CN110358155A - 低动静比胶料及其制备方法和悬置结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低动静比胶料及其制备方法和悬置结构，本发明的低动静比胶料包括以下重量份的原料：天然橡胶：50‑95份，顺丁橡胶：5‑50份，氧化锌：3‑10份，2‑乙基酸锌：0.5‑5份，化学防老剂：1‑5份，物理防老剂：1‑5份，炭黑：30‑50份，偶联剂：0.5‑5份，增塑剂：0‑10份，硫磺：0.5‑3份，促进剂：1‑6份。本发明所述的低动静比胶料通过天然橡胶与顺丁橡胶并用，以及2‑乙基酸锌、偶联剂等组分的使用，可使制成的胶料有着较好的静刚度与较低的动刚度，而能够获得低动静比的胶料。

Description

低动静比胶料及其制备方法和悬置结构

技术领域

本发明涉及橡胶制备技术领域，特别涉及一种低动静比胶料。本发明还涉及上述胶料的制备方法，以及一种应用有该胶料的悬置结构。

背景技术

在汽车以及轨道交通领域，悬置是指动力总成(一般包括发动机、离合器及变速器等)与车体之间的弹性连接系统，悬置的基本功能为固定并承载动力总成，承受动力总成内部因发动机旋转和平移质量产生的往复惯性力及力矩，承受汽车行驶过程中作用于动力总成的一切动态力，以及隔离由于发动机激励而引起的车架或车身震动，隔离由于路面不平度以及车轮收路面冲击而引起的震动向动力总成传递。

悬置的优劣直接关系到动力总成与车体之间的振动传递，影响整车的NVH性能，一个好的悬置系统应当能够充分减小由于发动机而引起的震动、噪声，延长零部件的使用寿命。橡胶悬置作为应用最为广泛的悬置结构之一，其利用橡胶的内摩擦远高于金属材料的特性，能够有效的衰减震动，使冲击产生的衰减震动尽快停止，而可具有很好的减振、隔振效果。

对于橡胶悬置而言，为了提高其隔振及减振性能，一般需要悬置具有较好的静刚度以承载动力总成的重量，同时也需要其具有较低的动刚度以能够隔离动力总成等振动扭矩的传递，其也即需要橡胶悬置中的橡胶材料具有低动静比。不过目前所用于橡胶悬置制备的胶料中，并没有适宜的满足低动静比要求的胶料产品，因而有必要开发一种具有低动静比的胶料，以满足橡胶悬置的性能要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种低动静比胶料，以可使胶料有着较低的动静比。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种低动静比胶料，所述胶料包括以下重量份的原料：天然橡胶：50-95份，顺丁橡胶：5-50份，氧化锌：3-10份，2-乙基酸锌：0.5-5份，化学防老剂：1-5份，物理防老剂：1-5份，炭黑：30-50份，偶联剂：0.5-5份，增塑剂：0-10份，硫磺：0.5-3份，促进剂：1-6份。

进一步的，所述顺丁橡胶采用末端炭黑改性的顺丁橡胶。

进一步的，所述化学防老剂包括防老剂6PPD与防老剂S-TMQ。

进一步的，所述物理防老剂包括石蜡。

进一步的，所述炭黑采用炭黑N774、炭黑N800、炭黑N990中的一种，或者并用以上三者中的至少两个。

进一步的，所述偶联剂的分子结构中应具有下列的基团之一：

基团a：

基团b：

基团c：

进一步的，所述偶联剂采用硅烷偶联剂Si-69或Sumlink 200。

进一步的，所述增塑剂采用高闪点石蜡油，且所述高闪点石蜡油的闪点大于220℃。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明的低动静比胶料，使天然橡胶与顺丁橡胶并用，可降低胶料的动静比，不过由于作为橡胶助剂的炭黑在以上两种橡胶中的溶解度参数不一致，因而会导致炭黑迁移至天然橡胶中，使得顺丁橡胶因补强不足，耐久性下降。由此，本发明特别的将顺丁橡胶采用末端炭黑改性的顺丁橡胶，可提高橡胶与炭黑的结合性，改善炭黑在并用胶中的分散度，由此可在降低动静比的同时，也不影响材料的动态疲劳性能。

