CN109369985A - 一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，按重量份计，包括以下组分：天然橡胶80份、顺丁橡胶20份，石蜡油3份、氧化锌5份、防老剂TMQ 1份、防老剂IPPD 2份、活性剂ZEH DL 1.5份、石蜡3份、槽黑Durex 0 6～16份、高结构全用炉黑N683 6～16份、半补强炉黑N774 6～16份、微米级氮化铝6～16份、硫磺1.5份、促进剂CBS 1.5份和促进剂TBzTD 0.12份。本发明的高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，可以克服传统发动机悬置橡胶材料难以导出热量的弊端，进而提高发动机悬置橡胶材料的动态耐热老化特性。

Description

一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料

技术领域

本发明涉及一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，属于汽车减震零部件领域。

背景技术

发动机悬置不仅和其他部位的衬套一样，吸收震动，内耗生热，而且位置毗邻发动机，温度最高可达100摄氏度以上，因此发动机悬置中的橡胶材料要长期处于高温状态，而橡胶材料是热的不良导体，天然橡胶的热导率低于0.2W/(m.K)，会出现热量在橡胶基体内部聚集的现象，难以发散，而传统的填料只能增加橡胶复合材料的力学性能，并增加阻尼，但对于热量的发散助益甚少，因此在难以导出的高温作用下，发动机悬置中的天然橡胶大分子链断裂的趋向会变大，耐老化及耐疲劳性会急剧降低，对发动机悬置的使用寿命及车辆的安全性能产生负面影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，可以克服传统发动机悬置橡胶材料难以导出热量的弊端，进而提高发动机悬置橡胶材料的动态耐热老化特性。

实现上述目的的技术方案是：一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，按重量份计，包括以下组分：

上述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其中，所述天然橡胶和顺丁橡胶配伍组成生胶材料。

上述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其中，所述槽黑Durex O、高结构全用炉黑N683和半补强炉黑N774配伍组成橡胶补强剂。

上述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其中，所述微米级氮化铝为高导热填料，所述微米级氮化铝的热导率高达200W/(m.K)。

上述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其中，所述防老剂TMQ和防老剂IPPD配伍组成橡胶防老剂。

上述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其中，所述促进剂CBS和促进剂TBzTD协同使用，所述促进剂CBS为主促进剂，所述促进剂TBzTD为辅助促进剂。

本发明的高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，可以提高复合材料的热导率，改善橡胶材料的散热效率，解决热量聚集于橡胶基体内部的弊端，降低橡胶分子链热老化断裂的风险，从而提高发动机悬置橡胶材料的动态耐热老化特性。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面对其具体实施方式进行详细地说明：

实施例1：

本发明的最佳实施例，一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，按重量份计，包括以下组分：

序号	组分	用量/重量份	供应商
				1	天然橡胶	80	中橡国际集团有限公司
2	顺丁橡胶	20	ULTRAPOLYMERS
				3	石蜡油	3	KLAUS DAHLEKE
4	氧化锌	5	常州镁锌
				5	防老剂TMQ	1	LANXESS
6	防老剂IPPD	2	LANXESS
				7	活性剂ZEH DL	1.5	SCHILL+SEILACHER
8	石蜡	3	TECETE CHEMIE
				9	槽黑Durex O	12	Orion
10	高结构全用炉黑N683	12	Columbian Carbon
				11	半补强炉黑N774	6	Columbian Carbon
12	微米级氮化铝	10	上海水田材料科技有限公司
				13	硫磺	1.5	ARNSPERGER
14	促进剂CBS	1.5	连连化学
				15	促进剂TBzTD	0.12	连连化学

表1

本发明的高导热的汽车发动机悬置橡胶材料中：

(1)天然橡胶(NR)和顺丁橡胶(BR)配伍组成生胶材料。天然橡胶(NR)为主橡胶，顺丁橡胶与主橡胶配伍，二者共混体系稳定，既能发生同步交联，又能实现相间交联，而且BR的滞后损失小，生热低，提高了胶种的动态性能。

(2)槽黑Durex O、高结构全用炉黑N683和半补强炉黑N774配伍组成橡胶补强剂，采用综合性能良好、耐疲劳性能优异的高结构全用炉黑N683并用半补强炭黑N774，既保证分散性，实现良好的补强效果，同时槽黑Durex O又能提高胶料弹性，优化胶料的动态性能。

(3)加入高导热填料氮化铝，其热导率高达200W/(m.K)，且热膨胀系数小，具有良好的耐热抗冲击性能。采用微米级氮化铝，相比纳米级粒子，能够降低氮化铝粒子的团聚效应，并选用低填充份数来增加氮化铝粒子的利用效率，提高橡胶复合材料的热导率。

(4)防老剂TMQ和防老剂IPPD配伍组成橡胶防老剂，防老剂TMQ对金属离子有良好的钝化作用，但防屈挠龟裂效果差，并用性能全面的IPPD，尤其是耐热氧老化及屈挠-龟裂老化优异，二者起互补作用，尤其适用于高温动态环境。

(5)采用半有效硫化体系，硫化形成的交联网络既具有良好的动态疲劳特性，又有中等程度的耐热老化性能，促进剂CBS和促进剂TBzTD协同使用，以促进剂CBS为主促进剂，促进剂TBzTD为辅助促进剂提高活性，硫化速度快，但仍有较好的生产安全性

