CN114790304A - 一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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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组合物及其制备方法和应用，该橡胶组合物包括以下组分：天然橡胶、防老剂、微晶石蜡、活性剂、炭黑、硫化体系、丁腈橡胶；硫化体系由硫磺、过氧化物交联剂、N‑叔丁基‑2‑苯并噻唑次磺酰胺、2,2'‑二硫代二苯并噻唑和式(Ⅰ)所示的硫载体构成；
式(Ⅰ)中，A为CH2或C＝O，B为CH2或O，x、y分别独立地选自1‑4，且x+y≤5；制备：将除硫化体系外的其他组混合混炼，得到母胶，将母胶及硫化体系混合混炼，得到混炼胶混合物，硫化，制备得到兼具高阻尼和优异的压缩永久变形特性的橡胶组合物，使用寿命显著改善，可以在制备汽车悬架衬套中得到较好地应用。
Description
技术领域
本发明属于汽车悬架衬套领域，尤其涉及具有高阻尼减震性能优和较小的压缩永久变形量的橡胶组合物，具体涉及一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶组合物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，消费者对于汽车性能的要求，不再仅限于操控性，舒适性对于越来越多的消费者来说，显得越来越重要。因此，对于汽车底盘悬架设计，减震性能的优劣越来越受到重视。基于此，开发高阻尼、减震性能优的汽车衬套成为一大趋势。
天然橡胶以其耐疲劳性较优的特点，使其成为衬套常用的原料，实际使用时，通常将天然橡胶材质作为主体的橡胶材料来满足减震需求，但是又由于天然橡胶自身结构的局限性，其减震性能相对较差。针对此，目前，提出了一种解决方案，采用丁苯橡胶与天然橡胶复配，两者相容性较好，不易相分离，获得了较高的阻尼。然而，该方案虽然实现了橡胶的高阻尼、低弹性，但是其压缩永久变形相对较大，会对使用寿命造成一定影响。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种改进的橡胶组合物，该橡胶组合物能够兼具高阻尼和优异的压缩永久变形特性。
本发明同时还提供了一种上述橡胶组合物的制备方法。
本发明同时还提供了一种上述橡胶组合物在制备汽车悬架衬套中的应用。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种橡胶组合物，该橡胶组合物包括以下组分：天然橡胶、防老剂、微晶石蜡、活性剂、炭黑、硫化体系，以及丁腈橡胶，所述丁腈橡胶与所述天然橡胶的投料质量比为5-25∶75-95；
所述硫化体系由硫磺、过氧化物交联剂、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑和式(Ⅰ)所示的硫载体构成；
所述硫磺、所述过氧化物交联剂、所述N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、所述2,2'-二硫代二苯并噻唑和所述式(Ⅰ)所示的硫载体的投料质量比为1∶0.6-4∶0.6-4∶0.6-4∶0.2-1.6。
根据本发明的一些优选方面，所述硫磺、所述过氧化物交联剂、所述N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、所述2,2'-二硫代二苯并噻唑和所述式(Ⅰ)所示的硫载体的投料质量比为1∶0.8-1.5∶0.8-1.5∶0.8-1.5∶0.3-0.8。
根据本发明的一些优选方面，以天然橡胶和丁腈橡胶的总添加量为100份计，所述硫化体系的添加量为3.8-6份。
根据本发明的一些优选方面，以质量份数计，该橡胶组合物中，天然橡胶75-95份、丁腈橡胶5-25份、防老剂2.5-4.5份、微晶石蜡3-5份、活性剂5-9份、炭黑50-80份、硫磺0.5-1.5份、过氧化物交联剂1-2份、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺1-2份、2,2'-二硫代二苯并噻唑1-2份和式(Ⅰ)所示的硫载体0.3-0.8份，天然橡胶和丁腈橡胶的总添加量为100份。
根据本发明的一些优选方面，当A为CH2，B为O，2≤x+y≤4；或，当A为C＝O，B为CH2，3≤x+y≤5。
根据本发明的一些优选方面，所述式(Ⅰ)所示的硫载体为1,1-二硫代双己内酰胺(CLD)和/或4,4′-二硫代二吗啉(DTDM)。
根据本发明的一些优选方面，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为20％-40％，可商购获得；本发明中，适量大分子刚性丙烯氰基基团相对于天然胶，分子间具有较高的内聚能及分子间内摩擦，可以在一定程度上提高阻尼性能。
根据本发明的一些具体方面，所述天然橡胶可以为天然胶10号标准胶(SCR 10)，可商购获得。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述过氧化物交联剂为选自二烷基类过氧化物交联剂、过氧化二酰类交联剂、过氧化酸酯类交联剂中的一种或多种的组合。根据本发明的一个具体方面，所述过氧化物交联剂为过氧化二异丙苯。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述硫磺为不溶性硫磺。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述防老剂为选自酮胺类防老剂、二苯胺衍生物防老剂、对苯二胺类衍生物防老剂、环保型的受阻酚类防老剂、受阻二酚类防老剂中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述微晶石蜡的分子量为490-800、凝固点为50-70℃。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述活性剂为无机活性剂和/或有机活性剂，所述无机活性剂包括氧化锌，所述有机活性剂为硬脂酸。
