CN109897236B - 一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，通过预处理芳纶短纤维和预处理尼龙短纤维的混合使用，可以既利用芳纶短纤维易于补强混炼胶硬度模量的优点，又利用尼龙短纤维易于补强混炼胶强度的优点，减少传统补强炭黑的填充使用，提升混炼胶橡胶弹性体的含胶率，从而提升混炼胶的回弹性，进而优化其缓冲性能；同时，通过短纤维补强可以提高硫化后橡胶的耐高温老化后强度，优化其高温工况下使用性能。本发明还公开了一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶的制备方法。

Description

一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶及其制备方法。

背景技术

橡胶发动机悬置在车辆中主要起到缓冲发动机震动、保护动力总成其他部件、降低发动机共振噪音的功能。为了起到良好的缓冲震动、降低噪音的功效，就要求发动机悬置用混炼胶必须减少填料(炭黑、碳酸钙等)的含量，提高含胶率，使之有较高的回弹性；但是，如果减少填料的使用，势必降低混炼胶硫化后的强度。

同时，发动机悬置用橡胶，自身也要抵抗发动机高达90℃的高温，而传统炭黑补强的混炼胶，耐热性能都有所欠缺。

因此，就需要设计一种橡胶配方原料，其应该能够既有高强度，又有高弹性，同时耐高温。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，其可以在保证发动机悬置用橡胶，既有高强度，又有高弹性，同时耐高温。

本发明的另外一个目的是提供一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶的制备方法。

实现上述目的一种技术方案是：一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，按照重量份计包括以下组份：

所述双重短纤维补强剂由2.5～5.0份的芳纶短纤维和2.5～5.0份的尼龙短纤维混合而成。

上述的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，其中，所述芳纶短纤维采用预处理芳纶短纤维，所述尼龙短纤维采用所述预处理尼龙短纤维。

上述的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，其中，所述芳纶短纤维和尼龙短纤维的重量之比为1︰1。

上述的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，其中，所述橡胶基体采用天然橡胶。

本发明还提供了一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶的制备方法，包括以下步骤：

S1，一段胶混炼步骤：将橡胶基体加入到啮合型转子密炼机中，炼胶20s，同时将所述啮合型转子密炼机升温至110℃时，将炭黑和环烷油依次加入所述啮合型转子密炼机中；

将所述啮合型转子密炼机的温度调整至100℃并保持15s后，依次加入芳纶短纤维和尼龙短纤维；

混炼30s后将氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂IPPD和防老剂TMQ依次加入所述啮合型转子密炼机中并继续混炼20s；

将所述啮合型转子密炼机升温至160℃排胶，制成一段胶；

S2，二段胶混炼步骤：将步骤S1制得的一段胶停放8小时后，与所述硫磺、促进剂CBS、促进剂DPG和CTP一起加入啮合型转子密炼机中，并在90℃温度下混炼30s后排胶，制成混炼胶；

S3，硫化步骤：先将步骤S2制得的混炼胶喂入注射成型机的料筒，将所述料筒内的温度保持在70℃，并在30s内将料筒中塑化后的混炼胶注射入160～165℃恒温的成型模具中，随后使所述成型模具内的温度保持在160～165℃，压力保持在155±10Bar下硫化5～10分钟，制成汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶。

采用本发明的汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶及其制备方法的技术方案，通过预处理芳纶短纤维和预处理尼龙短纤维的混合使用，可以既利用芳纶短纤维易于补强混炼胶硬度模量的优点，又利用尼龙短纤维易于补强混炼胶强度的优点，减少传统补强炭黑的填充使用，提升混炼胶橡胶弹性体的含胶率，从而提升混炼胶的回弹性，进而优化其缓冲性能；同时，通过短纤维补强可以提高硫化后橡胶的耐高温老化后强度，优化其高温工况下使用性能。

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：

本发明的实施例，一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，按照重量份计包括以下组份：

上述所有组分的重量份之和为100份。

双重短纤维补强剂由2.5～5.0份的预处理芳纶短纤维和2.5～5.0份的预处理尼龙短纤维混合而成。且预处理芳纶短纤维和预处理尼龙短纤维的重量之比为1︰1。

橡胶基体可以采用天然橡胶、顺丁橡胶和/或丁苯橡胶。

由于汽车发动机悬置用橡胶需要既有高强度，又有高弹性，同时耐高温。传统配方中，高强度、高硬度的橡胶必然会有很低的弹性，因此，我们创造性的应用了两种预处理短纤维，来替代传统填料，解决上述难点。

