CN114292513B - 一种高耐受性进气歧管膜片及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车发动机歧管进气系统控制阀膜片领域，公开了一种高耐受性进气歧管膜片及其制备方法，膜片材料包括如下质量份的原料，氯醚橡胶40～50份、氧化镁2～3份、防老剂1～2份、炭黑15～35份、软化剂10～15份、无机填料3‑5份、三聚硫氰酸0.6～1.3份、DOTG 1.5～2.5份。膜片材料的制备方法，包括如下步骤：步骤I：在密炼机内加入氯醚橡胶后进行塑炼；步骤II：加入氧化镁、防老剂、炭黑、软化剂、无机填料后进行混炼；步骤III：加入软化剂后继续混炼；步骤IV：加入三聚硫氰酸和DOTG，并继续混炼，即得膜片材料；将膜片材料采用一次模压成型工艺压制成歧管进气系统控制阀膜片。本发明制备的膜片耐受性高、抗高压冲击性能好，且可耐受高温150℃，低温‑40℃。

Description

一种高耐受性进气歧管膜片及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机歧管进气系统控制阀膜片领域，具体涉及一种高耐受性进气歧管膜片及其制备方法。

背景技术

对于化油器式或节气门体汽油喷射式发动机，进气歧管指的是化油器或节气门体之后到气缸盖进气道之前的进气管路，它的作用是将空气、燃油混合气由化油器或节气门体分配到各缸进气道。对于气道燃油喷射式发动机或柴油机，进气歧管只是将洁净的空气分配到各缸进气道。

目前汽车发动机歧管进气系统控制阀多为膜片式控制阀，膜片的质量及性能对控制阀的密封度和阀体寿命具有重要影响。随着经济社会的发展，汽车在全国范围内使用过程中，环境条件变化较大，如北方冬天低温可达到零下30度，西北戈壁高温可超过50摄氏度，机舱内温度变化幅度更为剧烈，对控制阀膜片的温度耐受性及抗冲击性能都提出了更高的要求，因此，亟需开发一种温度耐受性及抗冲击性能高的新型膜片产品。

发明内容

本发明意在提供一种高耐受性进气歧管膜片及其制备方法，以提高膜片产品的温度耐受性及抗冲击性能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高耐受性进气歧管膜片，膜片材料包括如下质量份的原料，氯醚橡胶40～50份、氧化镁2～3份、防老剂1～2份、炭黑15～35份、软化剂10～15份、无机填料3-5份、三聚硫氰酸0.6～1.3份、DOTG 1.5～2.5份。

另一方面，本技术方案还提供一种高耐受性进气歧管膜片的制备方法，将膜片材料采用一次模压成型的方法压制而成。

本方案的原理及优点是：实际应用时，在本领域内，膜片通常采用氢化丁晴橡胶，本技术方案中，为了提高膜片的温度耐受性及抗冲击性能，研发团队从膜片材料和膜片加工方法两方面考虑。首先从膜片原料上，采用氯醚橡胶，能够满足良好的耐高低温性能，通过协同软化剂，能够实现温度耐受的增效作用，此外，通过添加三聚硫氰酸和DOTG(硫化剂)体系，可以形成耐热性好的交联键，根据氯醚橡胶的交联机理，这种体系形成的交联键更加稳定，传统的硫磺交联形成含硫交联键，其耐热性比较差，本方案通过交联剂的优化，能够提高膜片材料的耐高温性能。在膜片的制备方法上，采用一次模压成型工艺制备，通过实践验证，本方案的膜片耐受性较传统膜片更高，而且可经受高压冲击，尤其在涡轮增压发动机中，进气压力变动巨大，如：进气中有部分杂质颗粒极易击穿膜片，采用本项目膜片材料可经受此类冲击，提高膜片/控制阀的使用寿命。本方案制备而成的膜片产品可耐受高温150℃，低温-40℃，能够在不同环境条件下保证高效密封。