炭黑作为橡胶补强剂可提升胶料的硬度、拉伸强度等，本发明特别的选用N700系列以上的大粒径炭黑，可降低炭黑间相互作用力，从而降低胶料动静比。同时，本发明通过加入一定量的偶联剂，可改善橡胶高分子和填料偶联的作用，通过抑制填料的团聚，进而可提高填料的分散性，以此能够在不改变炭黑用量的前提下提高硫化橡胶静刚度，进而降低胶料动静比。

本发明化学防老剂和物理防老剂并用，其中化学防老剂可用于改善材料耐热性及动态疲劳性，物理防老剂则主要改善材料的静态刚度。而本发明中特别采用高闪点的石蜡油作为增塑剂，一般橡胶硬度控制在45～55度，由于用于胶料软化及塑性提升的软化增塑剂为小分子物质，在高温条件下易挥发，致使橡胶制品热老化后硬度会增加，所以软化增塑剂的闪点、粘度以及与橡胶的相溶性等因素对硫化橡胶的耐热性至关重要。本发明采用高闪点石蜡油、即链烷烃油可满足胶料动静比及刚度需求，并且还能够避免影响胶料的高低温性能。

本发明中的硫化体系选用常规硫化体系，在低动静比橡胶配合中，硫化体系的选择首先应保证形成足够数量的交联网络，本发明所采用的活性剂氧化锌与2-乙基酸锌中，2-乙基酸锌可替代常规使用的硬脂酸，与氧化锌相互作用可提高硫化速度和交联密度。同时，2-乙基酸锌在硫磺硫化体系中活性高于硬脂酸，也可对硫化体系进行有效活化，形成均一的交联键的同时，提高交联密度，进而降低胶料的动静比。

综上，本发明通过天然橡胶与炭黑改性顺丁橡胶并用，以及2-乙基酸锌、偶联剂等组分的使用，可使制成的胶料有着较好的静刚度与较低的动刚度，而能够获得低动静比的胶料。

本发明同时也提供了如上所述的低动静比胶料的制备方法，且该方法采用橡胶二段法混炼工艺，并包括如下步骤：

步骤a、A段胶混炼：将天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼55～65s，再投入氧化锌、2-乙基酸锌、化学防老剂、物理防老剂、增塑剂混炼115～125s，继续投入炭黑和偶联剂混炼235～245s至130～150℃，排胶，进入开炼机出片；

步骤b、B段胶混炼：将A段胶投入密炼机混炼55～65s，再投入硫磺、促进剂混炼235～245s，胶温控制在110℃以内排胶，进入开炼机出片，冷却、风干。

本发明的制备方法基于前述的胶料组分构成，通过其制备工艺可制备出具有低动静比的胶料，能够满足橡胶悬置的承载及减振、隔振的性能要求。

此外，本发明还提供了一种悬置结构，所述悬置结构中具有橡胶主簧，并且所述橡胶主簧由如上所述的低动静比胶料制备而成。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例首先涉及一种低动静比胶料，且该胶料包括以下重量份的原料：天然橡胶：50-95份，顺丁橡胶：5-50份，氧化锌：3-10份，2-乙基酸锌：0.5-5份，化学防老剂：1-5份，物理防老剂：1-5份，炭黑：30-50份，偶联剂：0.5-5份，增塑剂：0-10份，硫磺：0.5-3份，促进剂：1-6份。

上述组分构成的胶料通过天然橡胶与炭黑改性顺丁橡胶并用，以及2-乙基酸锌、偶联剂等组分的使用，可使制成的胶料有着较好的静刚度与较低的动刚度，而能够获得低动静比的胶料。

