CN115141416B - 一种耐撕裂橡胶衬套组合物及其制备方法 - Google Patents

一种耐撕裂橡胶衬套组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种耐撕裂橡胶衬套组合物及其制备方法，属于橡胶制品制造技术领域。按质量份计，各原料及其质量份数为：天然橡胶40～50份；丁苯橡胶20～30份；顺丁橡胶20～30份；炭黑N550 20～30份；炭黑N660 35～45份；沉淀法白炭黑5～15份；硫黄2.5～3.5份；氧化锌4～5份；硬脂酸1.5～2.0份；促进剂CZ 1～1.2份；促进剂TBzTD 0.2～0.3份；促进剂DM 2.5～3份；防老剂3.5～5份；机油5～8份；硅烷偶联剂1～2份；丙三醇0.5～2份；有机钴盐0.2～0.3份；还公开了橡胶衬套组合物的制备方法。本发明能够提高橡胶衬套组合物的撕裂性能和粘合性能，避免橡胶衬套出现开裂现象，保证产品质量和使用寿命。

Description

一种耐撕裂橡胶衬套组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶衬套组合物及其制备方法，属于橡胶制品制造领域。
背景技术
橡胶衬套具有较高的使用灵活性，是对设备进行保护的一类部件，主要用于削减装备的磨损、振动和噪音，并有防腐蚀的作用。橡胶衬套可用于车辆悬架系统中，支持车架的质量，降低道路不平对汽车的振动和冲击，迅速减少振动，提高驾驶的舒适度，降低车体各部分的动应力，增加车辆使用寿命。但是如果橡胶衬套发生失效，车辆会出现震颤、发出异响等异常现象，因此提高橡胶衬套的质量和使用寿命至关重要。橡胶衬套最常见的失效模式为开裂，由于制作橡胶衬套的胶料撕裂性能低、以及橡胶与金属的粘合差导致橡胶衬套在使用过程中发生开裂，直至损坏。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，具体涉及一种耐撕裂橡胶衬套组合物及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的，一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，各原料及其质量份数为：天然橡胶40～50份；丁苯橡胶20～30份；顺丁橡胶20～30份；炭黑N550 20～30份；炭黑N660 35～45份；沉淀法白炭黑5～15份；硫黄2.5～3.5份；氧化锌4～5份；硬脂酸1.5～2.0份；促进剂CZ 1～1.2份；促进剂TBzTD 0.2～0.3份；促进剂DM 2.5～3份；防老剂3.5～5份；机油5～8份；硅烷偶联剂1～2份；丙三醇0.5～2份；有机钴盐0.2～0.3份。
作为本发明所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的一种优化方法：所述天然橡胶为天然橡胶20#标准胶，其门尼粘度值为72±5；
作为本发明所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的一种优化方法：所述促进剂CZ、促进剂TBzTD、促进剂DM的总用量在3.5～4份；
作为本发明所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的一种优化方法：所述有机钴盐为环烷酸钴，钴含量为10～11％；
作为本发明所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的一种优化方法：所述沉淀法白炭黑的比表面积为145m2/g～165m2/g；
作为本发明所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的一种优化方法：所述防老剂由防老剂MB和防老剂4010NA和防老剂RD组成，按照质量份1:1:1混合组成；
作为本发明所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的一种优化方法：所述硅烷偶联剂优先选用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(si-69)；
另外，本发明还提供了一种所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的制备方法，具体包括以下步骤：
