CN112940357B - 一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车用橡胶材料技术领域，具体涉及一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料和应用，所述橡胶材料，以重量份数计包括天然橡胶60‑80份、顺丁橡胶10‑30份、丁苯橡胶10‑30份、补强剂55‑65份、硫化剂1‑3份、硫化促进剂1‑2份、促进剂2‑3份、活性剂6‑9份、防老剂7‑10份、增塑剂5‑8份、硅烷偶联剂2‑4份和胶易素1‑3份；提高了橡胶材料的耐老化性能、耐磨性能和耐疲劳性能；所述的耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料应用于汽车橡胶支座中；提高了橡胶支座的使用寿命。

Description

一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料和应用
技术领域
本发明属于汽车用橡胶材料技术领域，具体涉及一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料和应用。
背景技术
随着汽车现代化的发展，对汽车橡胶减震制品的要求也日趋严格和苛刻，特别是汽车发动机橡胶减震支撑，要求在高载荷、高强度、超高温的条件下，具有良好的耐热老化性能和动态疲劳性能。汽车天然橡胶减震制品的性能和质量，对提高汽车整车质量水平起着极为关键的作用。
对于重型汽车来说，橡胶支座是一个重要的减震部件，天然橡胶减震性能较好，适用于制造汽车减震制品，但天然橡胶材料本身存在不耐高温、不耐热氧老化的问题，难以满足汽车行业不断提高的技术要求。因此，提供一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，以改善天然橡胶存在缺陷，进而提高橡胶制品的耐热老化性和延长疲劳使用寿命是十分必要的。
发明内容
针对传统汽车发动机橡胶支座用橡胶材料存在的耐老化性差及疲劳寿命短的问题，本发明提供一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料和应用，该橡胶材料耐热老化性能好，疲劳寿命长。
第一方面，本发明提供一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，以重量份数计，该橡胶材料包括天然橡胶60-80份、顺丁橡胶10-30份、丁苯橡胶10-30份、补强剂55-65份、硫化剂1-3份、硫化促进剂1-2份、促进剂2-3份、活性剂6-9份、防老剂7-10份、增塑剂5-8份、硅烷偶联剂2-4份和胶易素1-3份。
优选的，以重量份数计，该橡胶材料包括天然橡胶70份、顺丁橡胶15份、丁苯橡胶15份、补强剂60份、硫化剂2份、硫化促进剂1.5份、促进剂2份、活性剂7份、防老剂8份、增塑剂7份、硅烷偶联剂2份和胶易素2份。
优选的，补强剂为炭黑N375或炭黑N774中的一种或两种；炭黑N375具有较好的补强性能、耐磨性能及抗裂口增长性能，生热低，炭黑N774其硫化胶伸长率高、生热低、弹性高、耐老化性能良好；
所述的硫化剂为硫磺；
所述的硫化促进剂为DTDC；DTDC是一种重要的橡胶硫化促进剂，DTDC在硫化过程中不产生致癌物质亚硝胺，其可以全部或部分替代硫磺，组成有效或半有效硫化体系，DTDC硫化胶的橡胶硫化网络结构可赋予硫化胶优良的耐热性、耐压缩性和高定伸应力；
所述的促进剂为CBS；
所述的活性剂为硬脂酸和氧化锌；硬脂酸和氧化锌在硫磺硫化体系中组成了活性体系，可以活化硫化体系，提高硫化胶的耐老化性能；
所述的防老剂为防老剂FR、防老剂4020或防老剂H中的一种或多种；防老剂的加入可减缓老化过程和氧化过程，从而减缓橡胶分子链的热氧化降解或热交联过程，防老剂抗热氧老化性能优异，耐热、耐屈挠龟裂性能有明显改善，尤其是耐屈挠性能的改善，可用于动态条件下使用的多种橡胶制品；
所述的增塑剂为环烷油；具有与橡胶的良好塑性和互溶性，还可以有效增加橡胶中所使用填充料的分散效果，从而提高成品的抗拉强度；
所述的硅烷偶联剂为Si-75；硅烷偶联剂Si-75具有较好的高温稳定性，避免了高温混炼过程中多硫硅烷产生游离硫(使胶料提前硫化)，使胶料获得极好的低生热和低滚动阻力等性能。
