CN110997788A - 防振橡胶用橡胶组合物和车辆用防振橡胶 - Google Patents

防振橡胶用橡胶组合物和车辆用防振橡胶 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供高损耗性优异的防振橡胶用橡胶组合物。为了解决上述课题，本发明的特征在于，包含具有二烯系橡胶的橡胶成分、相对于所述橡胶成分100质量份为40～120质量份的炭黑、以及相对于所述橡胶成分100质量份为20～80质量份的树脂，所述树脂含有相对于所述橡胶成分100质量份为10质量份以上的二甲苯树脂。

Description

防振橡胶用橡胶组合物和车辆用防振橡胶
技术领域
本发明涉及防振橡胶用橡胶组合物和车辆用防振橡胶。
背景技术
防振橡胶在汽车等各种车辆中为了提高乘坐时的舒适性而配置于成为振动、噪声的发生源的部位。为了减少振动、噪声向室内的侵入，例如对于作为振动、噪声的主要发生源的引擎，在扭转减振器、引擎架、消声器吊胶等构成构件中使用防振橡胶，从而吸收引擎驱动时的振动，减少振动和噪声向车内的侵入、噪声向周边环境的扩散。
作为这样的防振橡胶的基本特性，要求支撑引擎等重物的强度特性、吸收且抑制其振动的防振性能，正在开发各种技术。
另外，从提高防振橡胶的减振性能的观点考虑，期望提高防振橡胶的磁滞损耗(tanδ)。这是因为，针对以低频率发生的共振振动(振荡)，橡胶的磁滞损耗(以下也会仅称为“损耗”。)大时，振动的传达率降低。
进一步，另外，作为以实现防振橡胶的高损耗性为目的的技术，例如专利文献1中公开了使用特定的高损耗聚合物作为橡胶成分以实现防振橡胶的损耗性改善的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平09-176387号公报
发明内容
发明要解决的课题
如上述那样，利用专利文献1的技术，对于防振橡胶能够实现一定水平的高损耗。然而，考虑到近年来对于低噪声、低振动化要求更严格的水平，则为了实现进一步提高减振性能，期望开发出具有更高损耗的防振橡胶。
在此，本发明的目的在于提供高损耗性优异的防振橡胶用橡胶组合物、以及减振性能优异的车辆用防振橡胶。
用于解决课题的手段
本发明人等为了达到上述目的而进行了深入研究。于是发现，通过主要由二烯系橡胶构成橡胶成分、并且在橡胶组合物中含有炭黑以及特定种类和特定量的树脂，能够实现以往的防振橡胶用橡胶组合物所没有的极高损耗。
即，本发明的防振橡胶用橡胶组合物的特征在于，包含：具有二烯系橡胶的橡胶成分、相对于所述橡胶成分100质量份为40～120质量份的炭黑、以及相对于所述橡胶成分100质量份为20～80质量份的树脂，
所述树脂含有相对于所述橡胶成分100质量份为10质量份以上的二甲苯树脂。
通过上述构成，能够实现优异的高损耗性。
本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，所述炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为30m2/g以上。这是因为能够实现更优异的高损耗性。
另外，本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，所述炭黑的含量相对于所述橡胶成分100质量份优选为60～120质量份。这是因为能够实现更优异的高损耗性。
进一步，本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，所述炭黑优选为ISAF或SAF。这是因为能够实现更优异的高损耗性。
另外，本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，所述树脂优选含有20质量％以上的二甲苯树脂。这是因为能够实现更优异的高损耗性。
进一步，本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，所述树脂的含量相对于所述橡胶成分100质量份优选为40～80质量份。这是因为能够实现更优异的高损耗性。
本发明的车辆用防振橡胶的特征在于，使用将本发明的防振橡胶用橡胶组合物交联而得的防振橡胶用交联橡胶组合物。
通过上述构成，能够实现优异的减振性能。
发明的效果
根据本发明，能够提供高损耗性优异的防振橡胶用橡胶组合物，以及维持所装载的车辆的操纵稳定性、同时减振性能优异的车辆用防振橡胶。
具体实施方式
<防振橡胶用橡胶组合物>
以下对本发明的防振橡胶用橡胶组合物的一个实施方式进行详细说明。
本发明的防振橡胶用橡胶组合物包含：具有二烯系橡胶的橡胶成分、相对于所述橡胶成分100质量份为40～120质量份的炭黑、以及相对于所述橡胶成分100质量份为20～80质量份的树脂。
