CN109651665A - 油箱支撑垫用橡胶配方及制备方法 - Google Patents

油箱支撑垫用橡胶配方及制备方法 Download PDF

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Abstract

油箱支撑垫用橡胶配方及制备方法，本发明采用了快速有效硫化体系，橡胶制备采用特殊的混炼工艺，效率高，可操作性强，胶料制作、使用安全，属于橡胶领域技术发明。该配方包括：三叶橡胶、丁腈橡胶、纳米碳酸钙、炭黑、硬脂酸、防老剂、促进剂、硫化剂、微晶蜡、抗硫化返原剂，用混炼法工艺制备得到油箱支撑垫用橡胶。按照本发明配方制备出来的油箱支撑垫不仅具有隔震支撑性能，还具有良好的耐热、耐磨、耐臭氧性能，硬度和强度保持率高。

Description

油箱支撑垫用橡胶配方及制备方法
技术领域
本发明涉及橡胶技术领域，尤其涉及油箱支撑垫用橡胶配方及制备方法。
背景技术
汽车的燃油箱一般都是支撑于车身上，为了能够稳定地向发动机供给燃油，或者减少因燃油箱本身的位移而产生的振动向车身的传递，都会在车身与油箱之间设置具有隔振支承性能的橡胶垫，因为油箱与车身的长期摩擦，所以在要求油箱支撑橡胶垫具有良好耐磨性的同时，还需要油箱支撑橡胶垫必须具有良好的硬度、拉伸强度、扯断伸长率和耐臭氧性。现有技术制备的汽车油箱垫片橡胶制品存在耐温、耐臭氧性能低的问题，难以满足汽车工业对橡胶制品日益增高要求。目前国内外一般采用丁腈橡胶作为汽车油箱垫片橡胶，但是目前使用的单一的丁腈橡胶制作的汽车油箱垫片橡胶制品的硬度变化、拉伸强度变化、扯断伸长率变化和耐臭氧性能都较难符合要求，所以要对丁腈橡胶与天然橡胶混合使用，调节橡胶体系，解决目前油箱垫片所存在的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供油箱支撑垫用橡胶配方及制备方法，按照本发明配方制备出来的油箱支撑垫不仅具有隔振支撑功能，还具有良好的耐热、耐磨性能以及硬度高、拉伸强度强和耐臭氧性的特点。
本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：
油箱支撑垫用橡胶配方，橡胶配方包括以下重量份原料：
50-70份三叶橡胶、50-100份丁腈橡胶、10-15份纳米碳酸钙、20-40份炭黑、1-3份硬脂酸、3-5份防老剂、3-5份促进剂、2-4份硫化剂、1-3份微晶蜡、1-3份抗硫化返原剂，所述抗硫返原剂是金属氧化物接枝有机高分子复合形成的。
进一步，所述橡胶配方包括以下重量份原料：
60份三叶橡胶、90份丁腈橡胶、10份纳米碳酸钙、30份炭黑、2份硬脂酸、3份防老剂、3份促进剂、3份硫化剂、2份微晶蜡、2份抗硫化返原剂。
进一步，所述抗硫返原剂中的金属氧化物为氧化镁，所述氧化镁选用比表面积为200-300m2/g的花状氧化镁微球。
进一步，所述抗硫化返原剂的粒径为2-5μm。
本发明还公开了油箱支撑垫用橡胶的制备方法：
配料：按照配方分别称取各原料，待用；
一段混练：将三叶橡胶和丁腈橡胶、纳米碳酸钙、炭黑、硬脂酸、防老剂、促进剂、微晶蜡投入密炼机中密炼3-5min后，进行排胶，排胶完成后进行出片，然后冷却得到母炼胶；
