CN114479208A - 一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车制动系统橡胶制动领域，公开了一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，按照重量份数计，包括烟片胶50～100份、顺丁橡胶10～100份、橡塑合金5～10份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～2份、防老剂2～6份、微晶蜡1～3份、抗氧剂1～5份、补强剂40～90份、增塑剂4～20份、增粘剂3～5份、硫化剂1～10份。本发明能够提高汽车制动气室橡胶隔膜成品的使用寿命。

Description

一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车制动系统橡胶制动领域，具体涉及一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料及其制备方法。

背景技术

汽车制动气室橡胶隔膜作为汽车制动气室的核心部件，性能优劣直接影响到制动气室的使用寿命。国内汽车制动气室橡胶隔膜成品的使用寿命按照GB 26753中的规定大于100万次。

然而现在汽车制动气室橡胶隔膜其使用工况、使用寿命和安全性要求越来越高，橡胶隔膜的使用状况耐温性从此前要求的-25～50℃提升到-55～100℃、制动气压从0.5～0.8MPa提升到1.0～1.2MPa，使用寿命要超过100万次。

因此，加快国内汽车制动气室橡胶隔膜的技术研发，提高其在更加严苛的使用工况下的使用寿命，达到和超过国际先进水平，对提高我国汽车运输行业的行车安全具有重大的现实意义。

发明内容

本发明意在提供一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料及其制备方法，以提高汽车制动气室橡胶隔膜成品的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，按照重量份数计，包括烟片胶50～100份、顺丁橡胶10～100份、橡塑合金5～10份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～2份、防老剂2～6份、微晶蜡1～3份、抗氧剂1～5份、补强剂40～90份、增塑剂4～20份、增粘剂3～5份、硫化剂1～10份。

本方案的原理及优点是：

1.本方案中汽车制动气室橡胶膈膜胶料的配方中用到的橡塑合金拉断强度高,热稳定性好，具有优良的抗冲击性能,高耐热性、韧性、耐疲劳性，其拉伸强度、弯曲强度比橡胶高，可在高温下长期工作，因此少量并用在橡胶中，可以提升橡胶在动态使用过程中的寿命。

2.本发明采用天然橡胶、顺丁橡胶和橡塑合金共混体系为主体，所制得的橡胶隔膜的物理机械性能均达到国际标准，能够有效的提高使用寿命，其使用寿命达到200万次以上，具有高拉断强度、高强伸性能和高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能和在较宽的使用温度-55～100℃范围内使用时材料性能保持不变优异性能，使用寿命与汽车制动气室总成同寿命，做到免维护，实现从“易损件”到“永久件”的转变。

优选的，作为一种改进，按照重量份数计，烟片胶80份、顺丁橡胶15份、橡塑合金5份、氧化锌5份、硬脂酸2份、防老剂6份、微晶蜡1.5份、抗氧剂2.5份、补强剂60份、增塑剂4份、增粘剂3.5份、硫化剂4.2份。

本方案中各个配方的配比是常用的配比数量，效果性能能够满足标准要求，并且综合性能成本水平最佳。

优选的，作为一种改进，所述氧化锌为活性氧化锌。

本方案中用到的氧化锌为活性氧化锌，粒径较普通间接法氧化锌更小，活性更强，在橡胶中分散更均匀，物理性能更好。

优选的，作为一种改进，所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体以及2-巯基苯并咪唑组成。

本方案中的这一类组合是天然橡胶防天候老化的经典配比，与微晶蜡和抗氧剂配合，可以达到通过耐臭氧的老化要求，而且这类防老体系组合对硫化速度和物理性能影响较小，是很优化的配比组合。

优选的，作为一种改进，所述补强剂为卡博特N774炭黑和卡博特N330炭黑组成。

本方案中的补强剂为卡博特N774炭黑、卡博特N330炭黑组成，能够增加橡胶的硬度和物理性能。

优选的，作为一种改进，所述硫化剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和2、2'-二硫代二苯并噻唑以及4，4’-二硫代二吗啉组成。

本方案中的硫化剂选用不溶性硫磺，N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2、2'-二硫代二苯并噻唑、4，4’-二硫代二吗啉。由于硫化促进剂在天然橡胶中的溶解度各不相同，借鉴多种少量原则；为避免胶料在硫化的过程中出现硫化返原现象，并用4，4’-二硫代二吗啉，在不影响硫化速度的同时，保证了硫化过程的混炼胶物理机械性能；硫化体系试验后选用半有效硫化体系，由适当硫黄量或部分硫给予体与常用促进剂量配合所组成。