并且，本发明的防振橡胶用橡胶组合物的特征在于，所述树脂相对于所述橡胶成分100质量份含有10质量份以上的二甲苯树脂。
本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，通过以二烯系橡胶为主成分来构成橡胶成分，且在橡胶组合物中含有等级高的炭黑，进一步在橡胶组合物中与通常含量相比更多地包含含有一定量以上(相对于橡胶成分100质量份为10质量份以上)二甲苯树脂的树脂，实现了以往的防振橡胶所无法达到的高损耗性。
另一方面，关于以往的防振橡胶用橡胶组合物，其大多通过橡胶成分、炭黑的种类来控制高损耗性。
(橡胶成分)
本发明的防振橡胶用橡胶组合物中所含的橡胶成分含有二烯系橡胶。
这里，所述橡胶成分可以100％由二烯系橡胶构成，但只要在不损害本发明目的的范围内，也可以含有二烯系以外的橡胶。
所述橡胶成分中的二烯系橡胶的含量优选为50质量％以上，更优选为80质量％以上，最优选为100质量％。
进一步，对于所述二烯系橡胶的种类没有特别限定，可以根据防振橡胶用橡胶组合物所要求的性能适当选择。具体而言，可列举天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯异戊二烯丁二烯橡胶(SIBR)、乙丙二烯橡胶(EPDM)、氯丁二烯橡胶(CR)、丙烯腈丁二烯橡胶(NBR)、丁基橡胶(IIR)、丁二烯橡胶(BR)(需说明的是，关于BR，是指作为1,3-丁二烯的聚合物的聚丁二烯，不包括丁二烯与其他聚合物的共聚物等。)等。
另外，关于所述二烯系橡胶，在上述的具体例中，优选至少含有选自天然橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶和苯乙烯丁二烯橡胶中的至少一种。进一步，它们中，更优选的是，将所述橡胶成分设为100质量份时，丁二烯橡胶为50质量份以上。
(树脂)
本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，除了包含上述的橡胶成分以外，进一步包含含有二甲苯树脂的树脂。
通过在防振橡胶用橡胶组合物中适量包含含有二甲苯树脂的树脂，能够实现极优异的高损耗性。
需说明的是，本发明的“树脂”为常规的树脂，是将包含上述橡胶成分的一般橡胶排除在外的树脂。
这里，所述树脂的含量相对于所述橡胶成分100质量份为20～80质量份。这是因为能够以高水平实现高损耗性。当相对于所述橡胶成分100质量份，所述树脂的含量小于20质量份时，无法得到充分的高损耗性，另一方面，相对于所述橡胶成分100质量份，如果所述树脂的含量超过80质量份，则有使操作性恶化的担忧。
另外，从以更高水平实现损耗性的观点考虑，所述树脂的含量相对于所述橡胶成分100质量份优选为40～80质量份。
关于所述树脂的种类，含有二甲苯树脂即可，对于其他树脂没有特别限定。作为所述二甲苯树脂以外的树脂，可列举例如酚醛树脂、松香树脂、双环戊二烯(DCPD)树脂、双环戊二烯-异戊二烯共聚物、C5系石油树脂、C9系石油树脂、脂环式石油树脂、将C5馏分和C9馏分共聚而得的石油树脂(C5-C9系石油树脂)、萜烯树脂、酮树脂、和这些树脂的改性树脂等。这些树脂可以单独使用1种，也可以组合使用2种以上。
另外，所述树脂中二甲苯树脂的含量相对于所述橡胶成分100质量份为10质量份以上。当相对于所述橡胶成分100质量份，小于10质量份时，无法获得充分的高损耗性。另外，从实现更优异的高损耗性的方面考虑，所述树脂中的二甲苯树脂的含量相对于所述橡胶成分100质量份优选为20质量份以上。
(炭黑)
本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，除了包含上述橡胶成分和树脂以外，进一步包含炭黑。
通过在防振橡胶用橡胶组合物中适量包含炭黑，能够维持强度等物性。
这里，所述炭黑的含量相对于所述橡胶成分100质量份需要为40～120质量份，优选为60～120质量份。即使在通过所述树脂的添加而提高了高损耗性的情况下，也能够在良好地维持强度等其他物性的同时，实现优异的高损耗性。当相对于所述橡胶成分100质量份，所述炭黑的含量小于40质量份时，有无法实现充分的强度、高损耗性的担忧，另一方面，相对于所述橡胶成分100质量份，如果超过120质量份，则有未硫化橡胶的粘度变高、操作性恶化的担忧。
另外，所述炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)优选为30m2/g以上。这是因为即使在通过所述树脂的添加而提高了高损耗性的情况下，也能够在良好地维持强度等其他物性的同时，实现更优异的高损耗性。另外，从同样的观点考虑，所述炭黑的N2SA更优选为40m2/g以上，进一步优选为70m2/g以上，特别优选为100m2/g以上。需说明的是，关于炭黑的N2SA的上限，没有特别限定，从不使其他物性恶化的观点考虑，优选为130m2/g以下。