根据本发明的一些优选且具体的方面，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。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的橡胶组合物的制备方法，所述制备方法包括：
将除硫化体系外的其他组分投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过150℃，出片、冷却、停放，得到母胶；
将母胶及硫化体系混合，进行混炼，混炼温度不超过100℃，出片，得到混炼胶混合物，停放，进行硫化，制备得到橡胶组合物。
根据本发明的一些优选方面，得到母胶之前的停放时间为20-30h。
根据本发明的一些优选方面，进行硫化之前的停放时间为5-20h。
根据本发明的一些优选方面，所述硫化在155-165℃下进行。
根据本发明的一些优选方面，所述硫化的硫化时间为5-15min。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的橡胶组合物在制备汽车悬架衬套中的应用。
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：
目前，对于一般的高阻尼橡胶，由于阻尼和橡胶弹性是相对的两种性能，高阻尼实现的情况下其橡胶弹性必然较差，而橡胶弹性较低的情况下，其压缩永久变形往往会受到负面影响，造成压缩永久变形偏大，进而会降低使用寿命。本发明发明人在研究过程中，经过不断地实验与总结，发现，当将丁腈橡胶与天然橡胶进行并用，仍以天然橡胶主体橡胶，在此基础上，添加一定比例的丁腈橡胶并用，由于丙烯腈较大的体积位阻及相对极性较大，使得高分子链段在进行链段运动调整构象的过程中受到的摩擦、阻力就会更大，因此就需要更多的能量输入来克服阻力，遂在此过程中，更多的能量就被消耗，使得橡胶能将外界输入的能量，特别是弹性势能转化为热能消耗掉，起到高阻尼的效果；尤其是当结合了特定的硫化体系，在实现高阻尼前提下，仍然保持了较小的压缩永久变形率，使用寿命得以显著改善，克服了现有技术中顾此失彼的问题。
此外，本发明橡胶组合物在耐油性、耐热性等方面获得了一定提高，对于某些特定耐油等要求的使用工况下，其应用范围更加宽广。
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。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
天然橡胶采用天然橡胶10号标准胶(SCR10)，购自越南；丁腈橡胶(NBR)为
N 2845，意大利埃尼产品。
微晶石蜡购自莱茵化学，凝固点为62-67℃，牌号Antilux 654。
实施例1
本例提供一种橡胶组合物及其制备方法，以质量计，该橡胶组合物包括如下组分：
该橡胶组合物的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150℃，出片、冷却、停放24小时得到母胶；
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，停放12小时以上。再在160℃下硫化8min，即得到橡胶组合物。
将本实施例的橡胶组合物按照GB/T528测试方法测试，其拉伸强度为23.3MPa，扯断伸长率494％，利用Instron材料动刚度试验机测得滞后损失角为11.5°，按照GB/T 3512热老化70℃/70h后拉伸强度为21.2MPa，扯断伸长率454％，硬度变化+2ShA，按照GB/T7759条件70℃/22h测试压缩永久变形率为18％。
实施例2
本例提供一种橡胶组合物及其制备方法，以质量计，该橡胶组合物包括如下组分：
本实施例2的制备方法同实施例1。
将本实施例的橡胶组合物按照GB/T 528测试方法测试，其拉伸强度为23.9MPa，扯断伸长率504％，利用Instron材料动刚度试验机测得滞后损失角为9.5°，按照GB/T 3512热老化70℃/70h后拉伸强度为20.1MPa，扯断伸长率434％，硬度变化+2ShA，按照GB/T7759条件70℃/22h测试压缩永久变形率为17％。
实施例3
本例提供一种橡胶组合物及其制备方法，以质量计，该橡胶组合物包括如下组分：
本实施例3的制备方法同实施例1。
将本实施例的橡胶组合物按照GB/T528测试方法测试，其拉伸强度为24.5MPa，扯断伸长率514％，利用Instron材料动刚度试验机测得滞后损失角为7.7°，按照GB/T 3512热老化70℃/70h后拉伸强度为19.7MPa，扯断伸长率432％，硬度变化+3ShA，按照GB/T7759条件70℃/22h测试压缩永久变形率为16％。
对比例1
基本同实施例1，其区别仅在于：不加NBR，相应调整SCR10的添加量为100kg。
将本例的橡胶组合物按照GB/T 528测试方法测试，其拉伸强度为25.0MPa，扯断伸长率525％，利用Instron材料动刚度试验机测得滞后损失角为6.4°，按照GB/T 3512热老化70℃/70h后拉伸强度为19.2MPa,扯断伸长率428％硬度变化+3ShA，按照GB/T7759条件70℃/22h测试压缩永久变形率为16％。
可以看出，不加NBR，难以获得高阻尼的橡胶材料。
对比例2
基本同实施例1，其区别仅在于：硫化体系采用如下硫化体系，具体如下：
制备方法同实施例1。