使用半有效硫化体系能够使硫化胶形成适当比例的低硫键和多硫键，硫化胶的扯断强度和耐疲劳性适中，耐热、耐老化性能好。

优选的，作为一种改进，所述增塑剂为石蜡油T16。

本方案中的增塑剂选用石蜡油T16，和天然橡胶相容性好，能够改善加工工艺并用于调整混炼胶硬度。

一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料的制备方法，按配比将原料称量待用，采用密炼机生产,制备步骤如下：

①塑胶一段塑炼，在密炼机内投入烟片胶进行塑炼后形成一段塑炼胶；

②塑胶二段塑炼，将一段塑炼胶、顺丁橡胶、橡塑合金投入密炼机进行塑炼后形成二段塑炼胶；

③混炼胶一段混炼，向密炼机内投入二段塑炼胶进行塑炼，然后投入防老剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、微晶蜡、补强剂、增粘剂和增塑剂进行混炼后形成母胶；

④混炼胶二段混炼，向密炼机内投入混炼胶一段混炼中的母胶进行混炼，然后加入硫化剂一起混炼。

有益效果：

1.本方案中的汽车制动气室橡胶隔膜胶料配方中用到的天然烟片胶由于门尼粘度很高，不利于其他材料混入分散，因此必须塑炼，塑炼目的使橡胶在机械的作用下切断分子链，降低门尼粘度，减小橡胶弹性，提高工艺操作与加工性能，增大可塑性，以满足制作过程中的工艺要求，使其他助剂容易混入，便于压延、形状稳定、增加胶料的流动性，使胶料能够渗入骨架层，并能提高胶料的溶解性与粘着性，提高混炼胶均匀性和质量稳定性。

2.本方案中考虑到是天然橡胶与顺丁橡胶、橡塑合金的并用体系，因此需要把塑炼分成两段塑炼，目的是增加并用胶料相互渗透，提高混炼胶分散效果，使混炼胶性能达到更好状况。

3.而两段混炼法是两次通过密炼机混炼压片制成混炼胶的方法。这种方法适用于生产制备性能要求比较高的胶料，可以避免一段混炼法过程中混炼时间长、胶料温度高的缺点。

4.本方案中一段混炼法不加硫化剂，一段混炼完成后下片冷却，停放一定的时间，然后再进行第二段混炼，而混炼均匀后排料到压片机上再加硫化剂，翻炼后下片，使分段混炼法每次炼胶时间较短，混炼温度较低，配合剂分散更均匀，从而使胶料质量高。

优选的，作为一种改进，

①塑胶一段塑炼：

A1，密炼机内投入烟片胶；

A2，密炼室回位，上顶栓下降压实塑炼，当密炼室内的胶料温度达到128-132°时，使上顶栓提升，然后进行排胶；

A3，塑胶开炼机落盘，塑胶包辊，最后塑胶下卷停放待用；

②塑胶二段塑炼：

B1，向密炼机内投入一段塑炼胶、顺丁橡胶、橡塑合金后进行塑炼；

B2，密炼室回位，然后上顶栓下降压实，然后上顶栓提升翻胶后再使上顶栓下降压实，使上顶栓提升，然后进行排胶；

B3，塑胶开炼机落盘后进行塑胶包辊，最后塑胶下卷停放待用；

③混炼胶一段混炼：

C1，向密炼机内投入二段塑炼胶进行塑炼；

C2,密炼室回位，然后投入防老剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、微晶蜡、补强剂、增粘剂进行混炼；

C3，上顶栓下降压实C2中混炼后的胶料，然后再使上顶栓提升翻料，然后再加入增塑剂进行混炼后，再通过上顶栓下降压实形成母胶；

C4，上顶栓提升后进行排胶、下片；

④混炼胶二段混炼：

D1，向密炼机内投入混炼胶一段混炼中的母胶进行混炼；

D2，密炼室回位，上顶栓下降压实，然后使上顶栓提升后加硫化剂进行混炼；

D3，上顶栓下降压实；

D4，上顶栓提升后进行排胶、下片。

有益效果：本方案提供了更加详细的制备工艺，本方案中采用天然橡胶、顺丁橡胶和特种橡塑合金共混体系为主体，采用密炼机二段高温混炼方法，制备方法严格，所制得的橡胶隔膜的物理机械性能均达到国际标准，使用寿命达到200万次以上，具有高拉断强度、高强伸性能和高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能和在较宽的使用温度-55～100℃范围内使用时材料性能保持不变优异性能。