优选的，作为一种改进，氯醚橡胶为环氧氯丙烷、环氧乙烷、缩水甘油醚三元共聚物。

本技术方案中，氯醚橡胶为三元共聚物，其具有良好的耐热、耐寒、耐油、耐臭氧性能，经试验验证其在150℃下经50天老化，几乎不会发生软化；氯醚橡胶的聚醚主链与二烯系和烯烃系橡胶的碳碳主链相比，耐油和耐寒的平衡性显著提高。三元共聚型的氯醚橡胶，由于氯甲基较少，其耐油、耐寒的平衡远优于传统的二烯类和烯烃类橡胶。

优选的，作为一种改进，防老剂为防老剂445，炭黑为快压出炭黑。

本技术方案中，防老剂445、快压出炭黑分别为领域内常用的防老剂和炭黑，其原料来源广，应用技术成熟。

优选的，作为一种改进，软化剂为TP-90B、乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯中的一种或两种组合。

本技术方案中，上述的软化剂的种类优化能够为氯醚橡胶提供极佳的低温适应性，尤其是创造性的采用了TP-90B改善低温性能，协同提高膜片材料的温度耐受性能，使得在低温下胶料的柔软性良好。

优选的，作为一种改进，无机填料为高岭土、硅藻土、偏铝硅酸钠中一种或者多种组合。

本技术方案中，高岭土、硅藻土、偏铝硅酸钠均为常用的无机填料，其原料来源广，应用技术成熟。

优选的，作为一种改进，膜片材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤I：在密炼机内加入氯醚橡胶后进行塑炼；

步骤II：加入氧化镁、防老剂、炭黑、软化剂、无机填料后进行混炼；

步骤III：加入软化剂后继续混炼；

步骤IV：加入三聚硫氰酸和DOTG，并继续混炼，即得膜片材料。

本技术方案中，对膜片材料的制备工艺进行了优化，调整了各材料的加料顺序，将固体粉料一起加入，能够改善体系的分散性，保证原料之间混合均匀，进入提高膜片的质量。采用TCY+DOTG进行硫化，该硫化剂相较于传统的硫磺体系而言，效果更佳，进一步提高了材料的耐热性能。

优选的，作为一种改进，步骤I中，塑炼时间为80-100s；步骤II中混炼时间为230-250s；步骤III中，混炼时间为170-190s；步骤IV中混炼时间为110-130s，且混炼温度≤90℃。

本技术方案中，在混炼时，温度要控制≤90℃，太高会产生焦烧现象，上述的温度计时间等参数为经过实践验证的较优范围。

优选的，作为一种改进，步骤IV中，加入三聚硫氰酸和DOTG硫化后，进行烘烤处理，烘烤的温度为145-155℃，烘烤时间为230-250min。

本技术方案中，在加入三聚硫氰酸和DOTG硫化后，通过将其加入到烘箱内进行二次硫化烘烤处理，能够将产品中的低分子物质挥发出去，进一步保证产品的品质。

优选的，作为一种改进，模压成型的工艺条件为温度170-190℃，时间230-250s，压力10-14Mpa。

本技术方案中，通过对模压成型工艺条件的优化，能够在模压过程保证膜片的性能及品质良好。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。若未特别指明，下述实施方式所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段；所用的实验方法均为常规方法；所用的材料、试剂等，均可从商业途径得到。

方案总述：

一种高耐受性进气歧管膜片，膜片材料包括如下质量份的原料，氯醚橡胶40～50份、氧化镁2～3份、防老剂1～2份、炭黑15～35份、软化剂10～15份、无机填料3-5份、三聚硫氰酸0.6～1.3份、DOTG 1.5～2.5份。

其中，氯醚橡胶为环氧氯丙烷、环氧乙烷、缩水甘油醚三元共聚物；氧化镁采用中活性的MgO-30(平衡活性和分散性：高活性不易分散，低活性交联效率低)，防老剂为防老剂445，炭黑为快压出炭黑；软化剂为TP-90B、乙二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯中的一种或两种组合；无机填料为高岭土、硅藻土、偏铝硅酸钠中一种或者多种组合。

上述膜片材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤I：在密炼机内加入氯醚橡胶后，塑炼时间为80-100s；

