CN112280113B - 发动机悬置用橡胶材料及其制备方法和发动机悬置与汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发动机悬置用橡胶材料，其包括的配料有烟片胶、甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶、氧化锌、硬脂酸、炭黑、γ‑氨丙基三乙氧基硅烷、芳烃油、防老剂、硫磺、二硫化二甲基二苯基秋兰姆，以及N‑氧联二亚乙基硫代氨基甲酰‑N′‑氧联二亚乙基次磺酰胺、2‑硫醇基苯并噻唑锌盐和防焦剂。同时，本发明也提供有以上橡胶材料的制备方法，采用该橡胶材料的发动机悬置，以及应用有该发动机悬置的汽车。本发明的发动机悬置用橡胶材料可在保证产品使用寿命的同时也提升整车舒适性，同时也能够使得硫化胶具有耐高温、高耐久及低衰减特性。

Description

发动机悬置用橡胶材料及其制备方法和发动机悬置与汽车
技术领域
本发明涉及橡胶材料制备技术领域，特别涉及一种发动机悬置用橡胶材料，同时本发明也涉及有该橡胶材料的制备方法。此外，本发明还涉及一种采用该橡胶材料的发动机悬置，以及应用有该发动机悬置的汽车。
背景技术
发动机悬置是进行发动机与车身间连接的弹性连接元件，其在使用时可对发动机和车身二者之间的振动力传递进行衰减和隔离，同时其也起到支撑发动机，限制发动机偏移等作用。
随着目前汽车发动机排量的日渐增大，采用涡轮增压发动机的越来越多，而为节省空间，发动机舱的排布也愈加紧密，这就导致发动机悬置的工作环境温度长期在85-90℃之间。而对于应用较为普遍的橡胶发动机而言，较高的工作环境温度对发动机悬置中的橡胶材料耐高温性，耐久性，以及低刚度衰减特性提出了要求。
现有的橡胶发动机悬置为了平衡产品耐高温特性，配方设计大多采用天然橡胶，并配合低硫高促硫化体系，来保证橡胶发动机悬置长期在高温下工作时的疲劳耐久特性和减震特性。但是使用现有的设计方案也会大大降低橡胶材料的动态疲劳特性，导致在山路、坏路行驶过程中容易出现悬置断裂失效的问题。同时，目前采用的低硫高促硫化体系，也易出现硫载体反应不充分现象，从而导致悬置产品在高温环境中工作一段时间后，其动静刚度衰减严重，造成隔震功能衰退，使得整车舒适性降低。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机悬置用橡胶材料，以可保证产品使用寿命，并使其具有耐高温、高耐久和低衰减特性。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种发动机悬置用橡胶材料，包括如下重量份数的配料：烟片胶：50-70份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：30-50份；氧化锌：3-5份；硬脂酸：1-2份；炭黑：20-30份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2-3份；芳烃油：5-15份；防老剂：3.8-8份；硫磺0.75-0.85份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.25-1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.45-1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1-1.2份；防焦剂：0.2-0.3份。
进一步的，所述烟片胶为塑炼后门尼在50-60之间的烟片胶。
进一步的，所述防老剂包括如下重量份数的配料：防老剂TMQ：1-2份；防老剂4010NA：1-2份；防老剂4020：1-2份；防老剂MB：0.8-2份。
进一步的，所述炭黑采用炭黑SR129。
进一步的，所述发动机悬置用橡胶材料包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼在50-60之间的烟片胶：50份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：50份；氧化锌：5份；硬脂酸：1.5份；炭黑SR129：20份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；防焦剂：0.2份。
相对于现有技术，本发明的发动机悬置用橡胶材料具有以下优势：
本发明的发动机悬置用橡胶材料，通过并用甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶，代替传统配方体系中单一使用天然橡胶，可提高硫化橡胶的强度、抗冲击性以及屈挠龟裂特性，也能够提高硫化胶的震动吸收特性，从而可在保证产品使用寿命的同时也提升整车舒适性。
同时，通过使用低滞后炭黑SR129，并用γ-氨丙基三乙氧基硅烷，可使炭黑与生胶之间形成特性交联网络，其交联网络稳定，可使得硫化胶疲劳性优良。