本方案中分为两个塑炼阶段和两个混炼阶段，这样对原材料能够进行多段炼胶操作，使各个原料混合得更加的充分和均匀，且本方案中，先对烟片胶进行塑料，然后再与顺丁橡胶和橡塑合金进行塑炼，这样能够进一步的增强和提高胶料的强度、韧性，且更加便于后期与其他原料的充分混合，使其他原料更容易混入，从而提高最终制备出的成品质量，使制备出的胶料具有高拉断强度、高强伸性能和高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能等。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1

一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，按照重量份数计，包括烟片胶50～100份、顺丁橡胶10～100份、橡塑合金5～10份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～2份、防老剂2～6份、微晶蜡1～3份、抗氧剂1～5份、补强剂40～90份、增塑剂4～20份、增粘剂3～5份、硫化剂1～10份。

本实施例作为一种优选的方式，按照重量份数计，烟片胶85份、顺丁橡胶10份、橡塑合金5份、氧化锌5份、硬脂酸2份、防老剂6份、微晶蜡1.5份、抗氧剂2.5份、补强剂70份、增塑剂4份、增粘剂3.5份、硫化剂4.2份。

本实施例中的烟片胶为1#烟片胶，橡塑合金为美国杜邦PBT SK645FR NC010，PBT橡塑合金是一种性能优良的结晶性工程塑料,拉断强度高,热稳定性好，具有优良的抗冲击性能,高耐热性、韧性、耐疲劳性，其拉伸强度、弯曲强度比橡胶高一倍以上。可在140℃下长期工作，因此少量并用在橡胶中，可以提升橡胶在动态使用过程中的寿命。

氧化锌为活性氧化锌，粒径较普通间接法氧化锌更小，活性更强，在橡胶中分散更均匀，物理性能更好。

本实施例中的防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺(防老剂4020)和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体(防老剂RD)以及2-巯基苯并咪唑(防老剂MB)组成。这一类组合是天然橡胶防天候老化的经典配比，配与进口微晶蜡和抗氧剂，可以达到通过耐臭氧的老化要求，而且这类防老体系组合对硫化速度和物理性能影响较小，是很优化的配比。

补强剂为卡博特N774炭黑和卡博特N330炭黑组成，能够增加橡胶的硬度和物理性能。

本实施例中增塑剂选用石蜡油T16，和天然橡胶相容性好，能够改善加工工艺并用于调整混炼胶硬度。

硫化剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和2、2'-二硫代二苯并噻唑或4以及4’-二硫代二吗啉组成。

抗氧剂为德国牌号的BHT，微晶蜡为德国Antilux654微晶蜡。

实施例2～3

与实施例1的区别仅在于各成分的重量份不同，具体成分的重量份见下表1：

表1

实施例7

本实施例中还公开了一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料的制备方法，按配比将原料称量待用，采用密炼机生产,制备步骤如下：

①塑胶一段塑炼，在密炼机内投入烟片胶进行塑炼后形成一段塑炼胶；

②塑胶二段塑炼，将一段塑炼胶、顺丁橡胶、橡塑合金投入密炼机进行塑炼后形成二段塑炼胶；

③混炼胶一段混炼，向密炼机内投入二段塑炼胶进行塑炼，然后投入防老剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、微晶蜡、补强剂、增粘剂进行混炼后形成母胶；

④混炼胶二段混炼，向密炼机内投入混炼胶一段混炼中的母胶进行混炼，然后加入硫化剂一起混炼。

具体的：

①塑胶一段塑炼：见下表

②塑胶二段塑炼：见下表

③混炼胶一段混炼：见下表

④混炼胶二段混炼：见下表

一、产品性能测试

将实施例1-6中的汽车制动气室橡胶隔膜胶料进行性能测试，测试条件、测试项目以及检验标准如下表2所示：

表2

由上表可以看到，实施例1-6的配方制备出来的产品性能均满足标准要求，其中实施例1中的配方所制备的产品综合性能以及成本水平最佳。采用本方案中的配方和制备工艺做制备出的产品具有优良的抗冲击性能,高耐热性、韧性、耐疲劳性，其拉伸强度、弯曲强度比橡胶高一倍以上。

二、成品耐久性实验示例：

用以上制备方法生产得到的胶料压制成型的汽车制动气室橡胶膈膜的寿命试验按GB26753附录A的规定和QC/T 790(制动气室性能要求及台架试验方法)进行试验。

技术参数:

