CN109054135A - 一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物 - Google Patents
一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及机械材料技术领域，具体涉及一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物。橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、硅油、炭黑、氢氧化铝、催化交联剂、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂。其中，催化交联剂可以对复合胶料的交联反应提供良好的催化和促进作用，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸镁；防老剂为防老剂RD、防老剂264和防老剂D按照2:3:3的质量比混合的混合物；偶联剂为硅烷偶联剂，稳定剂为钙锌复合稳定剂。该型橡胶组合物的耐压强度高，弹性好，耐高温、抗老化性能优秀，能够显著提高制备的机盖胶墩的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及机械材料技术领域，具体涉及一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物。
背景技术
在车辆和机械设备中，机盖的作用是对内部的发放机和传动系统等结构进行防护的结构，机盖与机身开可以进行开合，从而便于进行设备和结构的检修。机盖和机身接触的位置一般都设有机盖胶墩，这是垫片一种典型的缓冲件，可以降低机盖闭合时的冲击力作用，从而对机身结构和机盖的密闭性进行保护。
制备机盖胶墩使用的材料主要为橡胶材料，橡胶是一种具有高弹性的可逆形变聚合物材料，在常规状态下，能够在较小外力作用下产生较大的形变，在外力消失后形变可快速恢复。橡胶材料分为多个种类，其主要分为天然橡胶与合成橡胶二种，天然橡胶是由三叶橡胶树割胶时流出的胶乳经凝固、干燥后而制得，加工后的成品是具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。市场上常见的橡胶分为天然橡胶、通用橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶几类。橡胶材料用途广泛，在交通设备产业、机械工业、电力装备产业、医疗卫生产业和日化产品等行业均有应用。根据不同的工业用途，可以选择不同性能的橡胶种类。
机盖胶墩的主要作用是缓冲，但是对于使用的橡胶材料，除了在耐压和弹性等方面的要求之外，一般还需要材料具很好的耐腐蚀性能、耐高温性能和抗老化性能。因为机身内包括发动机和散热水箱等一系列结构，车辆运转时，会产生大量的热量，这些热量会使得机盖胶墩长期处于高温的工作环境中，从而影响机盖胶墩的性能和使用寿命，加速橡胶材料的老化进程，另外机油、汽油物质的挥发也会对橡胶材料造成氧化腐蚀，从而影响机盖胶墩的使用寿命。
因此开发出一种具有弹性好，耐热性强，耐腐蚀抗老化性能优秀，耐压不易变形的橡胶材料，便可以提高机盖胶墩的使用寿命，降低其更换周期。但是，目前市场上的常规橡胶材料在综合性能上依然存在一定差距。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，该型橡胶组合物的耐压强度高，弹性好，耐高温、抗老化性能优秀，能够显著提高制备的机盖胶墩的使用寿命。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，按照质量份数，橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶50-60份，丁腈橡胶25-35份，天然橡胶25-30份，硅油8-10份，炭黑32-37份，氢氧化铝8-13份，催化交联剂2-5份，润滑剂4-7份，防老剂0.5-1.5份，偶联剂2-3份，稳定剂1-2份。
优选地，按照质量份数，橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶52-57份，丁腈橡胶28-31份，天然橡胶26-28份，硅油8.4-9.2份，炭黑34-36份，氢氧化铝9-12份，催化交联剂3-4份，润滑剂5-6份，防老剂0.8-1.2份，偶联剂2.4-2.8份，稳定剂1.4-1.7份。
进一步优选地，按照质量份数，橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶55份，丁腈橡胶30份，天然橡胶27份，硅油8.9份，炭黑35份，氢氧化铝11份，催化交联剂4份，润滑剂5.5份，防老剂1份，偶联剂2.6份，稳定剂1.6份。
本发明中，催化交联剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，准备以下原料：超稳定Y型沸石45.5份，轻质二氧化硅15份，α-氧化铝18.3份，氧化锆3.7份，三辛基胺10.2份，羟丙基淀粉醚2.3份，去离子水200份，将以上物质混合均匀后配制成料浆，料浆以80-95℃的温度搅拌反应30-40min，然后经自然沉降后，过滤并烘干得到干粉；