传统炭黑是补强橡胶用的主要原材料，它的优点是价格低廉，使用广泛，但是为了提高混炼胶的强度和硬度，就需要大量的填充传统炭黑，这样就造成了混炼胶中橡胶比例减少，弹性降低，同发动机悬置减震需要的高弹性相矛盾。因此，本发明创造性的在减震橡胶中并用两种模量高、补强性好、用量少的短纤维，替代原本需要大量使用的炭黑。把原本互相矛盾的技术难点统一起来，来达到减震橡胶所需的高硬度、高强度、高弹性的特性。

工业应用中可用于补强的短纤维有很多种，有聚酯、聚氨酯、维尼纶、锦纶、棉等，我们在经过复杂的对比和验证后选择了预处理芳纶短纤维和预处理尼龙短纤维。

芳纶短纤维，化学名称为苯二甲酰苯二胺，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、重量轻、抗老化等优良性能，其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。芳纶被广泛应用于复合材料、防弹制品、建材、特种防护服装、电子设备等领域。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。

由上可见芳纶短纤维有着符合我们要求的高强度、高模量、低重量、耐热等特性，将其通过特殊工艺，经偶联剂和粘合剂预处理后，可以完全用于我们的混炼胶。

预处理尼龙短纤维，尼龙纤维学名为聚酰胺纤维﹐其原为杜邦公司所生产之聚己二酰己二胺之商品名，即一般通称为尼龙66。最突出的优点为耐磨性较其它纤维优越，其次为它的弹性佳，其弹性回复率可媲美羊毛，其柔韧性、耐碱性方面均较其他聚酯纤维性能优秀，但其耐热性、耐酸腐蚀性不佳。

由上可见，尼龙短纤维有着符合我们要求的柔韧性、弹性等特性，将其通过特殊工艺，经偶联剂和粘合剂预处理后，可以完全用于我们的混炼胶。

本发明创造性的在发动机悬置用混炼胶中，将两种短纤维复合使用，既利用了芳纶高强度、高模量、低重量、耐热等特性，又利用了尼龙柔韧性、弹性回复率好的特性，扬长避短，使之产生协同效应，从根本上解决了单种纤维补强缺点众多，以及其他不匹配纤维混合造成混料胶性能下降的情况。

同时，本发明经过验证，需要将预处理芳纶短纤维和预处理尼龙短纤维重量之比控制为1︰1，才能达到最佳性能。

橡胶基体可选用天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶等通用橡胶。

本发明还提供了一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶的制备方法，包括以下步骤：

S1，一段胶混炼步骤：将橡胶基体加入到啮合型转子密炼机中，炼胶20s，同时将所述啮合型转子密炼机升温至110℃时，将炭黑和环烷油依次加入啮合型转子密炼机中；

将啮合型转子密炼机的温度调整至100℃并保持15s后，依次加入芳纶短纤维和尼龙短纤维；

混炼30s后将氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂IPPD和防老剂TMQ依次加入啮合型转子密炼机中并继续混炼20s；

将啮合型转子密炼机升温至160℃排胶，制成一段胶；

S2，二段胶混炼步骤：将步骤S1制得的一段胶停放8小时后，与硫磺、促进剂CBS、促进剂DPG和CTP一起加入啮合型转子密炼机中，并在90℃温度下混炼30s后排胶，制成混炼胶；

S3，硫化步骤：先将步骤S2制得的混炼胶喂入注射成型机的料筒，将料筒内的温度保持在70℃，并在30s内将料筒中塑化后的混炼胶注射入160～165℃恒温的成型模具中，随后使该成型模具内的温度保持在160～165℃，压力保持在155±10Bar下硫化5～10分钟，制成汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶。

用这种车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶制成汽车发动机悬置各个主要部件，随后就可组装成发动机悬置。

