CN111410774B - 一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶材料及其制备方法和应用，橡胶材料包括：天然橡胶、防老剂、活性剂、环烷油、炭黑、硫磺和促进剂，还包括特定的丁苯橡胶和特定的复合微晶石蜡；天然橡胶与丁苯橡胶的投料质量比为50‑70∶30‑50；以天然橡胶与丁苯橡胶的总添加量100份计，复合微晶石蜡的添加量为3‑5份；制备：将除硫化体系外的所有原材料进行混炼得到母胶；将母胶及硫化体系进行混炼，得到混炼胶混合物，硫化，制成；以及上述橡胶材料在汽车悬架衬套中的应用；本发明橡胶材料能够较明显地提升以天然橡胶为主的橡胶材料的阻尼，而且还兼具较优异的耐老化以及耐臭氧等功能。

Description

一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于汽车悬架舒适性衬套领域，具体涉及一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着现代科技的发展及人民生活水平的提高，人们对汽车舒适性的要求不断提高，而其中汽车悬架减震系统扮演着越来越重要的角色。通常汽车悬架衬套多使用以天然橡胶为主体的混合物，由于天然橡胶分子结构及几何构型决定其耐疲劳性能较优异，但是同时大分子链较柔顺分子间内聚能较低，即橡胶混合物弹性较好而滞后损失小。一些需要吸收汽车高速行驶时方向盘传来的摆震及刹车后的制动抖动等震动的摆臂衬套需要使用具有相对较高的滞后损失的橡胶作为主体材料，然而传统的衬套用天然胶橡胶混合物无法满足相对较高阻尼的要求；因此，需要开发符合使用要求的相对高阻尼且耐疲劳的橡胶混合物，同时，目前的橡胶材料在耐老化以及耐臭氧性能方面仍然不理想，亟待解决。
现有技术中也提出了一些改进的技术方案，例如中国专利CN 07337814 B（高阻尼橡胶材料），此专利虽然在一定程度上实现了较高阻尼，但是实际应用中，其公开的极性橡胶与天然橡胶组合后会存在无法达到热力学水平的共混，出现相分离，造成材料的耐久性变差，同时其为了获得较好的隔绝氧气、臭氧等功能，使用了大量的片层材料，造成了制造成本极大提升；又如中国专利CN1053849768B（宽温域高阻尼橡胶支座），此专利虽然也实现了较高阻尼，但是一方面其是作为支座应用，强度较大，不适于弹性要求较高的汽车悬架衬套，另一方面，其耐老化以及耐臭氧性能有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的一个或多个不足，提供一种改进的汽车悬架衬套用橡胶材料，其能够较明显地提升以天然橡胶为主的橡胶材料的阻尼，而且还兼具较优异的耐老化以及耐臭氧等功能。
本发明同时还提供了一种上述汽车悬架衬套用橡胶材料的制备方法。
本发明同时还提供了一种汽车悬架衬套，其原料包括上述汽车悬架衬套用橡胶材料。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种汽车悬架衬套用橡胶材料，所述橡胶材料包括以下组分：天然橡胶、防老剂、活性剂、环烷油、炭黑、硫磺和促进剂；其中，所述橡胶材料还包括丁苯橡胶和复合微晶石蜡；
所述丁苯橡胶的苯乙烯含量为15-35%、乙烯含量为30-65%；
所述复合微晶石蜡由凝固点50-58℃的微晶石蜡和凝固点62-70℃的微晶石蜡构成，所述凝固点50-58℃的微晶石蜡与所述凝固点62-70℃的微晶石蜡的投料质量比为0.8-1.2∶1；
其中，所述天然橡胶与所述丁苯橡胶的投料质量比为50-70∶30-50；以所述天然橡胶与所述丁苯橡胶的总添加量100份计，所述复合微晶石蜡的添加量为3-5份。
根据本发明的一些优选且具体的方面，以质量份数计，所述橡胶材料中，天然橡胶50-70份、丁苯橡胶30-50份、防老剂2-4份、复合微晶石蜡3-5份、活性剂6-10份、环烷油5-15份、炭黑35-55份、硫磺1.5-3.0份和促进剂1.0-2.0份，所述天然橡胶与所述丁苯橡胶的总添加量为100份。
根据本发明的一些具体方面，所述防老剂为酮胺防老剂、二苯胺及其衍生物、对苯二胺及其衍生物、环保型的受阻酚防老剂和受阻二酚防老剂中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些具体方面，所述活性剂由无机活性剂和有机活性剂构成，所述无机活性剂包括活性氧化锌，所述有机活性剂包括硬脂酸。