(2)将干粉先送入到还原气氛的高温炉中，以450-600℃的温度煅烧1-2h，然后再送入到氧化气氛的高温炉中煅烧2-3h，煅烧结束后出窑，并自然冷却至室温，将75份产物送入到1000份1.2-1.5mol/L的氢氧化钾溶液中，浸渍搅拌，并以40-50℃的水浴温度处理1-1.5h，然后将分散液减压蒸发浓缩后，雾化干燥得到载体微粉；
(3)将12份还原性镁化合物，7.5份叔丁氧基铝，2.5份一氯二乙基铝加入到反应釜中，在氮气气氛的保护下，向反应釜内加入50份正辛烷溶剂和2份烷基糖苷，搅拌至分散均匀，然后将载体微粉加入，以110-120℃的温度保温加热反应1.5-2.5h；反应结束后将产物冷却至室温，过滤得到固形物；
(4)将钛酸丁酯、异丙醇、二亚乙基三胺、过氧化苯甲酰和α-氨基吡啶按照2:5:1:2:2的质量比，加入到10倍体积的二甲苯溶剂中，搅拌分散得到改性剂，然后将50份上步骤得到的固形物加入到150份改性剂中，搅拌分散反应45-60min，然后将产物过滤后，以150-160℃的温度烘干处理，得到所需催化交联剂。
其中，步骤(2)中的高温炉内的还原气氛为氢气，氧化气氛为氧气。
步骤(3)中还原性镁化合物为二甲基镁、二丁基镁、丁基氯化镁和丁基乙氧基镁中的一种。
优选地，润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸镁。
优选地，防老剂为防老剂RD、防老剂264和防老剂D按照2:3:3的质量比混合的混合物。
该成分为经过精确配置后的防老剂配方，专用于本发明中复合胶料的抗氧化性能提升，对于这种橡胶组合物的抗老化性能提升具有突出作用。
优选地，偶联剂为硅烷偶联剂，稳定剂为钙锌复合稳定剂。
本发明提供的橡胶组合物的制备方法为：
将密炼机预热至65-70℃，然后按照质量份数，将丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和硅油加入到密炼机中，并加入催化交联剂，以220-240r/min的转速，135-150℃的温度密炼10-13min，密炼结束后，将胶料自然冷却至室温，冷却后的胶料与炭黑、氢氧化铝、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂一起加入到开炼机中，以130-145℃的温度继续混炼25-30min，出料，得到所需橡胶组合物。
本发明具有如下的有益效果：
本发明中的橡胶组合物以特定比例的丁苯橡胶、丁腈橡胶和天然橡胶作为橡胶的组分胶料，然后将胶料组合与硅油一起在密炼机中进行密炼交联反应，经过这种工艺制备的橡胶材料的耐高温性能和热稳定性得到很大提升，为了促进不同胶料之间的交联反应，本发明在密炼过程中特意加入了一种特殊的催化交联剂，这种添加剂可以发挥催化促进交联的作用，从而显著提高得胶料的品质，并降低交联工艺的加工时间加工难度。
本发明中还添加了炭黑、氢氧化铝、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂等填料与功能助剂成分，使得橡胶材料的耐压强度、抗拉伸性能和耐腐蚀性能等各项综合性能得到平衡；并且具有良好的阻燃性能；因此该型橡胶组合物非常适合用于机盖胶墩的制备，材料的机械性能较好，抗老化性能突出，使用寿命较长。
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方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下实施例中，催化交联剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数，准备以下原料：超稳定Y型沸石45.5份，轻质二氧化硅15份，α-氧化铝18.3份，氧化锆3.7份，三辛基胺10.2份，羟丙基淀粉醚2.3份，去离子水200份，将以上物质混合均匀后配制成料浆，料浆以90℃的温度搅拌反应35min，然后经自然沉降后，过滤并烘干得到干粉；
(2)将干粉先送入到还原气氛的高温炉中，以500℃的温度煅烧1.5h，然后再送入到氧化气氛的高温炉中煅烧3h，煅烧结束后出窑，并自然冷却至室温，将75份产物送入到1000份1.5mol/L的氢氧化钾溶液中，浸渍搅拌，并以45℃的水浴温度处理1h，然后将分散液减压蒸发浓缩后，雾化干燥得到载体微粉；
(3)将12份还原性镁化合物，7.5份叔丁氧基铝，2.5份一氯二乙基铝加入到反应釜中，在氮气气氛的保护下，向反应釜内加入50份正辛烷溶剂和2份烷基糖苷，搅拌至分散均匀，然后将载体微粉加入，以115℃的温度保温加热反应2h；反应结束后将产物冷却至室温，过滤得到固形物；
(4)将钛酸丁酯、异丙醇、二亚乙基三胺、过氧化苯甲酰和α-氨基吡啶按照2:5:1:2:2的质量比，加入到10倍体积的二甲苯溶剂中，搅拌分散得到改性剂，然后将50份上步骤得到的固形物加入到150份改性剂中，搅拌分散反应50min，然后将产物过滤后，以155℃的温度烘干处理，得到所需催化交联剂。
其中，步骤(2)中的高温炉内的还原气氛为氢气，氧化气氛为氧气。