此外，通过使得硫化体系采用硫磺、二硫化二甲基二苯基秋兰姆、N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺和2-硫醇基苯并噻唑锌盐的平衡型组合形式，可替代传统使用的二硫化四甲基/乙基/苄基秋兰姆，或者吗啡啉类产品作为硫载体。此种平衡型组合形式的硫化体系，硫化活性高，交联密度大，且交联网络稳定，可使得硫化胶具备更高的耐疲劳型和热稳定性，进而能够使得硫化胶具有耐高温、高耐久及低衰减特性。
同时，本发明也提出了以上发动机悬置用橡胶材料的制备方法，且所述制备方法采用两段混炼工艺，并包括：
一段混炼：采用剪切式密炼机，密炼初始加入烟片胶、甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶、氧化锌和防老剂，20s后落上顶栓，120s后开上顶栓加入炭黑和芳烃油，20s后落上顶栓并155℃保持，120s后开上顶栓排料；
二段开炼：采用开炼机60℃以下塑炼，初始加入一段排料和硫磺、二硫化二甲基二苯基秋兰姆、N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺、2-硫醇基苯并噻唑锌盐，混合均匀后左三刀、右三刀，再打三角包5次后下片。
进一步的，一段混炼中，密炼初始温度为70℃，转子转速为33RPM，填充系数为0.7，排胶温度为155℃。
进一步的，二段开炼的时间为14min，且二段开炼中初始辊距在0.4mm，打三角包辊距在0.2mm，下片时辊距在2mm。
此外，本发明的另一目的在于提出一种发动机悬置，所述发动机悬置为橡胶悬置，且所述发动机悬置中的橡胶体采用以上所述的发动机悬置用橡胶材料制成。
另外，本发明也提出有一种汽车，所述汽车中的发动机即通过以上所述的发动机悬置安装于车身上。
本发明的汽车及其内的发动机悬置通过采用以上的发动机悬置用橡胶材料，可保证产品的使用寿命，也能够提升整车舒适性，而有着很好实用性。
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。
实施例一
本实施例涉及一种发动机悬置用橡胶材料，整体设计上，其包括有如下重量份数的配料：烟片胶：50-70份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：30-50份；氧化锌：3-5份；硬脂酸：1-2份；炭黑：20-30份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2-3份；芳烃油：5-15份；防老剂：3.8-8份；硫磺0.75-0.85份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.25-1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.45-1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1-1.2份；防焦剂：0.2-0.3份。
在本实施例的生胶体系中，作为优选实施形式，上述烟片胶采用塑炼后门尼在50-60之间的烟片胶。而且，制备时烟片胶的份数例如可为50份、55份、60份、65份或70份，并优选为50份。
本实施例所并用的甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶的份数例如可为30份、35份、40份、42份、45份或50份，且其优选为50份。此外，氧化锌的份数例如可为3份、3.5份、4份、4.5份或5份，且优选为5份。硬脂酸的份数则例如可为1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.8份或2份，并优选为1.5份。
本实施例的炭黑具体为采用低滞后炭黑SR129，其与γ-氨丙基三乙氧基硅烷并用，可使炭黑与生胶之间产生特定偶联化结构，从而能够提高补强性和高温下性能的稳定性。在具体实施时，炭黑的份数例如可为20份、22份、25份、28份或30份，并优选为20份，而γ-氨丙基三乙氧基硅烷的份数例如可为2份、2.2份、2.5份、2.6份、2.8份或3份，且优选为2份。
本实施例中芳烃油作为软化增塑剂，可保证混炼胶加工工艺特性，且也能够提升混炼胶的耐久特性，在具体实施中，芳烃油的份数例如可为5份、8份、10份、12份或15份，并优选为5份。本实施例的防老剂具体为包括有如下重量份数的配料：防老剂TMQ：1-2份；防老剂4010NA：1-2份；防老剂4020：1-2份；防老剂MB：0.8-2份。
在具体实施中，优选地，防老剂TMQ的份数例如可为1份、1.2份、1.5份、1.8份或2份，防老剂4010NA的份数例如可为1份、1.2份、1.5份、1.8份或2份，防老剂4020的份数例如可为1份、1.2份、1.5份、1.8份或2份，防老剂MB的份数则例如可为0.8份、1份、1.2份、1.5份、1.8份或2份。而且以上各类型防老剂优选地均可为1.5份。
另外，本实施例的硫化体系中，硫磺的份数例如可为0.75份、0.78份、0.8份、0.82份或0.85份，并优选为0.8份。二硫化二甲基二苯基秋兰姆的份数例如可为1.25份、1.3份、1.35份、1.4份或1.5份，优选为1.5份。N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺的份数例如可为1.45份、1.5份、1.55份、1.6份或1.65份，且优选为1.65份。而2-硫醇基苯并噻唑锌盐的份数例如可为1份、1.05份、1.1份、1.12份、1.15份或1.2份，优选为1。防焦剂的份数则例如可为0.2份、0.22份、0.25份、0.27份或0.3份，并优选为0.2份。