具体来说，天然橡胶(NR)是从天然植物中获取的以异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，主要有以异戊二烯为主的天然橡胶和反式异戊二烯的反式天然胶，天然橡胶具有优异的回弹性，具有动态损失小、动静比低等特点，是最适合用于悬置的生胶之一，广泛应用于各种减振制品中。本实施例的天然橡胶为50-95份，例如可为50份、55份、60份、70份、75份或80份、90份，且具体例如可采用烟片胶RSS3#。

顺丁橡胶是顺式-1,4-聚丁二烯橡胶的简称，是由丁二烯聚合而成的结构规整的合成橡胶，其硫化后耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，且动负荷下发热少，耐老化性尚好，易与天然橡、氯丁橡胶或丁腈橡胶并用。本实施例的顺丁橡胶特别采用末端炭黑改性的顺丁橡胶，并为5-50份，且例如可为5份、10份、20份、25份、30份、40份或45份、50份，同时其具体例如可采用日本瑞翁公司的顺丁橡胶BR1220。

氧化锌与2-乙基酸锌作为活性剂，可替代常规使用的硬脂酸，两者相互作用能够提高胶料混炼时的硫化速度和交联密度，可对硫化体系进行有效活化，以降低制备胶料的动静比。本实施例中氧化锌为3-10份，例如可为3份、3.5份、4份、5份、7份、7.5份、8份或8.5份、10份，2-乙基酸锌为0.5-5份，例如可为0.5份、1份、2份、25份、3份或4份、4.5份、5份。

本实施例的化学防老剂包括防老剂6PPD与防老剂S-TMQ，防老剂6PPD用于清除臭氧分子以进行防护，防老剂S-TMQ为高含量防老剂TMQ，其有效二、三聚体含量大于70％，远大于常规TMQ40％的有效二、三聚体含量，可在同等用量的情况下获得更佳的防护效果。其中，防老剂6PPD为0.5-3份，例如可为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份或3份，防老剂S-TMQ为0.5-2份，例如可为0.5份、1份、1.5份或2份，同时防老剂6PPD与防老剂S-TMQ的总重量份数应在1-5份之间。

本实施例的物理防老剂包括石蜡，其在使用过程中其可不断析出橡胶表面，而能够起到隔离臭氧与橡胶大分子接触的作用，且石蜡具体为1-5份，并例如可为1份、1.5份、2份、3份、3.5份或4份、5份。通过采用防老剂6PPD、防老剂S-TMQ和石蜡并用的防护体系，各组分协同作用，可延缓或抑制胶料的老化过程，从而延长橡胶及其制品的贮存期和使用寿命。

本实施例中，炭黑具体可采用炭黑N774、炭黑N800、炭黑N990中的一种，或者其也可为并用以上三者中的至少两个。在具体制备时，可根据所需胶料设置的含胶率进行选取，例如若需要胶料的含胶率较高，则可采用N774，而若需要胶料的含胶率较低，则可采用N990。本实施例炭黑的重量份数为30-50份，例如其可为30份、35份、40份、42份或45份、50份。

本实施例对于所采用的偶联剂，其分子结构中应具有下列基团a、基团b和基团c之一。

其中，具体制备时例如该偶联剂可采用Sumlink 200，其分子结构中具有以上的基团a，或者偶联剂也可采用硅烷偶联剂Si-69，其分子结构中具有以上的基团c。本实施例的偶联剂的重量份数为0.5-5份，且例如可为0.5份、1份、15份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.2份或4.5份、5份。

本实施例的增塑剂具体采用闪点大于220℃的高闪点石蜡油，例如P2291，其重量份数为0-10份，例如可为0.5份、1份、2份、2.5份、3份、5份、6份、7.5份或8份、10份。本实施例的硫磺为0.5-3份，例如具体可为0.5份、1份、1.5份、2份或3份。促进剂的重量份数则为1-6份，且例如可为1份、2份、2.5份、3份、4份或4.5份、5份、5.5份、6份，同时本实施例的促进剂在制备时例如可采用TMTD或TRA。