第二方面，本发明还提供一种上述耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)配料：按照橡胶材料配方所规定的重量称取各组分；
(2)密炼：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶混炼5-10min后，加入补强剂、活性剂、防老剂、增塑剂、硅烷偶联剂和胶易素，继续混炼5-10min，排胶温度不高于130℃；
(3)加硫下条：将步骤(2)密炼后的胶料在开炼机上加入硫化剂、硫化促进剂和促进剂，控制辊温不高于60℃，采用打三角包法混炼均匀后下条，冷却至20-30℃；
(4)硫化：采用平板硫化机对胶片进行硫化，硫化温度为100-180℃，硫化压力为5-15MPa,硫化时间为10-30min。
第三方面，本发明提供一种上述耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料在制备汽车橡胶支座中的应用。
优选的，所述的耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料作为汽车橡胶支座中的橡胶支座弹性体。
优选的，所述的汽车为重型汽车。
本发明的有益效果在于，
(1)本发明提供一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，天然橡胶、顺丁橡胶和丁苯橡胶按一定比例混合形成优劣互补，改善橡胶材料的耐热老化性能和耐疲劳性能；胶易素T-78能有效地改善各原材料成份之间亲和性，能有效防止喷霜现象的发生，极大地改善胶料的流动性，分散效果甚佳，胶料混炼均匀；
(2)本发明采用天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶并用，加入硫化剂、促进剂、防老剂、补强剂等，缓解了天然橡胶在耐热老化性能上面的不足，提高了橡胶材料的耐老化性能、耐磨性能和耐疲劳性能，且操作简单，有利于工业化生产，具有很好的应用价值；
(3)本发明制备的耐热老化性好、疲劳寿命高的橡胶材料应用于汽车发动机橡胶支座，提高发动机橡胶支座的耐疲劳和耐热老化性能，提高使用寿命和隔震性能，在汽车领域具有很好的应用前景。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，该橡胶材料以重量份数计，包括如下组分：
天然橡胶70份、顺丁橡胶15份、丁苯橡胶15份、炭黑N375 26份、炭黑N774 34份、硫磺2份、硫化促进剂DTDC 1.5份、促进剂CBS 2份、硬脂酸2份、氧化锌5份、防老剂FR 2份、防老剂4020 4份、防老剂H 2份、环烷油7份、硅烷偶联剂Si-75 2份和胶易素T-782份。
所述橡胶材料的制备方法为：
(1)配料：按照橡胶配方所规定的重量称取各组分；
(2)密炼：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶混炼一定时间后，再一起加入补强剂、活性剂、防老剂、增塑剂、硅烷偶联剂和胶易素加入，混炼一定时间，排胶温度120℃；
(3)加硫下条：将密炼后的胶料在开炼机上加入硫化剂、硫化促进剂和促进剂，控制辊温不高于60℃，采用打三角包法混炼均匀后下条，冷却至30℃；
(4)硫化：采用平板硫化机对胶片进行硫化，硫化温度为150℃，硫化压力为10MPa，硫化时间为25min。
实施例2
一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，该橡胶材料以重量份数计，包括如下组分：天然橡胶70份、顺丁橡胶10份、丁苯橡胶20份、炭黑N375 26份、炭黑N774 32份、硫磺1.5份、硫化促进剂DTDC 2份、促进剂CBS 3份、硬脂酸2份、氧化锌4份、防老剂FR 2份、防老剂4020 5份、防老剂H1份、环烷油8份、硅烷偶联剂Si-75 2份和胶易素T-78 1份；
制备方法同实施例1。
实施例3