需说明的是，关于炭黑的N2SA，能够通过以ISO4652-1为基准的单点法测定，例如可以将经脱气的炭黑浸渍于液氮后，在平衡时测定吸附于炭黑表面的氮量，由测定值算出比表面积(m2/g)。
进一步，所述炭黑优选具有FEF以上的等级。这是因为即使在通过所述树脂的添加而提高了高损耗性的情况下，也能够在良好地维持强度等其他物性的同时，实现更优异的高损耗性。另外，所述FEF以上的等级的炭黑更优选为ISAF或SAF的等级。这是因为能够进一步提高强度和高损耗性。
(其他成分)
另外，本发明的防振橡胶用橡胶组合物中，除了包含上述的橡胶成分、树脂和炭黑之外，在不损害本发明目的的范围内，也可以包含炭黑以外的填充材、交联剂、交联促进剂、交联促进助剂、抗老化剂、抗氧化剂、发泡剂、增速剂、润滑剂、增粘剂、紫外线吸收剂等添加剂。
需说明的是，关于上述其他成分的含量没有特别限定。
这里，关于所述填充材没有特别限定，可以适当使用二氧化硅、白碳、微粒硅酸镁、重质碳酸钙、碳酸镁、粘土、滑石等填充材。
另外，关于所述交联剂，没有特别限定，可列举例如硫。
通过在防振橡胶用橡胶组合物中适量含有交联剂，能够使该橡胶组合物交联。
关于所述交联剂的含量，相对于所述橡胶成分100质量份，优选为0.4～5质量份，更优选为0.6～3质量份。
作为所述交联促进剂，可使用公知的物质，没有特别限定。可列举例如2-巯基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑等噻唑系硫化促进剂；N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺等亚磺酰胺系硫化促进剂；二苯基胍等胍系硫化促进剂；二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆、二硫化四丁基秋兰姆、二硫化四月桂基秋兰姆、二硫化四辛基秋兰姆、二硫化四苄基秋兰姆、四硫化双五亚甲基秋兰姆等秋兰姆系硫化促进剂；二甲基二硫代氨基甲酸锌等二硫代氨基甲酸盐系硫化促进剂；二烷基二硫代磷酸锌等。
所述交联促进剂中，可以并用亚磺酰胺系、秋兰姆系、噻唑系、胍系、二硫代氨基甲酸盐系等的1种或2种以上，为了交联行为(速度)的调整等，适合采用将交联促进能力相对高的秋兰姆系和/或噻唑系交联促进剂与交联促进能力相对中等～低程度的胍系和/或亚磺酰胺系交联促进剂组合。具体而言，可列举二硫化四甲基秋兰姆与N-环己基-2-苯并噻唑亚磺酰胺的组合、二硫化四丁基秋兰姆与N-叔丁基-2-苯并噻唑亚磺酰胺的组合、二硫化二苯并噻唑与二苯基胍的组合等。
关于所述交联促进助剂，可列举例如锌白(ZnO)、脂肪酸等。作为脂肪酸，可以是饱和或不饱和、直链状或支链状中任一种脂肪酸，脂肪酸的碳数也没有特别限制，可列举例如碳数1～30、优选15～30的脂肪酸，更具体而言，可列举环己酸(环己烷甲酸)、具有侧链的烷基环戊烷等环烷酸；己酸、辛酸、癸酸(包括新癸酸等支链状甲酸)、十二烷酸、十四烷酸、十六烷酸、十八烷酸(硬脂酸)等饱和脂肪酸；甲基丙烯酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等不饱和脂肪酸；松香、妥尔油酸、松香酸等树脂酸等。这些可以单独使用1种也可以并用2种以上。本发明中可适宜地使用锌白和硬脂酸。
作为所述抗老化剂，可使用公知的物质，没有特别限制。可列举例如苯酚系抗老化剂、咪唑系抗老化剂、胺系抗老化剂等。这些抗老化剂可以并用1种或2种以上。
需说明的是，在获得本发明的防振橡胶用橡胶组合物时，上述各成分的配合方法没有特别限制，可以一次性配合所有成分原料并混炼，也可以分成2个阶段或3个阶段配合各成分并进行混炼。需说明的是，混炼时可以使用辊式混炼机、密炼机、班伯里转子等公知的混炼机。另外，在成型为片状、带状等时，使用挤出成型机、压力机等公知的成型机即可。
<车辆用防振橡胶>
本发明的车辆用防振橡胶的特征在于，使用了将上述的本发明的防振橡胶用橡胶组合物交联而得的防振橡胶用交联橡胶组合物。
通过使用将本发明的防振橡胶用橡胶组合物交联而得的防振橡胶用交联橡胶组合物，能够在维持所装载的车辆的操纵稳定性的同时，实现优异的减振性能。
这里，关于所述防振橡胶用交联橡胶组合物的损耗，在常温(23±2℃)时，15Hz的tanδ优选为0.5以上，更优选为0.6以上。这是因为能够实现更优异的减振性能。
需说明的是，作为使所述防振橡胶用橡胶组合物固化时的交联(硫化)条件，没有特别限定。例如可以采用在140～180℃进行5～120分钟的硫化处理。