二段混练：将母炼胶投入开练机中，加入硫化剂、抗硫化返原剂，混练2-5min后，进行硫化，然后冷却静置2-5天，得到油箱支撑垫用橡胶。
进一步，所述抗硫化返原剂的制备方法如下：
将纳米级氧化镁加入25wt％乙醇溶液中，超声波分散5-15min后，加入5wt％甲磺酸溶液，于40-60℃加热搅拌3-5h后，于氮气氛围下，加入硅烷偶联剂、硫代硫酸钠，调节pH＝8-10后，升温至70-80℃，搅拌1-2h，冷却至50℃后，加入聚甲基丙烯酰胺接枝聚合8-10h后，随后用乙醇提取5h，真空干燥后，得到抗硫化返原剂。
进一步，所述氧化镁、硫代硫酸钠、聚甲基丙烯酰胺的质量比为1:0.1:0.6。
进一步，所述硅烷偶联剂选用氨烃基硅烷偶联剂。
进一步，所述抗硫化返原剂的制备方法中，乙醇提取的乙醇浓度不超过10wt％。
本发明的有益效果：
1、采用本发明公开的配方和方法制备的橡胶的硬度、拉伸强度、耐臭氧性能够达到橡胶制品机械强度及理化指标的标准。
2、本发明使用的抗硫化返原剂氧化镁表面含有大量的碳、硫，用于橡胶制备过程中可以在硫化初期就进行抗返原，减弱了因高温硫化导致的橡胶耐疲劳和撕裂性能下降，提高硬度和拉伸强度，满足汽车业对油箱支撑垫的要求。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明进行详细说明：
实施例1：抗硫化返原剂的制备一：
将比表面积为200m2/g左右的100g花状氧化镁微球加入400ml 25wt％乙醇溶液中，于频率为30kHz的超声波分散10min，氧化镁颗粒均匀的分散在乙醇溶液中，避免氧化镁颗粒沉淀在乙醇溶液底部，再加入50ml 5wt％甲磺酸溶液混合均匀，氧化镁晶体属于非等轴晶系方镁石，存在点状缺陷和位错，因为这些缺陷，氧化镁表面存在大量的具有不同极性的基团，而且花状氧化镁的比表面积大，活性更高，反应更充分。采用甲磺酸溶液将氧化镁表面的基团进行活化，使氧化镁表面的基团易于发生取代反应，将活化后的体系加热至50℃，以200r/min的速率搅拌4h后，于氮气氛围下，加入20g氨烃基硅烷偶联剂、10g硫代硫酸钠，调节pH＝8-9后，升温至70℃，搅拌2h，硫代硫酸钠溶解后溶液中含有大量的硫代硫酸根离子，硫代硫酸根在碱性条件下稳定存在，在硅烷偶联剂的作用下，硫代硫酸根离子取代氧化镁表面的活性基团，使氧化镁表面含硫，冷却至50℃，加入60g聚甲基丙烯酰胺，接枝聚合8h，此时氨烃基硅烷偶联剂在无机物氧化镁和高分子聚甲基丙酰胺之间起到桥梁作用，将聚甲基丙酰胺中的含碳双键和酰胺键这两个活性基团接枝于氧化镁表面，氧化镁表面接枝有含碳基团，将反应完成的氧化镁用10wt％的乙醇溶液提取5h，真空50℃干燥后，得到抗硫化返原剂。
当橡胶在硫化过程中受热发生返原时，硫磺键交联受到破坏，而经过接枝的氧化镁抗硫化返原剂表面的含有碳和硫，抑制返原，减弱了因高温硫化导致的橡胶的耐疲劳和撕裂性能下降，提高了拉伸强度和硬度。氧化镁在橡胶中也起到增加流动性和抗氧化性的功能，增加橡胶的拉伸强度和抗冲击力。
实施例2：抗硫化返原剂的制备二：
将比表面积为250m2/g左右的120g花状氧化镁微球加入500ml 25wt％乙醇溶液中，于频率为30kHz的超声波分散15min，再加入50ml 5wt％甲磺酸溶液混合均匀，将活化后的体系加热至60℃，以200r/min的速率搅拌3h后，于氮气氛围下，加入50g氨烃基硅烷偶联剂、12g硫代硫酸钠，调节pH＝9-10后，升温至80℃，搅拌1h后，冷却至50℃，加入72g聚甲基丙烯酰胺，接枝聚合9h，将反应完成的氧化镁用8wt％的乙醇溶液提取5h，真空50℃干燥后得到抗硫化返原剂。