本实施例的发动机悬置用橡胶材料在制备时，其制备方法采用两段混炼工艺，且具体上包括有如下的一段混炼与二段开炼，同时，除以下特别指出之外，本实施例的制备方法参见现有悬置橡胶二段混炼工艺即可。
其中，一段混炼过程主要有：采用剪切式密炼机，密炼初始加入烟片胶、甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶、氧化锌和防老剂，20s后落上顶栓，120s后开上顶栓加入炭黑和芳烃油，20s后落上顶栓并155℃保持，120s后开上顶栓排料；
二段开炼过程主要有：采用开炼机60℃以下塑炼，初始加入一段排料和硫磺、二硫化二甲基二苯基秋兰姆、N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺、2-硫醇基苯并噻唑锌盐，混合均匀后左三刀、右三刀，再打三角包5次后下片。
而在上述一段混炼中，具体制备时优选地，密炼初始温度可设置为70℃，转子转速为33RPM，填充系数为0.7，排胶温度则可设置为155℃。此外，本实施例中二段开炼的时间一般应控制为14min，并且在二段开炼中，初始辊距优选设置为0.4mm，而之后的打三角包辊距在0.2mm，下片时辊距则在2mm。
下面将结合具体制备例和对比例来对本实施例的发动机悬置用橡胶材料进行进一步的说明。
制备例1
在本制备例中，发动机悬置用橡胶材料包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼为55的烟片胶：50份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：50份；氧化锌：5份；硬脂酸：1.5份；炭黑SR129：20份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；防焦剂：0.2份。
该发动机悬置用橡胶材料的具体制备方法参照以上描述便可。
制备例2
在本制备例中，发动机悬置用橡胶材料包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼为55的烟片胶：70份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：30份；氧化锌：5份；硬脂酸：1份；炭黑SR129：20份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；防焦剂：0.2份。
该发动机悬置用橡胶材料的具体制备方法参照以上描述便可。
对比例1
在本对比例中，发动机悬置用橡胶材料包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼为55的烟片胶：100份；氧化锌：5份；硬脂酸：1份；炭黑N550：20份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；防焦剂：0.2份。
该发动机悬置用橡胶材料的具体制备方法参照以上描述便可。
对比例2
在本对比例中，发动机悬置用橡胶材料包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼为55的烟片胶：50份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：50份；氧化锌：5份；硬脂酸：1份；炭黑SR129：20份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；N-环己基-2-苯丙噻唑次磺酰胺：1.5份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；二硫化四乙基秋兰姆：0.8份；防焦剂：0.2份。
该发动机悬置用橡胶材料的具体制备方法参照以上描述便可。
对比例3
在本对比例中，发动机悬置用橡胶材料包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼为55的烟片胶：100份；氧化锌：5份；硬脂酸：1份；炭黑SR129：20份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；N-环己基-2-苯丙噻唑次磺酰胺：1.5份；二硫化四乙基秋兰姆：0.8份；防焦剂：0.2份。
该发动机悬置用橡胶材料的具体制备方法参照以上描述便可。
将以上制备例和对比例制备的发动机悬置橡胶材料分别于高温工作环境下进行测试，经测试具体结果如下表1所示。
表1.疲劳次数及刚度衰减测试结果
Figure BDA0002747740760000071
通过上述表1可以看出，对比制备例1和制备例2可知，随着甲基丙烯酸甲酯改性天然橡用量的变化，胶料产品的耐久次数具有明显提升。