这里，车辆用防振橡胶是利用内部摩擦，以防止、缓冲车辆(汽车、卡车、巴士、电车、挖掘机等工程机械类等)的振动传达为目的而使用的交联橡胶制品。具体而言，是以上述的防振橡胶用交联橡胶组合物与树脂、金属等刚性体接触或一体化了的状态用于上述车辆的制品。
需说明的是，作为使所述防振橡胶用交联橡胶组合物与刚性体一体化的方法，可列举将橡胶压入刚性体中等非粘接型的方法；通过粘接剂使橡胶粘接于刚性体的方法等。另外，也可以进一步在内部封入流体，制成还并用了基于该流体的防振动传达功能的流体封入型防振橡胶。
进一步，本发明的车辆用防振橡胶优选为汽车用的防振橡胶，更优选为汽车中的行走系统(足回り系)、引擎架构件等中所使用的防振橡胶。这是因为利用由所述防振橡胶用交联橡胶组合物所得到的高损耗性，能够实现优异的减振性能。
实施例
以下，可列举实施例进一步详细说明本发明，但本发明不受下述实施例的任何限定。
(实施例1～12、比较例1～2)
按照表1所示的成分组成，调制作为各样品的防振橡胶用橡胶组合物。
并且，对于各样品的防振橡胶用橡胶组合物，通过155℃、12～26分钟的加热来实施硫化处理，制作了防振橡胶用交联橡胶组合物的样品。
(评价)
对于上述防振橡胶用交联橡胶组合物的各样品，进行以下的评价(1)～(3)。
(1)硬度(Hd)
对于防振橡胶用交联橡胶组合物的各样品，以JIS K 6253(A型)为基准，测定硬度。测定结果示于表1。
需说明的是，对于测定的硬度，数值越大，则表示硬度越高。
(2)断裂伸长率(Eb)
对于防振橡胶用硫化橡胶组合物的各样品，在23℃，以JIS K 6251为基准，测定断裂伸长率(％)。测定结果示于表1。
需说明的是，对于测定的断裂伸长率，数值越大，则表示断裂伸长率越大。
(3)损耗性(tanδ)
对于防振橡胶用交联橡胶组合物的各样品，以JIS K 6394(2007年)为基准，在15Hz和100Hz测定23℃±2℃的tanδ。测定结果示于表1。
需说明的是，关于测定的tanδ，数值越大，则表示损耗越高。
[表1]
Figure BDA0002379305320000091
*1：FEF炭黑、东海炭素(株)制“SEAST SO”、N2SA-42m2/g
*2：ISAF炭黑、东海炭素制“SEAST 6P”、N2SA-119m2/g
*3：二甲苯树脂、Fudow(株)制“NIKANOL(注册商标)”
*4：聚酯多元醇树脂、日本ZEON(株)制“Zeofine 100M”
*5：双环戊二烯树脂、丸善石油化学(株)制“MARUKAREZ M-890A”
*6：芳香族系烃树脂、新日本石油化学(株)制“Nisseki Neopolymer 140”
*7：旭化成(株)制“Diene NF35R”
从表1的结果可知，与比较例的各样品相比，实施例的各样品的高损耗性更优异。
产业上的可利用性
根据本发明，能够提供高损耗性优异的防振橡胶用橡胶组合物、以及减振性能优异的车辆用防振橡胶。

Claims (7)

1.一种防振橡胶用橡胶组合物，其特征在于，包含：具有二烯系橡胶的橡胶成分、相对于所述橡胶成分100质量份为40～120质量份的炭黑、以及相对于所述橡胶成分100质量份为20～80质量份的树脂，
所述树脂含有相对于所述橡胶成分100质量份为10质量份以上的二甲苯树脂。
2.根据权利要求1所述的防振橡胶用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑的氮吸附比表面积即N2SA为30m2/g以上。
3.根据权利要求1或2所述的防振橡胶用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑的含量相对于所述橡胶成分100质量份为60～120质。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的防振橡胶用橡胶组合物，其特征在于，所述炭黑为ISAF或SAF。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的防振橡胶用橡胶组合物，其特征在于，所述树脂含有20质量％以上的二甲苯树脂。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的防振橡胶用橡胶组合物，其特征在于，所述树脂的含量相对于所述橡胶成分100质量份为40～80质量份。
7.一种车辆用防振橡胶，其特征在于，使用将权利要求1～6中任一项所述的防振橡胶用橡胶组合物交联而得的防振橡胶用交联橡胶组合物。
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