CN108641254A - 一种汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，涉及橡胶密封件加工技术领域，包括以下步骤：(1)配料，(2)混炼，(3)硫化，(4)超低温冻化，(5)二次硫化。本发明以丙烯酸酯橡胶和稀土顺丁橡胶作为橡胶原料，保证所制密封条的基础使用性能，尤其是耐热性、耐磨性、屈挠性、耐腐蚀性、耐老化性；并通过功能助剂的配合使用，使所制雨刮器密封条在车窗玻璃的表面形成一层疏水膜，使得水滴被快速刷除，从而保证行车视野；并且在保证雨刮器正常除水除尘功能的同时减小其与车窗玻璃之间的摩擦力，延长雨刮器的使用寿命。
Description
技术领域：
本发明涉及橡胶密封件加工技术领域，具体涉及一种汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺。
背景技术：
汽车雨刮器是用于汽车挡风玻璃的前、后窗以及反光镜上的安全部件，其设置目的是为了清除玻璃表面的冰、雪、雨水以及泥土灰尘等，以获得清晰的视野，提高汽车行驶的安全性。汽车雨刮器的性能优劣直接影响刷拭效果，从而影响安全性能，因此对其使用性能要求也较高。
雨刮器密封条常处于比较恶劣的环境中，尤其在雨雪天气时雨刮器密封条往往会出现硬化而无法顺利刮去雨雪，在摆动过程中会出现跳刮情况。出现这种情况的原因主要包括两种，一种是密封条的材质问题，常用密封条不耐低温；二是汽车玻璃的表面含有羟基等亲水性基团，水滴和玻璃之间存在一定的作用力，使得水滴无法完全刮除。
此外，雨刮器密封条的主要成分为橡胶，并一般采用氟橡胶，氟橡胶具有较好的疏水、疏油、耐腐蚀性，但含氟橡胶的耐低温性能较差，且会对环境造成污染。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够显著改善耐低温性和增强除水除尘功能的汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，包括以下步骤：
(1)配料：称取质量比5:0.5-1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼3-5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3-5h，然后于温度135-145℃下高速混炼3-5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化5-10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5-8h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间5-10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
所述合成橡胶由质量比5-10:0.5-1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BRNd40组成。
所述功能助剂由质量比15-30:5-10:5-10:5-10:1-5:0.5-1:0.5-1:0.5-1的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
所述高岭土经过活化处理，其活化方法为：先将高岭土分散于水中，再加入水解聚马来酸酐，并加热至回流状态保温搅拌15-30min，过滤，水洗滤渣至无水解聚马来酸酐残留，然后加入质量浓度5％的磷酸氢二钠水溶液，继续加热至回流状态保温搅拌15-30min，过滤，水洗滤渣至无磷酸氢二钠残留，将滤渣于110-120℃烘箱中干燥至恒重，最后于400-450℃下焙烧2-3h，即得活化高岭土。
所述高岭土、水解聚马来酸酐、磷酸氢二钠水溶液的质量比为30-50:1-10:50-100。
高岭土经过水解聚马来酸酐和磷酸氢二钠的活化处理，显著增强其填充性能。
所述沸石粉经过改性处理，其改性方法为：将沸石粉加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入去离子水，再加入二甲基丙烯酸镁、衣康酸和过硫酸铵，并利用微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性沸石粉。
所述沸石粉、二甲基丙烯酸镁、衣康酸、过硫酸铵的质量比为10-15:1-5:1-5:0.01-0.05。
二甲基丙烯酸镁、衣康酸经聚合反应生成丙烯酸树脂，在高温下生成的丙烯酸树脂迅速融入沸石的内部孔道中，从而提高沸石的填充性能。
所述微波反应器的工作条件为微波频率2450MHz、输出功率700W。
本发明的有益效果是：
(1)本发明以丙烯酸酯橡胶和稀土顺丁橡胶作为橡胶原料，保证所制密封条的基础使用性能，尤其是耐热性、耐磨性、屈挠性、耐腐蚀性、耐老化性；
(2)本发明通过两次硫化和超低温冻化，显著增强所制密封条的耐低温性，避免密封条在低温天气环境下出现硬化现象从而影响雨刮器的正常使用；
(3)本发明通过功能助剂的配合使用，使所制雨刮器密封条在车窗玻璃的表面形成一层疏水膜，该疏水膜具有很强的疏水性，使得水滴被快速刷除，从而保证行车视野；并且在保证雨刮器正常除水除尘功能的同时减小其与车窗玻璃之间的摩擦力，延长雨刮器的使用寿命，并避免车窗玻璃因雨刮器的过度摩擦而影响其使用质量和使用寿命。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
实施例2
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
沸石粉的改性：将沸石粉加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入去离子水，再加入二甲基丙烯酸镁、衣康酸和过硫酸铵，并利用微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性沸石粉。沸石粉、二甲基丙烯酸镁、衣康酸、过硫酸铵的质量比为10:3:2:0.05。
实施例3
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
沸石粉的改性：将沸石粉加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入去离子水，再加入二甲基丙烯酸镁、衣康酸和过硫酸铵，并利用微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性沸石粉。沸石粉、二甲基丙烯酸镁、衣康酸、过硫酸铵的质量比为15:3:3:0.05。
实施例4
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
高岭土的活化：先将高岭土分散于水中，再加入水解聚马来酸酐，并加热至回流状态保温搅拌30min，过滤，水洗滤渣至无水解聚马来酸酐残留，然后加入质量浓度5％的磷酸氢二钠水溶液，继续加热至回流状态保温搅拌30min，过滤，水洗滤渣至无磷酸氢二钠残留，将滤渣于110-120℃烘箱中干燥至恒重，最后于400-450℃下焙烧3h，即得活化高岭土。高岭土、水解聚马来酸酐、磷酸氢二钠水溶液的质量比为30:2:60。
实施例5