根据本发明的一些具体方面，所述环烷油为市售的常规环烷油。根据本发明的一个具体方面，本发明采用的环烷油可以为新疆克拉玛依4010环烷油、4006环烷油等等，在此不做具体限定。
根据本发明的一些具体方面，所述炭黑为选自炭黑SAF、炭黑ISAF、炭黑N339、炭黑HAF和炭黑FEF中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选方面，所述硫磺为不溶性硫磺。
根据本发明的一些具体方面，所述促进剂为选自噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂和胍类促进剂中的一种或多种的组合。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的汽车悬架衬套用橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：按配方比例称取各原料，
1）将除硫化体系外的所有原材料投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过160℃，出片、冷却、停放，得到母胶；其中，所述硫化体系包括硫磺和促进剂；
2）将所述母胶及所述硫化体系投放至密炼机中进行混炼，混炼温度不超过100℃，得到混炼胶混合物，然后硫化，制成所述汽车悬架衬套用橡胶材料。
根据本发明的一些优选方面，所述硫化的温度为150-170℃。
本发明提供的又一技术方案：一种汽车悬架衬套，所述汽车悬架衬套的原料包括上述所述的汽车悬架衬套用橡胶材料。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明创新地采用特定的丁苯橡胶与天然橡胶成分复配，两者溶解度相近，不仅相容性较好，不会出现相分离现象，同时还赋予了橡胶材料较高阻尼、耐疲劳性能优异，以及耐老化以及耐热性也得以提高，而且满足较宽温度范围内橡胶材料的粘弹性；尤其是结合不同凝固点的特定的微晶石蜡之后，其能够在产品硫化温度下溶解，冷却后能够处于过饱和状态而析出到橡胶表面形成一层蜡膜且结合牢固，阻碍空气中的氧气及臭氧对橡胶的攻击，并且兼顾短时间及长时间的耐臭氧及热氧老化性能（短时间内较低凝固点的微晶石蜡能够快速析出至橡胶表面，而较高凝固点的微晶石蜡析出较慢，利用应力平衡关系使两者保持一定平衡，进而保证析出到橡胶表面的蜡膜具有可观且稳定的厚度，从而能够在较短时间内即具有耐臭氧以及热老化性能；而且在使用过程中，假如表面的蜡膜被破坏，也即打破了高低凝固点的微晶石蜡两者之间维持的平衡关系，此时较高凝固点的微晶石蜡会被解封进而逐渐析出到橡胶表面以再次形成蜡膜，从而完成了对橡胶的持久耐臭氧以及热老化性能）；
同时防老剂还能够溶解在此特定复合微晶蜡中随着蜡的析出而析出产生协同作用，进一步增强了橡胶的耐老化、耐臭氧性能。
此外，本橡胶可以实现传统热硫化胶与金属或者塑料进行成型硫化，无需更改产品生产工艺条件。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。以下，天然橡胶采用天然橡胶10号标准胶（SCR10），购自越南；丁苯橡胶为SLR4602（苯乙烯含量为21%、乙烯含量为62%）、丁苯橡胶为 SLR3402 (苯乙烯含量为15%、乙烯含量为30%），购自盛禧奥，环烷油为新疆克拉玛依4010环烷油。
实施例1
本例提供一种汽车悬架衬套用橡胶材料，以质量份数计，其包括如下组分：
SCR 10 70KG
SLR4602 30KG
防老剂（4010NA） 3 KG
复合微晶石蜡（由分别购自莱茵化学的凝固点54-58℃的微晶石蜡和凝固点62-66℃的微晶石蜡构成，且各为2KG） 4 KG
ZNO（氧化锌） 5 KG
环烷油 10 KG
炭黑N339 45 KG
不溶性硫磺（购自莱茵化学） 2.5KG
促进剂CZ（化学名称：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，购自莱茵化学） 1.0KG
促进剂DM（化学名称：二硫化苯并噻唑，购自莱茵化学） 0.5 KG
PVI （化学名称：N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺，购自莱茵化学） 0.3 KG
其制备方法包括以下步骤：
1、将除硫化体系外的所有原材料投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过160℃，出片、冷却、停放12h，得到母胶；其中，所述硫化体系包括不溶性硫磺和促进剂；