一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，该橡胶材料以重量份数计，包括如下组分：天然橡胶70份、顺丁橡胶20份、丁苯橡胶10份、炭黑N375 33份、炭黑N774 30份、硫磺2份、硫化促进剂DTDC 2份、促进剂CBS 2份、硬脂酸2份、氧化锌5份、防老剂FR 3份、防老剂4020 3份、防老剂H1份、环烷油8份、硅烷偶联剂Si-75 3份和胶易素T-78 2份。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，该橡胶材料以重量份数计，包括如下组分：天然橡胶80份、顺丁橡胶10份、丁苯橡胶10份、炭黑N375 24份、炭黑N774 38份、硫磺2份、硫化促进剂DTDC 1.5份、促进剂CBS 2.5份、硬脂酸2份、氧化锌5份、防老剂FR 1份、防老剂4020 5份、防老剂H 2份、环烷油6份、硅烷偶联剂Si-75 4份和胶易素T-78 3份。
制备方法同实施例1。
对比例1
耐热老化性能好疲劳寿命高橡胶材料配方如下：天然橡胶70份、顺丁橡胶30份、炭黑N375 26份、炭黑N774 34份、硫磺2份、硫化促进剂DTDC 1.5份、促进剂CBS 2份、硬脂酸3份、氧化锌5份、防老剂FR 2份、防老剂4020 4份、防老剂H 2份、环烷油5份、硅烷偶联剂Si-75 2份、胶易素T-78 2份。
制备方法同实施例1。
对比例2
耐热老化性能好疲劳寿命高橡胶材料配方如下：天然橡胶70份、顺丁橡胶15份、丁苯橡胶15份、炭黑N375 24份、炭黑N774 36份、硫磺2份、硫化促进剂DTDC 1.5份、促进剂CBS2份、硬脂酸3份、氧化锌5份、防老剂FR 1份、防老剂4020 5份、防老剂H 2份、环烷油5份、硅烷偶联剂Si-75 2份。
制备方法同实施例1。
测试例1
对实施例1-4及对比例1-2进行一般性能性能和耐高温性能测试，具体结果见表1。
表1
Figure BDA0002945874550000061
Figure BDA0002945874550000071
测试例2
对实施例1-4及对比例1-2橡胶材料制作的橡胶支座进行静刚度和疲劳寿命测试，具体结果见表2。
表2
Figure BDA0002945874550000072
通过表1和表2可知，本发明采用天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶并用，加入硫化剂、硫化促进剂、促进剂、防老剂、补强剂等，并优选了所述组分的具体种类，缓解了天然橡胶在耐热老化性能上面的不足，提高了橡胶材料的耐老化性能、耐磨性能和耐疲劳性能，且操作简单，有利于工业化生产，具有很好的应用价值。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种耐热老化性好且疲劳寿命高的橡胶材料，其特征在于，以重量份数计，该橡胶材料包括天然橡胶70份、顺丁橡胶15份、丁苯橡胶15份、补强剂60份、硫化剂2份、硫化促进剂1.5份、促进剂2份、活性剂7份、防老剂8份、增塑剂7份、硅烷偶联剂2份和胶易素2份。
2.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，硫化促进剂为DTDC；防老剂为防老剂FR、防老剂4020或防老剂H中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，补强剂为炭黑N375或炭黑N774中的一种或两种；
硫化剂为硫磺；
促进剂为CBS；
活性剂为硬脂酸和氧化锌；
增塑剂为环烷油；
硅烷偶联剂为Si-75。
4.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述橡胶材料按以下方法制备所得：
(1)配料：按照橡胶材料配方所规定的重量称取各组分；
(2)密炼：采用密炼机进行混炼，将天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶混炼5-10min后，加入补强剂、活性剂、防老剂、增塑剂、硅烷偶联剂和胶易素，继续混炼5-10min，排胶温度不高于130℃；
(3)加硫下条：将步骤(2)密炼后的胶料在开炼机上加入硫化剂、硫化促进剂和促进剂，控制辊温不高于60℃，采用打三角包法混炼均匀后下条，冷却；
(4)硫化：采用平板硫化机对胶片进行硫化。
5.根据权利要求4所述的橡胶材料，其特征在于，步骤(3)冷却至20-30℃。
6.根据权利要求4所述的橡胶材料，其特征在于，步骤(4)硫化温度为100-180℃，硫化压力为5-15MPa，硫化时间为10-30min。
7.权利要求1-6任一所述的橡胶材料在制备汽车橡胶支座中的应用。
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