步骤II：加入氧化镁、防老剂、炭黑、软化剂、无机填料后，混炼230-250s；

步骤III：加入软化剂后继续混炼170-190s；

步骤IV：加入硫化剂，硫化剂为三聚硫氰酸和DOTG，并继续混炼，混炼时间为110-130s，且混炼温度≤90℃，而后进行二次硫化，二次硫化的方式为将产品置于烘箱内烘烤，温度150±5℃；时间240±10min，得膜片材料。

利用制备而成的膜片材料加工高耐受性进气歧管膜片产品时，将膜片材料采用一次模压成型的方法压制而成。

本发明制备的膜片耐受性高、抗高压冲击性能好，且可耐受高温150℃，低温-40℃。

实施例1-实施例4为本发明的实施例，对比例1-对比例10为本发明的对比例，各实施例及对比例的区别仅在于原料的选择及制备工艺参数的差异，详见表1。

表1

实验一：温度耐受实验

对上述各实施例及对比例的温度耐受性进行检测，分别检测其在高温140℃、低温-30℃的条件下的耐疲劳次数，耐疲劳次数的测定方法为将膜片装于歧管总成，1s一次进行开关疲劳试验，每隔2万次测试气密性，每组实验进行三次重复实验，结果表示为平均值，测试结果详见表2。从表2数据可知，本发明各实施例制备而成的膜片材料高温耐疲劳次数和低温耐疲劳次数均能达到100次左右，显著高于对比例。对比例1及对比例2以二元氯醚橡胶和氢化丁腈橡胶替代三元丁腈橡胶，导致低温耐疲劳次数显著降低；而硫化剂的选择及组成对膜片的温度耐受性也有较大影响，硫化剂的配比或添加量不合理俊辉导致温度耐受性能下降，以硫磺体系替代TCY+DOTG的硫化剂组合，导致低温耐疲劳次数和高温耐疲劳次数显著下降，而粉料分批加入会导致体系不均，低温耐疲劳次数和高温耐疲劳次数仅为40次左右。未进行两次烘烤硫化导致低温耐疲劳次数和高温耐疲劳次数显著降低，尤其是高温耐疲劳次数仅为26次。

表2

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1. 一种高耐受性进气歧管膜片，其特征在于：膜片材料包括如下质量份的原料，氯醚橡胶40~50份、氧化镁2~3份、防老剂1~2份、炭黑15~35份、软化剂10~15份、无机填料3-5份、三聚硫氰酸0.6~1.3份、DOTG 1.5~2.5份；所述氯醚橡胶为环氧氯丙烷、环氧乙烷、缩水甘油醚三元共聚物；

膜片材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤I：在密炼机内加入氯醚橡胶后进行塑炼；

步骤II：加入氧化镁、防老剂、炭黑、软化剂、无机填料后进行混炼；

步骤III：加入软化剂后继续混炼；

步骤IV：加入三聚硫氰酸和DOTG，并继续混炼，即得膜片材料；加入三聚硫氰酸和DOTG硫化后，进行烘烤处理，烘烤的温度为145-155℃，烘烤时间为230-250min。

2.根据权利要求1所述的一种高耐受性进气歧管膜片，其特征在于：所述防老剂为防老剂445，所述炭黑为快压出炭黑。

3.根据权利要求2所述的一种高耐受性进气歧管膜片，其特征在于：所述软化剂为TP-90B、乙二酸二（丁氧基乙氧基乙）酯中的一种或两种组合。

4.根据权利要求3所述的一种高耐受性进气歧管膜片，其特征在于：所述无机填料为高岭土、硅藻土、偏铝硅酸钠中一种或者多种组合。

5.根据权利要求4所述的一种高耐受性进气歧管膜片，其特征在于：步骤I中，塑炼时间为80-100s；步骤II中混炼时间为230-250s；步骤III中，混炼时间为170-190s；步骤IV中混炼时间为110-130s，且混炼温度≤90℃。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种高耐受性进气歧管膜片的制备方法，其特征在于：将膜片材料采用一次模压成型的方法压制而成。

7.根据权利要求6所述的一种高耐受性进气歧管膜片的制备方法，其特征在于：模压成型的工艺条件为温度170-190℃，时间230-250s，压力10-14MPa。