2、将母胶及硫化体系投放如密炼机中进行混炼，混炼温度不超过100℃，出片得到混炼胶混合物，再在160℃下硫化7min，即得到所述汽车悬架衬套用橡胶材料。
将本例橡胶材料按照GB/T 528 测试方法测试，其拉伸强度为20MPa，扯断伸长率540% Instron 材料动刚度试验机测得损耗因子0.176；按照GB / T 3512 热老化70℃/70h后拉伸强度为18MPa，扯断伸长率480%，硬度变化+2ShA，热老化504h/55℃ 后拉伸强度为19MPa，扯断伸长率460%，硬度变化+2ShA。
实施例2
本例提供一种汽车悬架衬套用橡胶材料，以质量份数计，其包括如下组分：
SCR 10 50 KG
SLR4602 50KG
防老剂（4010NA） 3 KG
复合微晶石蜡（由分别购自莱茵化学的凝固点54-58℃的微晶石蜡和凝固点62-66℃的微晶石蜡构成，且各为2.5KG） 5 KG
ZNO（氧化锌） 5 KG
环烷油 10 KG
炭黑N339 45 KG
不溶性硫磺（购自莱茵化学） 2.5KG
促进剂CZ（化学名称：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，购自莱茵化学） 1.0KG
促进剂DM（化学名称：二硫化苯并噻唑，购自莱茵化学） 0.5 KG
PVI （化学名称：N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺，购自莱茵化学） 0.3 KG
其制备方法包括以下步骤：
1、将除硫化体系外的所有原材料投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过160℃，出片、冷却、停放12h，得到母胶；其中，所述硫化体系包括不溶性硫磺和促进剂；
2、将母胶及硫化体系投放如密炼机中进行混炼，混炼温度不超过100℃，出片得到混炼胶混合物，再在160℃下硫化7min，即得到所述汽车悬架衬套用橡胶材料。
将本例橡胶材料按照GB/T 528 测试方法测试，其拉伸强度为19MPa，扯断伸长率530% Instron 材料动刚度试验机测得损耗因子0.231；按照GB / T 3512 热老化70℃/70h后，拉伸强度为18MPa，扯断伸长率480%，硬度变化+1ShA。
实施例3
本例提供一种汽车悬架衬套用橡胶材料，以质量份数计，其包括如下组分：
SCR 10 50 KG
SLR3402 50KG
防老剂（4010NA） 3 KG
复合微晶石蜡（由分别购自莱茵化学的凝固点54-58℃的微晶石蜡和凝固点62-66℃的微晶石蜡构成，且各为1.5KG） 3 KG
ZNO（氧化锌） 5 KG
环烷油 10 KG
炭黑N339 45 KG
不溶性硫磺（购自莱茵化学） 2.5KG
促进剂CZ（化学名称：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，购自莱茵化学） 1.0KG
促进剂DM（化学名称：二硫化苯并噻唑，购自莱茵化学） 0.5 KG
PVI （化学名称：N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺，购自莱茵化学） 0.3 KG
其制备方法包括以下步骤：
1、将除硫化体系外的所有原材料投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过160℃，出片、冷却、停放12h，得到母胶；其中，所述硫化体系包括不溶性硫磺和促进剂；
2、将母胶及硫化体系投放如密炼机中进行混炼，混炼温度不超过100℃，出片得到混炼胶混合物，再在160℃下硫化7min，即得到所述汽车悬架衬套用橡胶材料。
将本例橡胶材料按照GB/T 528 测试方法测试，其拉伸强度19 MPa，扯断伸长率530% Instron 材料动刚度试验机测得损耗因子0.141，按照GB / T 3512 热老化70℃/70h后拉伸强度为18MPa，扯断伸长率480%，硬度变化+1ShA。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：不加SBR，相应调整SCR10的添加量为100KG。
将本对比例普通阻尼橡胶材料按照GB/T 528 测试方法测试，其拉伸强度为24MPa，扯断伸长率600% ，Instron 材料动刚度试验机测得损耗因子0.087，按照GB/T 3512热老化70℃/70h 后拉伸强度为20MPa ，扯断伸长率520%，硬度变化+5ShA。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：不加复合微晶石蜡。