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
高岭土的活化：高岭土的活化：先将高岭土分散于水中，再加入水解聚马来酸酐，并加热至回流状态保温搅拌30min，过滤，水洗滤渣至无水解聚马来酸酐残留，然后加入质量浓度5％的磷酸氢二钠水溶液，继续加热至回流状态保温搅拌30min，过滤，水洗滤渣至无磷酸氢二钠残留，将滤渣于110-120℃烘箱中干燥至恒重，最后于400-450℃下焙烧3h，即得活化高岭土。高岭土、水解聚马来酸酐、磷酸氢二钠水溶液的质量比为50:3:100。
实施例6
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
高岭土的活化：高岭土的活化：先将高岭土分散于水中，再加入水解聚马来酸酐，并加热至回流状态保温搅拌30min，过滤，水洗滤渣至无水解聚马来酸酐残留，然后加入质量浓度5％的磷酸氢二钠水溶液，继续加热至回流状态保温搅拌30min，过滤，水洗滤渣至无磷酸氢二钠残留，将滤渣于110-120℃烘箱中干燥至恒重，最后于400-450℃下焙烧3h，即得活化高岭土。高岭土、水解聚马来酸酐、磷酸氢二钠水溶液的质量比为50:3:100。
沸石粉的改性：将沸石粉加热至120-130℃保温搅拌，待自然冷却至50℃以下时加入去离子水，再加入二甲基丙烯酸镁、衣康酸和过硫酸铵，并利用微波反应器微波回流搅拌反应，待自交联反应结束后将所得混合物减压浓缩制成膏体，膏体经自然冷却至室温后送入冷冻干燥机中，干燥所得固体经超微粉碎机制成微粉，即得改性沸石粉。沸石粉、二甲基丙烯酸镁、衣康酸、过硫酸铵的质量比为15:3:3:0.05。
对照例1
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
对照例2
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5h，并自然恢复至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
对照例3
(1)配料：称取质量比5:1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3h，然后于温度135-145℃下高速混炼5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化10min；
(4)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
合成橡胶由质量比10:1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
功能助剂由质量比30:10:5:5:5:0.5:0.5:0.5的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
实施例7
分别利用实施例1-6加工制备同规格密封条，并测定所制密封条作为汽车雨刮器材质的使用性能。同时设置在混炼过程中不采用冷却处理的对照例1、采用一次硫化的对照例2、不经超低温冻化处理的对照例3。其中，混炼转速相同。
(1)测试脆性温度和压缩耐寒系数，结果如表1所示。
表1脆性温度和压缩耐寒系数测试结果
| 组别 | 脆性温度/℃ | 压缩耐寒系数(-50℃) |
| 实施例1 | -63 | 0.463 |
| 实施例2 | -67 | 0.527 |
| 实施例3 | -68 | 0.532 |
| 实施例4 | -72 | 0.605 |
| 实施例5 | -72 | 0.608 |
| 实施例6 | -75 | 0.689 |
| 对照例1 | -62 | 0.440 |
| 对照例2 | -60 | 0.412 |
| 对照例3 | -56 | 0.354 |
(2)测试接触角，测试前在车窗玻璃上干刷5min，采用GB/T24368-2009测试水接触角，并于60天、90天后再次测试接触角，结果如表2所示。
表2接触角测试结果
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：称取质量比5:0.5-1的合成橡胶和功能助剂，经混合机均匀混合制得胶料；
(2)混炼：胶料先于温度115-125℃下高速混炼3-5min，再转入10-20℃环境中冷却处理3-5h，然后于温度135-145℃下高速混炼3-5min；
(3)硫化：将混炼好的胶料经螺杆挤出机挤出成条，再将挤出的胶条注入硫化模具内，并于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下硫化5-10min；
(4)超低温冻化：所制硫化胶条转入-10℃环境中冷冻5-8h，并自然恢复至室温；
(5)二次硫化：将上述经超低温冻化后的胶条于压力160-180kgf/cm2、温度155-160℃下进行二次硫化，硫化时间5-10min，最后经自然冷却至室温，即得密封条。
2.根据权利要求1所述的汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，其特征在于：所述合成橡胶由质量比5-10:0.5-1的丙烯酸酯橡胶AR-840和稀土顺丁橡胶BR Nd40组成。
3.根据权利要求1所述的汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，其特征在于：所述功能助剂由质量比15-30:5-10:5-10:5-10:1-5:0.5-1:0.5-1:0.5-1的高岭土、沸石粉、硅酸盐水泥、端乙烯基硅油、促进剂TiBTM、防老剂44PD、抗氧剂GM、抗硫化返原剂Perkalink900组成。
4.根据权利要求3所述的汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，其特征在于：所述高岭土经过活化处理，其活化方法为：先将高岭土分散于水中，再加入水解聚马来酸酐，并加热至回流状态保温搅拌15-30min，过滤，水洗滤渣至无水解聚马来酸酐残留，然后加入质量浓度5％的磷酸氢二钠水溶液，继续加热至回流状态保温搅拌15-30min，过滤，水洗滤渣至无磷酸氢二钠残留，将滤渣于110-120℃烘箱中干燥至恒重，最后于400-450℃下焙烧2-3h，即得活化高岭土。
5.根据权利要求4所述的汽车雨刮器自润滑橡胶密封条的加工工艺，其特征在于：所述高岭土、水解聚马来酸酐、磷酸氢二钠水溶液的质量比为30-50:1-10:50-100。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN112406129A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-02-26 | 清华大学 | 一种橡胶件的生产方法及生产系统 |
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2018
- 2018-04-03 CN CN201810287911.5A patent/CN108641254A/zh not_active Withdrawn
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