基乙烯基硅橡胶50-70份、聚降冰片烯橡胶20-30份、丁腈橡胶60-100份、离子液体改性埃洛石15-35份、环烷油20-40份、增粘树脂10-15份、氧化锌3-8份、玉米淀粉10-20份、石蜡2-3份、防老剂1-2份、硫化剂1-5份、加工助剂8-20份。
2.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，丁腈橡胶中丙烯晴含量为31-38％。
3.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，离子液体改性埃洛石的制备过程包括：按重量份称取1-3份离子液体分散在乙醇溶液中，加入50-100份埃洛石，搅拌均匀，在温度为40-50℃下超声1-2h，干燥后得到离子液体改性埃洛石。
4.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为咪唑类阳离子。
5.根据权利要求4任一项所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，有机阳离子为1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子中的一种；优选地，无机阴离子为BF4 -、Cl-、Br-、PF6 -中的一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，防老剂为防老剂4010、防老剂4040、防老剂H、防老剂OD中的一种或两种以上混合物。
7.根据权利要求1-4任一项所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，硫化剂是由硫化剂和硫化助剂组成；优选地，硫化剂为过氧化物，硫化助剂为氰酸酯类、二乙烯苯类或丙烯酸酯类。
8.根据权利要求1-5任一项所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料，其特征在于，加工助剂为抗氧剂、稳定剂、润滑剂中的一种或者两种以上的混合物；优选地，抗氧剂为十二碳醇酯、十六碳醇酯、亚磷酸三辛酯、亚磷酸三癸酯、十八碳醇酯中的一种或两种以上混合物；优选地，稳定剂为受阻酚稳定剂和/或亚磷酸酯稳定剂；优选地，润滑剂为PE蜡、二甲基硅油、乙撑双油酸酰胺中的一种或两种以上混合物。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配比将甲基乙烯基硅橡胶、聚降冰片烯橡胶、丁腈橡胶、环烷油、氧化锌、加工助剂加入密炼机混炼，混炼温度为30-55℃，混炼时间为10-25min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-270℃，螺杆转速为300-350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料。
10.根据权利要求9所述的汽车悬架衬套用高阻尼减震橡胶材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机首先升温到220-230℃，保温1-2h；再升温到240-250℃，保温1-2h；再升温到260-270℃，保温2-3h。
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