将本例橡胶材料按照GB/T 528 测试方法测试，其拉伸强度为20MPa，扯断伸长率530% Instron 材料动刚度试验机测得损耗因子为 0.179，按照GB / T 3512 热老化70℃/70h 后拉伸强度为16MPa，扯断伸长率380%，硬度变化+3ShA，热老化504h/55℃ 后拉伸强度为14MPa，扯断伸长率320%，硬度变化+5ShA。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于：将复合微晶石蜡替换为凝固点仅为54-58℃的微晶石蜡。
将本例橡胶材料按照GB/T 528 测试方法测试，其拉伸强度为20MPa，扯断伸长率530% Instron 材料动刚度试验机测得损耗因子0.174，按照GB / T 3512 热老化70℃/70h后，拉伸强度为17MPa，扯断伸长率430%，硬度变化+3ShA，热老化504h/55℃ 后拉伸强度为15MPa，扯断伸长率350%，硬度变化+5ShA。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种汽车悬架衬套用橡胶材料，所述橡胶材料包括以下组分：天然橡胶、防老剂、活性剂、环烷油、炭黑、硫磺和促进剂，其特征在于，所述橡胶材料还包括丁苯橡胶和复合微晶石蜡；
所述丁苯橡胶的苯乙烯含量为25-35%、乙烯含量为40-50%；
所述复合微晶石蜡由凝固点范围为50-58℃的微晶石蜡和凝固点范围为62-70℃的微晶石蜡构成，所述凝固点范围为50-58℃的微晶石蜡与所述凝固点范围为62-70℃的微晶石蜡的投料质量比为0.8-1.2∶1；
其中，所述天然橡胶与所述丁苯橡胶的投料质量比为50-70∶30-50；以质量份数计，所述橡胶材料中，天然橡胶50-70份、丁苯橡胶30-50份、防老剂2-4份、复合微晶石蜡3-5份、活性剂6-10份、环烷油5-15份、炭黑35-55份、硫磺1.5-3.0份和促进剂1.0-2.0份，所述天然橡胶与所述丁苯橡胶的总添加量为100份。
2.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用橡胶材料，其特征在于，所述防老剂为酮胺防老剂、二苯胺及其衍生物、对苯二胺及其衍生物、环保型的受阻酚防老剂和受阻二酚防老剂中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用橡胶材料，其特征在于，所述活性剂由无机活性剂和有机活性剂构成，所述无机活性剂包括活性氧化锌，所述有机活性剂包括硬脂酸。
4.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用橡胶材料，其特征在于，所述环烷油为新疆克拉玛依4010环烷油；所述炭黑为选自炭黑SAF、炭黑ISAF、炭黑N339、炭黑HAF和炭黑FEF中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用橡胶材料，其特征在于，所述硫磺为不溶性硫磺。
6.根据权利要求1所述的汽车悬架衬套用橡胶材料，其特征在于，所述促进剂为选自噻唑类促进剂、次磺酰胺类促进剂、秋兰姆类促进剂和胍类促进剂中的一种或多种的组合。
7.一种权利要求1-6中任一项权利要求所述的汽车悬架衬套用橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：按配方比例称取各原料，
1）将除硫化体系外的所有原材料投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过160℃，出片、冷却、停放，得到母胶；其中，所述硫化体系包括硫磺和促进剂；
2）将所述母胶及所述硫化体系投放至密炼机中进行混炼，混炼温度不超过100℃，得到混炼胶混合物，然后硫化，制成所述汽车悬架衬套用橡胶材料。
8.根据权利要求7所述的汽车悬架衬套用橡胶材料的制备方法，其特征在于，所述硫化的温度为150-170℃。
9.一种汽车悬架衬套，其特征在于，所述汽车悬架衬套的原料包括权利要求1-6中任一项权利要求所述的汽车悬架衬套用橡胶材料。
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