啮合型转子密炼机采用HF/M 190E型啮合型转子密炼机。注射成型机采用250吨Desma注射成型机。

原料(份)	实施例1	实施例2	对比实施例
				天然橡胶	71.4	67.1	53.0
炭黑N774	7.1	10.1	40.0
				预处理芳纶短纤维	3.6	4.7	/
预处理尼龙短纤维	3.6	4.7	/
				环烷油	2.1	2.0	0.5
氧化锌	3.6	3.4	0.5
				硬脂酸	2.1	2.0	2.2
防老剂IPPD	1.4	1.3	0.8
				防老剂TMQ	1.4	1.3	/
微晶蜡WAX	2.1	2.0	/
				硫磺	0.5	0.5	1.5
促进剂CBS	0.7	0.7	0.7
				促进剂DPG-80	0.1	0.1	0.8
CTP	0.2	0.2	/

表1

按照表1中的配方制备实施例1、实施例2和对比实施例，其中，作为橡胶基体的天然橡胶TSR CV 60来自中橡国际集团有限公司，炭黑N774来自Cabot公司，环烷油来自无锡锡炼，微晶蜡来自德国汉圣公司，氧化锌来自NORZINCO GMBH公司，硬脂酸来自AVOKAL公司，防老剂IPPD、防老剂TMQ和硫磺均来自Rhein Chemie Ltd公司，促进剂CBS、促进剂DPG-80和CTP来自阳谷华泰，预处理尼龙短纤维和预处理芳纶短纤维来自青岛中维，青岛中维生产的预处理尼龙短纤维中的尼龙短纤维来自杜邦，预处理芳纶短纤维中的芳纶短纤维来自帝人。

根据戴姆勒DBL5557.61，即戴姆勒集团底盘发动机悬置橡胶件测试规范所规定标准，对实施例1的汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶和对比实施例进行材料力学性能侧测试，测试的结果如表2所示：

表2

从表2中可以看出，本发明的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶与对比实施例相比，硬度与传统配方比在同一水平上，但回弹性、热氧老化后的强度、断裂伸长率指标较对比实施例有所上升，显示出了更为优异的提升回弹性、抵抗热氧老化性能。

因此，本发明的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，具有互相协同的双重补强短纤维，在和传统配方各项性能指标同一水准的前提下，提升了橡胶的弹性和耐热性。

本发明的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，创新的使用了互相协同的双重补强短纤维，取代了传统炭黑，适用于对动态性能要求高的轿车的发动机悬置。

本发明的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，和传统汽车发动机悬置用橡胶相比，突破性的解决了传统混炼胶中提高硬度和提高回弹性是相互矛盾的问题，创造性的使用新材料、新配比，使得混炼胶同时具有高硬度和高弹性。

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 (2)

1.一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶，其特征在于，按照重量份计包括以下组份：

所述双重短纤维补强剂由2.5～5.0份的芳纶短纤维和2.5～5.0份的尼龙短纤维混合而成；

所述芳纶短纤维采用预处理芳纶短纤维，所述尼龙短纤维采用预处理尼龙短纤维；

所述芳纶短纤维和尼龙短纤维的重量之比为1︰1；

所述橡胶基体采用天然橡胶。

2.如权利要求1所述的一种汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，一段胶混炼步骤：将橡胶基体加入到啮合型转子密炼机中，炼胶20s，同时将所述啮合型转子密炼机升温至110℃时，将炭黑和环烷油依次加入所述啮合型转子密炼机中；

将所述啮合型转子密炼机的温度调整至100℃并保持15s后，依次加入芳纶短纤维和尼龙短纤维；

混炼30s后将氧化锌、硬脂酸、微晶蜡、防老剂IPPD和防老剂TMQ依次加入所述啮合型转子密炼机中并继续混炼20s；

将所述啮合型转子密炼机升温至160℃排胶，制成一段胶；

S2，二段胶混炼步骤：将步骤S1制得的一段胶停放8小时后，与所述硫磺、促进剂CBS、促进剂DPG和CTP一起加入啮合型转子密炼机中，并在90℃温度下混炼30s后排胶，制成混炼胶；

S3，硫化步骤：先将步骤S2制得的混炼胶喂入注射成型机的料筒，将所述料筒内的温度保持在70℃，并在30s内将料筒中塑化后的混炼胶注射入160～165℃恒温的成型模具中，随后使所述成型模具内的温度保持在160～165℃，压力保持在155±10Bar下硫化5～10分钟，制成汽车发动机悬置用双重短纤维补强橡胶。