实施例3：抗硫化返原剂的制备三：
将比表面积为280m2/g的90g花状氧化镁微球加入350ml 25wt％乙醇溶液中，于频率为30kHz的超声波分散5min，再加入30ml 5wt％甲磺酸溶液混合均匀，将活化后的体系加热至40℃，以200r/min的速率搅拌5h后，于氮气氛围下，加入25g氨烃基硅烷偶联剂、9g硫代硫酸钠，调节pH＝9-10后，升温至70℃，搅拌1h后，冷却至50℃，加入54g聚甲基丙烯酰胺，接枝聚合10h，将反应完成的氧化镁用8wt％的乙醇溶液提取5h，真空50℃干燥后得到抗硫化返原剂。
实施例4：油箱支撑垫用橡胶制备一：
配料：分别称取60份三叶橡胶、90份丁腈橡胶、15份纳米碳酸钙、10份环保N774炭黑和30份N330炭黑混合使用、1.7份硬脂酸、2份2246防老剂、促进剂选用1.5份促DM、1.5份促CZ和0.05份促TMTD混合使用、2份硫化剂硫磺、1.5份微晶蜡、2份实施例1制备的抗硫化返原剂；
一段混练：将三叶橡胶和丁腈橡胶、纳米碳酸钙、炭黑、硬脂酸、防老剂、促进剂、微晶蜡投入工作温度为100℃的密炼机中密炼3min，设置密炼机转速为40r/min密炼完成后进行排胶，胶温控制在130℃以下时进行排胶，排胶完成后进行出片，然后冷却得到母炼胶；
二段混练：将母炼胶投入开练机中，加入硫化剂、抗硫化返原剂，常温下混练2min后，于140℃进行硫化120s，随后于100℃以下进行排胶、出片，出片后需冷却静置3天，得到油箱支撑垫用橡胶。
按照实施例4制备的油箱支撑垫用橡胶的实验数据如下：
实施例5：油箱支撑垫用橡胶制备二：
配料：称取70份三叶橡胶、80份丁腈橡胶、10份纳米碳酸钙、10份环保N774炭黑和20份N330炭黑混合使用、2份硬脂酸、3份防2246防老剂、促进剂选用1.5份促DM和1份促CZ和0.5份促TMTD混合使用、3份硫化剂硫磺、2份微晶蜡、2份实施例2制备的抗硫化返原剂；
一段混练：将三叶橡胶和丁腈橡胶、纳米碳酸钙、炭黑、硬脂酸、防老剂、促进剂、微晶蜡投入工作温度为100℃密炼机中密炼5min，设置密炼机转速为40r/min，密炼完成后进行排胶，胶温控制在130℃以下时进行排胶，排胶完成后进行出片，然后冷却得到母炼胶；
二段混练：将母炼胶投入开练机中，加入硫化剂、抗硫化返原剂，常温下混练5min后，于140℃进行硫化120s，随后于100℃以下进行排胶、出片，出片后需冷却静置2天，得到油箱支撑垫用橡胶。
按照实施例5制备的油箱支撑垫用橡胶的实验数据如下：
实施例6：油箱支撑垫用橡胶制备三：
配料：称60份三叶橡胶、100份丁腈橡胶、12份纳米碳酸钙、10份环保N774炭黑和20份N330炭黑混合使用、3份硬脂酸、5份防2246防老剂、促进剂选用1.5份促DM和1.5份促CZ和1份促TMTD混合使用、4份硫化剂硫磺、3份微晶蜡、3份实施例3制备的抗硫化返原剂；
一段混练：将三叶橡胶和丁腈橡胶、纳米碳酸钙、炭黑、硬脂酸、防老剂、促进剂、微晶蜡投入工作温度为100℃为密炼机中密炼5min，设置密炼机转速为40r/min，密炼完成后进行排胶，胶温控制在130℃以下时进行排胶，排胶完成后进行出片，然后冷却得到母炼胶；