步骤(3)中还原性镁化合物为丁基氯化镁。
实施例1
一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，按照质量份数，橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶50份，丁腈橡胶25份，天然橡胶25份，硅油8份，炭黑32份，氢氧化铝8份，催化交联剂2份，润滑剂4份，防老剂0.5份，偶联剂2份，稳定剂1份。
其中，润滑剂为硬脂酸。
防老剂为防老剂RD、防老剂264和防老剂D按照2:3:3的质量比混合的混合物。
偶联剂为硅烷偶联剂，稳定剂为钙锌复合稳定剂。
本实施例提供的橡胶组合物的制备方法为：
将密炼机预热至65℃，然后按照质量份数，将丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和硅油加入到密炼机中，并加入催化交联剂，以220r/min的转速，135℃的温度密炼10min，密炼结束后，将胶料自然冷却至室温，冷却后的胶料与炭黑、氢氧化铝、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂一起加入到开炼机中，以130℃的温度继续混炼25min，出料，得到所需橡胶组合物。
实施例2
一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，按照质量份数，橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶60份，丁腈橡胶35份，天然橡胶30份，硅油10份，炭黑37份，氢氧化铝13份，催化交联剂5份，润滑剂7份，防老剂1.5份，偶联剂3份，稳定剂2份。
其中，润滑剂为硬脂酸钙。
防老剂为防老剂RD、防老剂264和防老剂D按照2:3:3的质量比混合的混合物。
偶联剂为硅烷偶联剂，稳定剂为钙锌复合稳定剂。
本实施例提供的橡胶组合物的制备方法为：
将密炼机预热至70℃，然后按照质量份数，将丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和硅油加入到密炼机中，并加入催化交联剂，以240r/min的转速，150℃的温度密炼13min，密炼结束后，将胶料自然冷却至室温，冷却后的胶料与炭黑、氢氧化铝、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂一起加入到开炼机中，以145℃的温度继续混炼30min，出料，得到所需橡胶组合物。
实施例3
一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，按照质量份数，橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶55份，丁腈橡胶30份，天然橡胶27份，硅油8.9份，炭黑35份，氢氧化铝11份，催化交联剂4份，润滑剂5.5份，防老剂1份，偶联剂2.6份，稳定剂1.6份。
其中，润滑剂为硬脂酸镁。
防老剂为防老剂RD、防老剂264和防老剂D按照2:3:3的质量比混合的混合物。
偶联剂为硅烷偶联剂，稳定剂为钙锌复合稳定剂。
本实施例提供的橡胶组合物的制备方法为：
将密炼机预热至68℃，然后按照质量份数，将丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和硅油加入到密炼机中，并加入催化交联剂，以230r/min的转速，140℃的温度密炼12min，密炼结束后，将胶料自然冷却至室温，冷却后的胶料与炭黑、氢氧化铝、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂一起加入到开炼机中，以140℃的温度继续混炼28min，出料，得到所需橡胶组合物。
性能测试
1、对本实施例中橡胶组合物的各项机械性能和耐候性能进行测试，并设置上海缘橡实业有限公司销售的牌号为1052的福橡牌丁苯橡胶产品作为对照组，进行性能对比，得到如下测试结果：
表1：本实施例与对照组中橡胶产品的性能测试结果
分析上述数据发现：本发明提供的橡胶产品的拉伸强度和断裂伸长率比丁苯橡胶更好，材料的机械强度、弹性和韧性更加优秀，此外，在热老化试验和臭氧老化试验中，本发明提供的橡产品的性能稳定性均好于对照组的丁苯橡胶，材料的拉伸强度和断裂伸长率变化幅度更小；因此可以证明本发明提供的橡胶材料，具有更高的热稳定性和抗老化性能。
2、测试本实施例与对照组橡胶材料耐压性能和定伸应力，耐压性能通过压缩永久变形率的指标衡量，定伸应力测试300％定伸应力25min，35min，50min状态下的指标，测试的数据如下：
表2：本实施例与对照组橡胶材料耐压性能和定伸应力指标