实施例2：

改进的汽车发动机悬置橡胶材料，不含高导热填料氮化铝，按重量份计，包括以下组分：

序号	组分	用量/重量份	供应商
				1	天然橡胶	80	中橡国际集团有限公司
2	顺丁橡胶	20	ULTRAPOLYMERS
				3	石蜡油	3	KLAUS DAHLEKE
4	氧化锌	5	常州镁锌
				5	防老剂TMQ	1	LANXESS
6	防老剂IPPD	2	LANXESS
				7	活性剂ZEH DL	1.5	SCHILL+SEILACHER
8	石蜡	3	TECETE CHEMIE
				9	槽黑Durex O	16	Orion
10	高结构全用炉黑N683	12	Columbian Carbon
				11	半补强炉黑N774	10	Columbian Carbon
12	硫磺	1.5	ARNSPERGER
				13	促进剂CBS	1.5	连连化学
14	促进剂TBzTD	0.12	连连化学

表2

实施例3：

传统的汽车发动机悬置橡胶材料，采用如下配方：

序号	组分	用量/重量份	供应商
				1	天然橡胶	100	中橡国际集团有限公司
2	石蜡油	3	KLAUS DAHLEKE
				3	氧化锌	5	常州镁锌
4	防老剂TMQ	1	LANXESS
				5	防老剂IPPD	2	LANXESS
6	硬脂酸	2	印尼斯文化工
				7	石蜡	3	TECETE CHEMIE
8	通用炉黑N660	20	Columbian Carbon
				9	半补强炉黑N774	15	Columbian Carbon
10	硫磺	2.5	ARNSPERGER
				11	促进剂CBS	1.5	连连化学
12	促进剂TBzTD	0.12	连连化学

表3

1.按如下步骤，进行橡胶试片以及发动机悬置产品的制备：

橡胶试片的制备：

S1，一段胶制备：在110升啮合型转子密炼机，加入生胶材料，炼胶30秒，温度到80度，加入填料、石蜡油、氧化锌、防老剂和石蜡，密炼6min，出胶温度为150度，下片冷却待用；填料包括橡胶补强剂和/或微米级氮化铝；

S2，二段胶制备：一段胶停放16小时后，投入110升啮合型转子密炼机，依次加硫磺、促进剂和活性剂，密炼4min，出胶温度为110度，冷却后取胶制备橡胶试片，并依据标准进行测试。

工件前处理：

骨架尺寸检验→脱脂→抛丸→喷涂胶粘剂。

发动机悬置产品硫化：

用上述制得的混炼胶以及工件进行硫化，制备发动机悬置产品。使用Desma A250注射成型机，料筒温度80-90℃，硫化温度为160-165℃，硫化时间660s，锁模力250bar。

2.三个实施例配方含量的橡胶材料所制成的橡胶试片，根据VW 2.8.1进行测试，其性能如下：

表4

通过表4中三个实施例的橡胶材料制成的橡胶试片测试性能可以看出：

热老化前，三种胶料性能基本一致，在拉伸性能方面，传统配方甚至优于两种改进配方，这主要是传统配方选择NR作为生胶，以及能生成多硫键的硫化体系；在回弹性方面，三种胶料相差不大，主要时因为改进配方中以BR配伍NR作为主胶，其对于回弹性的益处，与传统配方中，多硫键对回弹性的益处相当；在耐腐蚀行为方面，改进配方优于传统配方，这是因为传统配方中有更多元素硫的存在；

热老化后，在所有性能上，改进配方都优于传统配方，并且添加微米级氮化铝的改进配方实施例1又好于实施例2，这是因为微米级粒子在橡胶基体中易分散均匀，有助于氮化铝颗粒形成导热网链，能将热量及时散发出去，从而保护了橡胶分子链免受破坏。

3.应用三个实施例配方含量的橡胶材料所制成的汽车发动机悬置产品，其性能如下：

表5

通过表5中三个实施例的橡胶材料所制成的汽车发动机悬置产品测试性能结果，可以看出：

在静刚度方面，三种实施例相近，主要因为三种胶料的硬度基本一致；在动刚度方面，三种实施例相近，主要因为实施例1及实施例2中，天然橡胶(NR)和顺丁橡胶(BR)并用以及填料槽黑Durex O、高结构全用炉黑N683和半补强炉黑N774并用对产品动态性能都有提升，这与传统配方中多硫键对动态性能的提升作用相当；在动态疲劳寿命试验方面，测试结果实施例1>实施例2>实施例3，这得益于硫化体系选择半有效硫化体系，形成的交联网络更适于高温下的使用条件，对于结果最好的实施例1来说，微米级粒子在橡胶基体中易分散均匀，有助于氮化铝颗粒形成导热网链，对于比橡胶试片厚很多的发动机悬置产品来说，优势更加明显，能将聚集与橡胶基体内部的热量及时疏导出来，从而大大减缓了橡胶分子链的破坏速度。

综上所述，本发明的高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，协同使用补强、导热填料以及合适的防老及硫化体系，以实现高导热、耐高温、耐疲劳的优越性能。实验结果证明，本发明的高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，能够提高橡胶导热效率，进而发散出橡胶基体内部热量，达到更好的热老化动态性能。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其特征在于，所述天然橡胶和顺丁橡胶配伍组成生胶材料。

3.根据权利要求1所述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其特征在于，所述槽黑Durex O、高结构全用炉黑N683和半补强炉黑N774配伍组成橡胶补强剂。

4.根据权利要求1所述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其特征在于，所述微米级氮化铝为高导热填料，所述微米级氮化铝的热导率高达200W/(m.K)。

5.根据权利要求1所述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其特征在于，所述防老剂TMQ和防老剂IPPD配伍组成橡胶防老剂。

6.根据权利要求1所述的一种高导热的汽车发动机悬置橡胶材料，其特征在于，所述促进剂CBS和促进剂TBzTD协同使用，所述促进剂CBS为主促进剂，所述促进剂TBzTD为辅助促进剂。