本实施例的低动静比胶料在制备时，其采用橡胶二段法混炼工艺，且其制备方法包括如下步骤：

步骤a、A段胶混炼：将天然橡胶和末端炭黑改性顺丁橡胶投入密炼机中混炼55～65s、例如60s，再投入氧化锌、2-乙基酸锌、防老剂6PPD、防老剂S-TMQ、石蜡、高闪点石蜡油混炼115～125s、例如120s，继续投入炭黑和偶联剂混炼235～245s、例如240s至130～150℃、例如140℃进行排胶，再进入开炼机出片。

步骤b、B段胶混炼：将A段胶投入密炼机混炼55～65s、例如60s，再投入硫磺、促进剂混炼235～245s、例如240s，胶料温度控制在110℃以内(例如100℃)排胶，进入开炼机出片，冷却、风干。

采用以上的制备方法，进行多个胶料的具体制备实例，各制备实例中每个胶料构成组分的重量份数如下表中所示。其中，对应于各制备实例，下表中亦给出了一个作为效果对比的对比例的组分构成，且所使用的高顺式顺丁橡胶仍采用日本瑞翁公司橡胶产品。各制备实例以及对比例所制备的胶料经检验后的检测结果仍列于下表中。

通过上表可以看出，采用本实施例的原料组分以及重量份数，所制备的胶料具有更低的动静比，其能够满足橡胶悬置的承载及减振、隔振的性能要求，而可作为悬置制备的良好胶料产品。

本实施例其次还涉及一种悬置结构，该悬置结构中具有橡胶主簧，并且所述橡胶主簧由如上所制备的低动静比胶料制备而成。通过由以上的胶料制备，使得本实施例的悬置有较好的静刚度以承载诸如动力总成的重量，也具有较低的动刚度以隔离动力总成的振动传递，因而其可很好应用于汽车、轨道交通等有着减振安装/连接需求的产品。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种低动静比胶料，其特征在于：所述胶料包括以下重量份的原料：天然橡胶：50-95份，顺丁橡胶：5-50份，氧化锌：3-10份，2-乙基酸锌：0.5-5份，化学防老剂：1-5份，物理防老剂：1-5份，炭黑：30-50份，偶联剂：0.5-5份，增塑剂：0-10份，硫磺：0.5-3份，促进剂：1-6份。

2.根据权利要求1所述的低动静比胶料，其特征在于：所述顺丁橡胶采用末端炭黑改性的顺丁橡胶。

3.根据权利要求1所述的低动静比胶料，其特征在于：所述化学防老剂包括防老剂6PPD与防老剂S-TMQ。

4.根据权利要求1所述的低动静比胶料，其特征在于：所述物理防老剂包括石蜡。

5.根据权利要求1所述的低动静比胶料，其特征在于：所述炭黑采用炭黑N774、炭黑N800、炭黑N990中的一种，或者并用以上三者中的至少两个。

6.根据权利要求1所述的低动静比胶料，其特征在于：所述偶联剂的分子结构中应具有下列的基团之一：

基团a：

基团b：

基团c：

7.根据权利要求6所述的低动静比胶料，其特征在于：所述偶联剂采用硅烷偶联剂Si-69或Sumlink 200。

8.根据权利要求1所述的低动静比胶料，其特征在于：所述增塑剂采用高闪点石蜡油，且所述高闪点石蜡油的闪点大于220℃。

9.一种制备如权利要求1所述的低动静比胶料的方法，其特征在于，该方法采用橡胶二段法混炼工艺，并包括如下步骤：

步骤a、A段胶混炼：将天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼55～65s，再投入氧化锌、2-乙基酸锌、化学防老剂、物理防老剂、增塑剂混炼115～125s，继续投入炭黑和偶联剂混炼235～245s至130～150℃，排胶，进入开炼机出片；

步骤b、B段胶混炼：将A段胶投入密炼机混炼55～65s，再投入硫磺、促进剂混炼235～245s，胶温控制在110℃以内排胶，进入开炼机出片，冷却、风干。

10.一种悬置结构，所述悬置结构中具有橡胶主簧，其特征在于：所述橡胶主簧由权利要求1所述的低动静比胶料制备而成。