通过制备例1和对比例2比较可知，生胶体系并用甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶时，采用常规硫化体系耐久性有所提升，但其刚度衰减特性增高。
通过制备例1和对比例1的比较可知，生胶体系没有并用甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶时，即使采用本实施例所设计的硫化体系，胶料耐久次数明显降低，但其刚度衰减特性保持良好。
而通过制备例1和对比例3的比较可知，生胶体系没有并用甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶时，硫化体系也没有采用与本实施例不同的常规硫化体系时，胶料耐久次数明显降低，但刚度衰减变化增大。
因此，综上所述，采用本实施例的配料及其重量份比例，所制备的发动机悬置用橡胶材料在高温工作环境下，也有着较好的耐疲劳性以及较低的刚度衰减，从而能够满足在高温环境长期工作的使用要求。
实施例二
本实施例涉及一种发动机悬置，该发动机悬置为橡胶悬置，且该发动机悬置中的橡胶体即采用实施例一所制备的发动机悬置用橡胶材料制成。
此外，本实施例也进一步涉及一种汽车，该汽车中的发动机即通过上述的发动机悬置安装于车身上。
本实施例的汽车及其内采用的发动机悬置，通过应用实施例一的发动机悬置用胶料，可保证悬置产品的使用寿命，也能够提升整车舒适性，而有着很好实用性。
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 (8)

1.一种发动机悬置用橡胶材料，其特征在于：包括如下重量份数的配料：烟片胶：50-70份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：30-50份；氧化锌：3-5份；硬脂酸：1-2份；炭黑：20-30份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2-3份；芳烃油：5-15份；防老剂：3.8-8份；硫磺0.75-0.85份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.25-1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.45-1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1-1.2份；防焦剂：0.2-0.3份；
所述烟片胶为塑炼后门尼在50-60之间的烟片胶，所述炭黑采用炭黑SR129。
2.根据权利要求1所述的发动机悬置用橡胶材料，其特征在于：所述防老剂包括如下重量份数的配料：防老剂TMQ：1-2份；防老剂4010NA：1-2份；防老剂4020：1-2份；防老剂MB：0.8-2份。
3.根据权利要求2所述的发动机悬置用橡胶材料，其特征在于：包括如下重量份数的配料：塑炼后门尼在50-60之间的烟片胶：50份；甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶：50份；氧化锌：5份；硬脂酸：1.5份；炭黑SR129：20份；γ-氨丙基三乙氧基硅烷：2份；芳烃油：5份；防老剂TMQ：1.5份；防老剂4010NA：1.5份；防老剂4020：1.5份；防老剂MB：1.5份；硫磺0.8份；二硫化二甲基二苯基秋兰姆：1.5份；N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺：1.65份；2-硫醇基苯并噻唑锌盐：1份；防焦剂：0.2份。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发动机悬置用橡胶材料的制备方法，其特征在于：所述制备方法采用两段混炼工艺，并包括：
一段混炼：采用剪切式密炼机，密炼初始加入烟片胶、甲基丙烯酸甲酯改性天然橡胶、氧化锌和防老剂，20s后落上顶栓，120s后开上顶栓加入炭黑和芳烃油，20s后落上顶栓并155℃保持，120s后开上顶栓排料；
二段开炼：采用开炼机60℃以下塑炼，初始加入一段排料和硫磺、二硫化二甲基二苯基秋兰姆、N-氧联二亚乙基硫代氨基甲酰-N′-氧联二亚乙基次磺酰胺、2-硫醇基苯并噻唑锌盐，混合均匀后左三刀、右三刀，再打三角包5次后下片。
5.根据权利要求4所述的发动机悬置用橡胶材料的制备方法，其特征在于：一段混炼中，密炼初始温度为70℃，转子转速为33RPM，填充系数为0.7，排胶温度为155℃。
6.根据权利要求4所述的发动机悬置用橡胶材料的制备方法，其特征在于：二段开炼的时间为14min，且二段开炼中初始辊距在0.4mm，打三角包辊距在0.2mm，下片时辊距在2mm。
7.一种发动机悬置，其特征在于：所述发动机悬置为橡胶悬置，且所述发动机悬置中的橡胶体采用权利要求1至3中任一项所述的发动机悬置用橡胶材料制成。
8.一种汽车，其特征在于：所述汽车中的发动机通过权利要求7中的发动机悬置安装于车身上。
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