二段混练：将母炼胶投入开练机中，加入硫化剂、抗硫化返原剂，常温下混练5min后，于140℃进行硫化120s，随后于100℃以下进行排胶、出片，出片后需冷却静置2天，得到油箱支撑垫用橡胶。
按照实施例6制备的油箱支撑垫用橡胶的实验数据如下：
结论：实施例4-6制备的油箱支撑垫用橡胶完全符合标准，且硬度、拉伸强度、耐臭氧性能优秀。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (9)

1.油箱支撑垫用橡胶配方，其特征在于，橡胶配方包括以下重量份原料：
50-70份三叶橡胶、50-100份丁腈橡胶、10-15份纳米碳酸钙、20-40份炭黑、1-3份硬脂酸、3-5份防老剂、3-5份促进剂、2-4份硫化剂、1-3份微晶蜡、1-3份抗硫化返原剂，所述抗硫返原剂是金属氧化物接枝有机高分子复合形成的。
2.根据权利要求1所述的油箱支撑垫用橡胶配方，其特征在于，所述橡胶配方包括以下重量份原料：
60份三叶橡胶、90份丁腈橡胶、10份纳米碳酸钙、30份炭黑、2份硬脂酸、3份防老剂、3份促进剂、3份硫化剂、2份微晶蜡、2份抗硫化返原剂。
3.根据权利要求2所述的油箱支撑垫用橡胶配方，其特征在于，所述抗硫返原剂中的金属氧化物为氧化镁，所述氧化镁选用比表面积为200-300m2/g的花状氧化镁微球。
4.根据权利要求3所述的油箱支撑垫用橡胶配方，其特征在于，所述抗硫化返原剂的粒径为2-5μm。
5.根据权利要求4所述的油箱支撑垫用橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
配料：按照配方分别称取各原料，待用；
一段混练：将三叶橡胶和丁腈橡胶、纳米碳酸钙、炭黑、硬脂酸、防老剂、促进剂、微晶蜡投入密炼机中密炼3-5min后，进行排胶，排胶完成后进行出片，然后冷却得到母炼胶；
二段混练：将母炼胶投入开练机中，加入硫化剂、抗硫化返原剂，混练2-5min后，进行硫化，然后冷却静置2-5天，得到油箱支撑垫用橡胶。
6.根据权利要求5所述的油箱支撑垫用橡胶的制备方法,其特征在于，所述抗硫化返原剂的制备方法如下：
将纳米级氧化镁加入25wt％乙醇溶液中，超声波分散5-15min后，加入5wt％甲磺酸溶液，于40-60℃加热搅拌3-5h后，于氮气氛围下，加入硅烷偶联剂、硫代硫酸钠，调节pH＝8-10后，升温至70-80℃，搅拌1-2h，冷却至50℃后，加入聚甲基丙烯酰胺接枝聚合8-10h后，随后用乙醇提取5h，真空干燥后，得到抗硫化返原剂。
7.根据权利要求6所述的油箱支撑垫用橡胶的制备方法，其特征在于，所述氧化镁、硫代硫酸钠、聚甲基丙烯酰胺的质量比为1:0.1:0.6。
8.根据权利要求7所述的油箱支撑垫用橡胶的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂选用氨烃基硅烷偶联剂。
9.根据权利要求8所述的油箱支撑垫用橡胶的制备方法，其特征在于，所述抗硫化返原剂的制备方法中，乙醇提取的乙醇浓度不超过10wt％。
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