将本例的橡胶组合物按照GB/T 528测试方法测试，其拉伸强度为22.1MPa，扯断伸长率489％，利用Instron材料动刚度试验机测得滞后损失角为10.2°，按照GB/T 3512热老化70℃/70h后拉伸强度为19.5MPa，扯断伸长率434％，硬度变化+5ShA，按照GB/T7759条件70℃/22h测试压缩永久变形率为32.4％。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于：不加硫载体和过氧化物交联剂DCP，添加1.0kg促进剂DZ(化学名称：N,N-2二环己基-2,2-二苯并噻唑次磺酰胺，购自艾克姆),0.5kg促进剂TBzTD(化学名称：二硫化四苄基秋兰姆，购自莱茵化学)，且将促进剂TBBS替换为同等质量份的促进剂CZ(化学名称：N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺，购自莱茵化学)。
具体如下：
制备方法同实施例1。
将本实施例的橡胶组合物按照GB/T528测试方法测试，其拉伸强度为22.9MPa，扯断伸长率521％，利用Instron材料动刚度试验机测得滞后损失角为10.6°，按照GB/T 3512热老化70℃/70h后拉伸强度为20.2MPa，扯断伸长率453％，硬度变化+4ShA，按照GB/T7759条件70℃/22h测试压缩永久变形率为27％。
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。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
Claims (10)
1.一种橡胶组合物，该橡胶组合物包括以下组分：天然橡胶、防老剂、微晶石蜡、活性剂、炭黑和硫化体系，其特征在于，该橡胶组合物还包括丁腈橡胶，所述丁腈橡胶与所述天然橡胶的投料质量比为5-25∶75-95；
所述硫化体系由硫磺、过氧化物交联剂、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、2,2'-二硫代二苯并噻唑和式(Ⅰ)所示的硫载体构成；
所述硫磺、所述过氧化物交联剂、所述N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、所述2,2'-二硫代二苯并噻唑和所述式(Ⅰ)所示的硫载体的投料质量比为1∶0.6-4∶0.6-4∶0.6-4∶0.2-1.6。
2.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述硫磺、所述过氧化物交联剂、所述N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺、所述2,2'-二硫代二苯并噻唑和所述式(Ⅰ)所示的硫载体的投料质量比为1∶0.8-1.5∶0.8-1.5∶0.8-1.5∶0.3-0.8。
3.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，以天然橡胶和丁腈橡胶的总添加量为100份计，所述硫化体系的添加量为3.8-6份。
4.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，以质量份数计，该橡胶组合物中，天然橡胶75-95份、丁腈橡胶5-25份、防老剂2.5-4.5份、微晶石蜡3-5份、活性剂5-9份、炭黑50-80份、硫磺0.5-1.5份、过氧化物交联剂1-2份、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺1-2份、2,2'-二硫代二苯并噻唑1-2份和式(Ⅰ)所示的硫载体0.3-0.8份，天然橡胶和丁腈橡胶的总添加量为100份。
5.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，当A为CH2，B为O，2≤x+y≤4；或，当A为C＝O，B为CH2，3≤x+y≤5。
6.根据权利要求1或5所述的橡胶组合物，其特征在于，所述式(Ⅰ)所示的硫载体为1,1-二硫代双己内酰胺和/或4,4′-二硫代二吗啉。
7.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述丁腈橡胶的丙烯腈含量为20％-40％；和/或，所述过氧化物交联剂为选自二烷基类过氧化物交联剂、过氧化二酰类交联剂、过氧化酸酯类交联剂中的一种或多种的组合；和/或，所述硫磺为不溶性硫磺。
8.根据权利要求1所述的橡胶组合物，其特征在于，所述防老剂为选自酮胺类防老剂、二苯胺衍生物防老剂、对苯二胺类衍生物防老剂、环保型的受阻酚类防老剂、受阻二酚类防老剂中的一种或多种的组合；和/或，
所述微晶石蜡的分子量为490-800、凝固点为50-70℃；和/或，
所述活性剂为无机活性剂和/或有机活性剂，所述无机活性剂包括氧化锌，所述有机活性剂为硬脂酸；和/或，
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。
9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的橡胶组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将除硫化体系外的其他组分投入密炼机中进行剪切混炼，混炼温度不超过150℃，出片、冷却、停放，得到母胶；
将母胶及硫化体系混合，进行混炼，混炼温度不超过100℃，出片，得到混炼胶混合物，停放，进行硫化，制备得到橡胶组合物。
10.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的橡胶组合物在制备汽车悬架衬套中的应用。
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| CN202210417395.XA CN114790304A (zh) | 2022-04-20 | 2022-04-20 | 一种汽车悬架衬套用高阻尼橡胶组合物及其制备方法和应用 |
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