1.气源压力：0.7Mpa。

2.工作频率：15次/min。

试验记录如下表3：

表3：汽车制动气室橡胶膈膜台架寿命记录表

从上述表中可以看出采用本发明的配方和工艺制备出的汽车制动气室橡胶膈膜胶料的使用寿命高。本发明与现有技术相比，本发明采用天然橡胶、顺丁橡胶和特种PBT的橡塑共混体系为主体，采用密炼机二段高温混炼方法，制备方法严格，所制得的橡胶隔膜的物理机械性能均达到国际标准，使用寿命达到200万次以上，具有高拉断强度、高强伸性能和高耐动态曲挠变形、高耐磨耗性能和在较宽的使用温度范围内使用时材料性能保持不变优异性能。

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 (9)

1.一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：按照重量份数计，包括烟片胶50～100份、顺丁橡胶10～100份、橡塑合金5～10份、氧化锌3～8份、硬脂酸0.5～2份、防老剂2～6份、微晶蜡1～3份、抗氧剂1～5份、补强剂40～90份、增塑剂4～20份、增粘剂3～5份、硫化剂1～10份。

2.根据权利要求1所述的一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：按照重量份数计，烟片胶85份、顺丁橡胶10份、橡塑合金5份、氧化锌5份、硬脂酸2份、防老剂6份、微晶蜡1.5份、抗氧剂2.5份、补强剂70份、增塑剂4份、增粘剂3.5份、硫化剂4.2份。

3.根据权利要求1所述的一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：所述氧化锌为活性氧化锌。

4.根据权利要求1所述的一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：所述防老剂为N-(1,3-二甲基)丁基-N'-苯基对苯二胺和2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体以及2-巯基苯并咪唑组成。

5.根据权利要求1所述的一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：所述补强剂为卡博特N774炭黑和卡博特N330炭黑组成。

6.根据权利要求1所述的一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：所述硫化剂为N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和2、2'-二硫代二苯并噻唑以及4，4’-二硫代二吗啉组成。

7.根据权利要求1所述的一种汽车制动气室橡胶隔膜胶料，其特征在于：所述增塑剂为石蜡油T16。

8.制备权利要求1-7任意一项所述的汽车制动气室橡胶隔膜胶料的方法，其特征在于：

按配比将原料称量待用，采用密炼机生产,制备步骤如下：

①塑胶一段塑炼，在密炼机内投入烟片胶进行塑炼后形成一段塑炼胶；

②塑胶二段塑炼，将一段塑炼胶、顺丁橡胶、橡塑合金投入密炼机进行塑炼后形成二段塑炼胶；

③混炼胶一段混炼，向密炼机内投入二段塑炼胶进行塑炼，然后投入防老剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、微晶蜡、补强剂、增粘剂、增塑剂进行混炼后形成母胶；

④混炼胶二段混炼，向密炼机内投入混炼胶一段混炼中的母胶进行混炼，然后加入硫化剂一起混炼。

9.根据权利要求8所述的制备汽车制动气室橡胶隔膜胶料的方法，其特征在于：

①塑胶一段塑炼：

A1，密炼机内投入烟片胶；

A2，密炼室回位，上顶栓下降压实塑炼，当密炼室内的胶料温度达到128-132°时，使上顶栓提升，然后进行排胶；

A3，塑胶开炼机落盘，塑胶包辊，最后塑胶下卷停放待用；

②塑胶二段塑炼：

B1，向密炼机内投入一段塑炼胶、顺丁橡胶、橡塑合金后进行塑炼；

B2，密炼室回位，然后上顶栓下降压实，然后上顶栓提升翻胶后再使上顶栓下降压实，使上顶栓提升，然后进行排胶；

B3，塑胶开炼机落盘后进行塑胶包辊，最后塑胶下卷停放待用；

③混炼胶一段混炼：

C1，向密炼机内投入二段塑炼胶进行塑炼；

C2,密炼室回位，然后投入防老剂、氧化锌、硬脂酸、抗氧剂、微晶蜡、补强剂、增粘剂进行混炼；

C3，上顶栓下降压实C2中混炼后的胶料，然后再使上顶栓提升翻料，然后再加入增塑剂进行混炼后，再通过上顶栓下降压实形成母胶；

C4，上顶栓提升后进行排胶、下片；

④混炼胶二段混炼：

D1，向密炼机内投入混炼胶一段混炼中的母胶进行混炼；

D2，密炼室回位，上顶栓下降压实，然后使上顶栓提升后加硫化剂进行混炼；

D3，上顶栓下降压实；

D4，上顶栓提升后进行排胶、下片。