分析以上试验数据发现，本发明提供的橡胶材料与对照组的丁苯橡胶相比，具有更好的耐压强度，材料得到压缩永久变形率远小于对照组的橡胶产品；而在定伸应力指标上，本发明的橡胶材料也好于对照组，因此要使得本发明的橡胶达到相应的形变量需要施加更大的负荷，这也从另一方面体现了本发明的橡胶材料具有突出的机械强度和耐压性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于：按照质量份数，所述橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶50-60份，丁腈橡胶25-35份，天然橡胶25-30份，硅油8-10份，炭黑32-37份，氢氧化铝8-13份，催化交联剂2-5份，润滑剂4-7份，防老剂0.5-1.5份，偶联剂2-3份，稳定剂1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于：按照质量份数，所述橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶52-57份，丁腈橡胶28-31份，天然橡胶26-28份，硅油8.4-9.2份，炭黑34-36份，氢氧化铝9-12份，催化交联剂3-4份，润滑剂5-6份，防老剂0.8-1.2份，偶联剂2.4-2.8份，稳定剂1.4-1.7份。
3.根据权利要求2所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于：按照质量份数，所述橡胶组合物的成分包括：丁苯橡胶55份，丁腈橡胶30份，天然橡胶27份，硅油8.9份，炭黑35份，氢氧化铝11份，催化交联剂4份，润滑剂5.5份，防老剂1份，偶联剂2.6份，稳定剂1.6份。
4.根据权利要求1所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于，所述催化交联剂的制备方法包括如下步骤：
（1）按照质量份数，准备以下原料：超稳定Y型沸石45.5份，轻质二氧化硅15份，α-氧化铝18.3份，氧化锆3.7份，三辛基胺10.2份，羟丙基淀粉醚2.3份，去离子水200份，将以上物质混合均匀后配制成料浆，料浆以80-95℃的温度搅拌反应30-40min，然后经自然沉降后，过滤并烘干得到干粉；
（2）将干粉先送入到还原气氛的高温炉中，以450-600℃的温度煅烧1-2h，然后再送入到氧化气氛的高温炉中煅烧2-3h，煅烧结束后出窑，并自然冷却至室温，将75份产物送入到1000份1.2-1.5mol/L的氢氧化钾溶液中，浸渍搅拌，并以40-50℃的水浴温度处理1-1.5h，然后将分散液减压蒸发浓缩后，雾化干燥得到载体微粉；
（3）将12份还原性镁化合物，7.5份叔丁氧基铝，2.5份一氯二乙基铝加入到反应釜中，在氮气气氛的保护下，向反应釜内加入50份正辛烷溶剂和2份烷基糖苷，搅拌至分散均匀，然后将载体微粉加入，以110-120℃的温度保温加热反应1.5-2.5h；反应结束后将产物冷却至室温，过滤得到固形物；
（4）将钛酸丁酯、异丙醇、二亚乙基三胺、过氧化苯甲酰和α-氨基吡啶按照2:5:1:2:2的质量比，加入到10倍体积的二甲苯溶剂中，搅拌分散得到改性剂，然后将50份上步骤得到的固形物加入到150份改性剂中，搅拌分散反应45-60min，然后将产物过滤后，以150-160℃的温度烘干处理，得到所需催化交联剂。
5.根据权利要求4所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于：所述步骤（2）中的高温炉内的还原气氛为氢气，氧化气氛为氧气。
6.根据权利要求4所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于： 所述步骤（3）中还原性镁化合物为二甲基镁、二丁基镁、丁基氯化镁和丁基乙氧基镁中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于： 所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸钙或硬脂酸镁。
8.根据权利要求1所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于： 所述防老剂为防老剂RD、防老剂264和防老剂D按照2:3:3的质量比混合的混合物。
9.根据权利要求1所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于： 所述偶联剂为硅烷偶联剂，稳定剂为钙锌复合稳定剂。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种耐压抗老化的机盖胶墩用橡胶组合物，其特征在于，所述橡胶组合物的制备方法为：
将密炼机预热至65-70℃，然后按照质量份数，将丁苯橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和硅油加入到密炼机中，并加入催化交联剂，以220-240r/min的转速，135-150℃的温度密炼10-13min，密炼结束后，将胶料自然冷却至室温，冷却后的胶料与炭黑、氢氧化铝、润滑剂、防老剂、偶联剂和稳定剂一起加入到开炼机中，以130-145℃的温度继续混炼25-30min，出料，得到所需橡胶组合物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20181221 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |