CN110144087A - 一种制动卡钳用活塞防尘罩材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，原料按照质量份包括：80‑120份EPDM生胶、0.5‑2份润滑剂、1‑10份活性剂、1‑2份流动助剂、1‑3份防老剂、40‑60份补强剂和6‑8份硫化剂；所述补强剂为半补强炭黑；所述活性剂为活性氧化锌；所述润滑剂为油酸酰胺类自润滑剂；所述硫化剂为过氧化二异丙苯；所述流动助剂为脂肪酸衍生物类流动助剂；所述防老剂为TMQ类抗氧剂。一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，包括以下步骤：Step1.制备一次混炼胶；Step2.制备二次混炼胶。本发明通过对各组成原料的用量优化和科学实验得到的制备方法，使得活塞防尘罩材料具有高强度、高抗撕裂、低压缩永久变形及优异的耐高温性能。且在耐高温的同时，不易引起发粘，恢复自如。

Description

一种制动卡钳用活塞防尘罩材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及防尘罩技术领域，具体是一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，及一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法。
背景技术
制动卡钳是轿车制动系统的一个关键部件，对行车安全起着重要的作用，在汽车制动时，制动卡钳由于摩擦生热会产生非常高的温度，而装配在制动卡钳缸体中的活塞防尘罩的性能直接影响制动卡钳的随动性和操控性，活塞防尘罩通过伸展及回位使制动卡钳能够正常工作。
活塞防尘罩的材料有要求耐高温的特性，而且活塞防尘罩伸缩部位在高温时不能够引起发粘，如果发生粘结，会导致伸展不自如，在卡钳上受力不均，影响制动效果。
现有技术中，活塞防尘罩材料使用普通EPDM生胶，常用补强剂是快压出炭黑或者高耐磨炭黑，活性剂氧化锌添加份数通常在5份，而且配方中会使用油类增塑剂。此种活塞防尘罩的缺陷是在高温状态下，活塞防尘罩褶皱部位互相接触后可能会发生粘结，且不易恢复。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，及一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，原料按照质量份包括：80-120份EPDM生胶、0.5-2份润滑剂、1-10份活性剂、1-2份流动助剂、1-3份防老剂、40-60份补强剂和6-8份硫化剂；所述补强剂为半补强炭黑；所述活性剂为活性氧化锌；所述润滑剂为油酸酰胺类自润滑剂；所述硫化剂为过氧化二异丙苯；所述流动助剂为脂肪酸衍生物类流动助剂；所述防老剂为TMQ类抗氧剂。
作为上述技术方案的改进，原料按照质量份包括：100份EPDM生胶、1份润滑剂、3份活性剂、1.5份流动助剂、2份防老剂、50份半补强炭黑和6.5份硫化剂。
一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，包括以下步骤：Step1.制备一次混炼胶；按照质量份将100份EPDM生胶、1份润滑剂、3份活性剂、1.5份流动助剂、2份防老剂、50份半补强炭黑置入密炼设备中进行第一次混炼，得到一次混炼胶；第一次混炼的投料方式分三阶段进行；第一阶段投料为EPDM生胶，第二阶段投料于第一阶段投料后的43～50s，第二阶段投料为二分之一补强剂、全部活性剂、全部流动助剂和全部防老剂，第三阶段投料于第二阶段投料后的50～62s，第三阶段投料为剩余补强剂和全部润滑剂；Step2.制备二次混炼胶；将所述一次混炼胶和6.5份过氧化物硫化剂置入密炼设备中进行第二次混炼，得到二次混炼胶，即得活塞防尘罩材料。
作为上述技术方案的改进，所述第二阶段投料为一半份数的半补强炭黑N774，第三阶段投入剩余一半份数的半补强炭黑N774及润滑剂。
作为上述技术方案的改进，所述第一阶段投料的温度为60～75℃，第三阶段投料的温度为108～112℃。
作为上述技术方案的改进，所述第一次混炼的排胶温度为147～157℃，第一次混炼的时间为400～550s。
作为上述技术方案的改进，所述第二次混炼的排胶温度为107～113℃；所述第二次混炼投料温度为58～62℃，所述第二次混炼的时间为200～270s。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所述防尘罩材料包括100份EPDM生胶、1份润滑剂、3份活性剂、1.5份流动助剂、2份防老剂、50份补强剂和6.5份硫化剂材料，制备方法采用二次混炼法，第一次混炼设有三个阶段。通过对各组成原料的用量优化和科学实验得到的制备方法，使得活塞防尘罩材料具有高强度、高抗撕裂、低压缩永久变形及优异的耐高温性能。且在耐高温的同时，不易引起发粘，恢复自如。从而加快国际品牌轿车制动卡钳用耐高温不发粘活塞防尘罩的国产化进程，进一步提升了配套高端车型同类产品的竞争力。
附图说明
图1为本发明所述防尘罩材料的制备效果测试图；
图2为实施例一的一次混炼胶金相图；
图3为实施例一的成品金相图；
图4为实施例二的成品金相图；
图5为实施例三的成品金相图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
本发明所述防尘罩的原料按照质量份包括：一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，其特征在于，原料按照质量份包括：80-120份EPDM生胶、0.5-2份润滑剂、1-10份活性剂、1-2份流动助剂、1-3份防老剂、40-60份补强剂和6-8份硫化剂；
所述补强剂为半补强炭黑；所述活性剂为活性氧化锌；
所述润滑剂为油酸酰胺类自润滑剂；
所述硫化剂为过氧化二异丙苯；
所述流动助剂为脂肪酸衍生物类流动助剂；
所述防老剂为TMQ类抗氧剂。
这里，EPDM英文全称为Ethylene-Propylene-Diene Monomer，简称EPDM。EPDM生胶即三元乙丙橡胶，三元乙丙橡胶是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，1963年开始商业化生产。每年全世界的消费量是80万吨。EPDM最主要的特性就是其优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。由于三元乙丙橡胶属于聚烯烃家族，它具有极好的硫化特性。在所有橡胶当中，EPDM具有最低的比重。它能吸收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。
这里优选为低乙烯含量、低第三单体含量及低门尼的EPDM。如果在配方中使用油类增塑剂，会使得产品在高温状态下易发粘，所以不能添加增塑剂，进而会影响到材料的低温性能，选择低乙烯含量的EPDM生胶就是为了在不添加增塑剂的情况下，保证材料的低温性能，低门尼的EPDM生胶又能保证橡胶材料良好的硫化成型工艺要求。
选用型号为N744的半补强炭黑，在具有补强效果的同时，由于半补强炭黑含油量低，在产品耐高温时，析出油类小分子降低，大大降低发粘的可能性。这里，活性剂可以为氧化锌或氧化镁或氧化锌和氧化镁，优选为用沉淀法制备的高表面积的高活性氧化锌。活性氧化锌可降低了材料中Zn元素的比例，减少了模具污垢的生成速度，且添加份数不能超过3份，因为氧化锌添加份数过多，在高温时同样会引起产品发粘。
这里，硫化剂为过氧化物，优选为过氧化二异丙苯。
这里，抗氧剂为TMQ类防老剂，化学名称：2，2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体，分子式为(C12H15N)n。防老剂TMQ是橡胶工业中抗热氧老化性能特别优秀的一类通用型胺类防老剂，适用于天然橡胶和除氯丁橡胶之外的其他合成橡胶。防老剂TMQ去屈挠疲劳和臭氧老化的防护效果不明显，因此特别适用于对以热氧老化为主要老化特征的一类橡胶制品。
流动助剂为脂肪酸衍生物类流动助剂，润滑剂为油酸酰胺类润滑剂，至于其具体的实例可适用本领域之常用，在此不再赘述。
本发明中的耐高温不发粘的活塞防尘罩材料配方中除了包含上述原料外，本领域常用的其它加工助剂，例如促进剂、老化剂等，根据实际产品的性能需求可添加。
本发明所述防尘罩材料的制备方法包括以下步骤：
Step1.制备一次混炼胶；
按照质量份将100份EPDM生胶、1份润滑剂、3份活性剂、1.5份流动助剂、2份防老剂、50份半补强炭黑置入密炼设备中进行第一次混炼，得到一次混炼胶；
第一次混炼的投料方式分三阶段进行；第一阶段投料为EPDM生胶，第二阶段投料为部分补强剂、活性剂、流动助剂和防老剂，第三阶段投料为剩余补强剂和润滑剂。
Step2.制备二次混炼胶；
将所述一次混炼胶和6.5份过氧化物硫化剂置入密炼设备中进行第二次混炼，得到二次混炼胶，即得活塞防尘罩材料。
所述第二阶段投料为一半份数的半补强炭黑N774，第三阶段投入剩余一半份数的半补强炭黑N774及润滑剂。各阶段反应温度和时间有所不同，采用分阶段投料。第一阶段用于EPDM生胶反应融化，第二阶段再加入辅助材料，与EPDM生胶反应以及提升材料强度，第三阶段进一步提升材料的强度。
本发明的混炼工艺采用二次混炼方法。一次混炼排胶温度高，原材料中较高熔点的防老剂、加工助剂及包装袋在混炼过程中得以充分熔融、分散；二次混炼排胶温度偏低，降低了胶料焦烧影响产品品质的风险。这样的制备方法搭配材料配比使得该活塞防尘罩具有高强度、高抗撕裂性、低压缩永久变形及优异的耐高温性能，且在高温情况下，不易引起发粘，恢复自如。
实施例一：
本发明所述防尘罩原料按照质量份组成为：100kgEPDM生胶、1kg润滑剂、3kg活性剂、1.5kg流动助剂、2kg防老剂、50kg半补强炭黑和6.5kg过氧化二异丙苯硫化剂。
第一次混炼：首先，第一阶段投料，即待将密炼室的温度调节为68℃后将EPDM生胶投入密炼室中进行塑炼。接着第二阶段投料，待塑炼47s后向密炼室中投入一半份量的补强剂、活性氧化锌、抗氧化剂和脂肪酸衍生物类流动助剂。然后第三阶段投料，即待将密炼室的温度调节为109℃后向其中投入另一半补强剂和润滑剂。待上述投料完成后，于155℃排胶出片冷却后贮存，得到一次混炼胶。混炼时间在500s。
第二次混炼：待密炼室的温度调节为60℃后将上述得到的一次混炼胶和过氧化二异丙苯类过氧化物硫化剂投入其中进混炼，待温度达到110℃时，排胶出片，混炼时间在250s。冷却后贮存，得到制动卡钳用活塞防尘罩材料一。
实施例二
本发明所述防尘罩原料按照质量份原料组成为：80kgEPDM生胶、0.5kg润滑剂、1kg活性剂、1kg流动助剂、1kg防老剂、40kg快压出炭黑和6kg过氧化二异丙苯硫化剂。
第一次混炼：首先，第一阶段投料，即待将密炼室的温度调节为60℃后将EPDM生胶投入密炼室中进行塑炼。接着第二阶段投料，待塑炼43s后向密炼室中投入一半份量的补强剂、活性氧化锌、抗氧化剂和脂肪酸衍生物类流动助剂。然后第三阶段投料，即待将密炼室的温度调节为108℃后向其中投入另一半补强剂和润滑剂。待上述投料完成后，于147℃排胶出片冷却后贮存，得到一次混炼胶。混炼时间在400s。
第二次混炼：待密炼室的温度调节为58℃后将上述得到的一次混炼胶和过氧化二异丙苯类过氧化物硫化剂投入其中进混炼，待温度达到107℃时，排胶出片、混炼时间在200s。冷却后贮存，得到制动卡钳用活塞防尘罩材料二。
实施例三
本发明所述防尘罩原料按照质量份原料组成为：120kgEPDM生胶、3kg润滑剂、10kg活性剂、2kg流动助剂、3kg防老剂、60kg半补强炭黑和8kg过氧化二异丙苯硫化剂。
第一次混炼：首先，第一阶段投料，即待将密炼室的温度调节为75℃后将EPDM生胶投入密炼室中进行塑炼。接着第二阶段投料，待塑炼50s后向密炼室中投入一半份量的补强剂、活性氧化锌、抗氧化剂和脂肪酸衍生物类流动助剂。然后第三阶段投料，即待将密炼室的温度调节为112℃后向其中投入另一半补强剂和润滑剂。待上述投料完成后，于157℃排胶出片冷却后贮存，得到一次混炼胶。混炼时间在550s。
第二次混炼：待密炼室的温度调节为62℃后将上述得到的一次混炼胶和过氧化二异丙苯类过氧化物硫化剂投入其中进混炼，待温度达到113℃时，排胶出片、混炼时间在270s。冷却后贮存，得到制动卡钳用活塞防尘罩材料三。
值得说明的是，于第一阶段投料和第二阶段投料的时间间隔里，生胶在密炼设备发生塑炼过程。
将实施例一、实施例二、实施例三得到的防尘罩材料一、防尘罩材料二、防尘罩材料三取试片分别进行测试，其测试结果如图1。直角割口撕裂强度、微型硬度等看强度和硬度，扯断强度、扯断伸长率等看产品的抗撕裂能力和耐变形能力，同时，本实验还测试了在高温情况下几种防尘罩材料各自的强度、抵抗变形能力等。通过图1可以看出，本发明的EPDM材料同时具有高强度、高抗撕裂、低压缩永久变形及优良的低温柔韧性。其中，实施例1的综合性能最优，而且非常适用于制备制动卡钳用耐高温不发粘活塞防尘罩材料。通过测试高温状态下试片叠加后压缩25％，取出后通过拉力机测试剥离力度。从测试结果上可以明显判定实施例1的材料配方制作的试片，在高温后剥离力度最小，且具有明显优势。
图2为实施例一的一次混炼胶金相图，图3为实施例一的成品金相图，图4为实施例二的成品金相图，图5为实施例三的成品金相图。如图1-5所示，本发明所述实施例中，实施例一的防尘罩材料结构最细密稳定，制备最佳。从金相图看出，二次混炼、分阶段混炼会大大提升产品是机械性能。
尽管本发明中所涉及的各工艺参数的数值范围在上述实施例中不可能全部体现，但本领域的技术人员完全可以想象到只要落入上述该数值范围内的任何数值均可实施本发明，当然也包括若干项数值范围内具体值的任意组合。此处，出于篇幅的考虑，省略了给出某一项或多项数值范围内具体值的实施例，在此不应当视为对本发明的技术方案要求保护的配方及工艺范围缺乏充足实施例支持的理解。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (7)

1.一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，其特征在于，原料按照质量份包括：80-120份EPDM生胶、0.5-2份润滑剂、1-10份活性剂、1-2份流动助剂、1-3份防老剂、40-60份补强剂和6-8份硫化剂；
所述补强剂为半补强炭黑；所述活性剂为活性氧化锌；
所述润滑剂为油酸酰胺类自润滑剂；
所述硫化剂为过氧化二异丙苯；
所述流动助剂为脂肪酸衍生物类流动助剂；
所述防老剂为TMQ类抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的一种制动卡钳用活塞防尘罩材料，其特征在于，原料按照质量份包括：100份EPDM生胶、1份润滑剂、3份活性剂、1.5份流动助剂、2份防老剂、50份半补强炭黑和6.5份硫化剂。
3.根据权利要求2所述的一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
Step1.制备一次混炼胶；
按照质量份将100份EPDM生胶、1份润滑剂、3份活性剂、1.5份流动助剂、2份防老剂、50份半补强炭黑置入密炼设备中进行第一次混炼，得到一次混炼胶；
第一次混炼的投料方式分三阶段进行；第一阶段投料为EPDM生胶，第二阶段投料于第一阶段投料后的43～50s，第二阶段投料为二分之一补强剂、全部活性剂、全部流动助剂和全部防老剂，第三阶段投料于第二阶段投料后的50～62s，第三阶段投料为剩余补强剂和全部润滑剂；
Step2.制备二次混炼胶；
将所述一次混炼胶和6.5份过氧化物硫化剂置入密炼设备中进行第二次混炼，得到二次混炼胶，即得活塞防尘罩材料。
4.根据权利要求3所述的一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，其特征在于，所述第二阶段投料为一半份数的半补强炭黑N774，第三阶段投入剩余一半份数的半补强炭黑N774及润滑剂。
5.根据权利要求3所述的一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，其特征在于，所述第一阶段投料的温度为60～75℃，第三阶段投料的温度为108～112℃。
6.根据权利要求3所述的一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，其特征在于，所述第一次混炼的排胶温度为147～157℃，第一次混炼的时间为400～550s。
7.根据权利要求3所述的一种制动卡钳用活塞防尘罩材料的制备方法，其特征在于，所述第二次混炼的排胶温度为107～113℃；所述第二次混炼投料温度为58～62℃，所述第二次混炼的时间为200～270s。
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