一段胶料制备：用开炼机塑炼天然橡胶，辊距0.5-1mm，薄通次数8-10次，将天然橡胶经过辊缝不包辊薄通落盘，直至达到所需塑性；然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶混合均匀，添加活性剂(氧化锌和硬脂酸)、促进剂、防老剂、钴盐等混炼；辊距调至1.0-1.5mm；前辊温55-65℃，后辊温50-55℃，加入炭黑N550、N660和机油，充分混炼直至均匀，下片冷却，放置停放4小时，制成一段胶母料。
二段胶料制备：一段胶母料置于开炼机过辊热炼，调整辊距以控制适宜的堆积胶，依次加入白炭黑、硅烷偶联剂、丙三醇，通过割胶和打三角包方式使混炼均匀，最后加入硫磺，混炼均匀后调大辊距下片，即得二段胶料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)生胶体系采用天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶并用，提高了橡胶衬套组合物的耐疲劳性能，延长使用寿命。橡胶分子链柔顺性好耐疲劳性好，而在低应变时，丁苯橡胶的耐疲劳性优于天然橡胶，橡胶衬套使用过程中的应变量较小，因此选用天然橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶并用既能满足橡胶衬套的强度要求，又能提高耐疲劳性。
2)采用白炭黑和少量硅烷偶联剂，提高了橡胶衬套组合物的耐撕裂性能。在橡胶组合物中添加白炭黑可以阻止裂纹的扩展，从而提高橡胶组合物的抗撕裂性能；硅烷偶联剂含有的易水解性基团与白炭黑表面的羟基反应，使白炭黑由亲水性变为疏水性，白炭黑表面改性后在橡胶中更易分散，且分散的更加均匀，进一步提高了橡胶衬套组合物的耐撕裂性能。
3)采用有机钴盐和白炭黑提高橡胶衬套组合物与金属材料的粘合性能，防止橡胶衬套在使用过程中发生早期开裂。橡胶衬套是橡胶材料贴附在金属材料表面而制成的复合材料制品，为防止橡胶材料与金属的开裂需要橡胶衬套胶料具有较高的粘合性。有机钴盐分解出的Co+能促进橡胶层与金属层间起粘合作用的粘合结构层CuxS的生成，提高粘合性能，有机钴盐优选环烷酸钴，用量0.2～0.3份；同时白炭黑表面具有高活性的硅烷醇结构，易吸附水分形成氢键，阻止了水分在橡胶和金属界面的聚集而产生对粘合的破坏作用，提高了粘合力，提高了橡胶衬套与金属间的抗开裂能力。
4)本发明所用原材料绿色环保。所用促进剂和防老剂都是符合REACH法规要求的无毒无害的绿色材料，实现了橡胶衬套的绿色环保化。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，各种原材料及其质量份数为：天然橡胶(20#标胶)45份；丁苯橡胶30份；顺丁橡胶25份；炭黑N550 30份；炭黑N660 42份；硫黄2.5份；氧化锌4.5份；硬脂酸1.8份；促进剂CZ 1.0份；促进剂TBzTD 0.2份；促进剂DM 2.5份；防老剂MB1.4份；防老剂4010NA 1.4份；防老剂RD 1.4份；机油7份；环烷酸钴0.2份。
该耐撕裂的橡胶衬套组合物制备方法，如下：
采用开炼机(XK-360)进行混炼操作，
一段胶料制备：用开炼机塑炼天然橡胶，辊距0.5-1mm，薄通次数8-10次，将天然橡胶经过辊缝不包辊薄通落盘，直至达到所需塑性；然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶混合均匀，添加活性剂(氧化锌和硬脂酸)、促进剂、钴盐等混炼；辊距调至1.0-1.5mm；前辊温55-65℃，后辊温50-55℃，加入炭黑N550、N660和机油，充分混炼直至均匀，下片冷却，放置停放4小时，制成一段胶料。
二段胶料(终炼胶)制备：一段胶料置于开炼机过辊热炼，调整辊距以控制适宜的堆积胶，依次加入防老剂，通过割胶和打三角包方式使混炼均匀，最后加入硫磺，混炼均匀后调大辊距下片，即得二段胶料。
混炼胶停放24h后测试门尼粘度及150℃下的硫化特性，再利用平板硫化机进行模压硫化，硫化条件150℃×Tc90×15Mpa，然后进行相关性能测试。
硫化特性根据GB/T16584《橡胶用无转子硫化仪测定硫化特性》测定，门尼粘度依照GB/T1232《未硫化橡胶门尼粘度的测定》，硬度依照GB/T531《橡胶邵尔硬度测试方法》，拉伸性能根据GB/T528《硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定》，撕裂性能依照GB/T529《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定》。
实施例2
一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，各种原材料及其质量份数为：天然橡胶(20#标胶)45份；丁苯橡胶30份；顺丁橡胶25份；炭黑N550 30份；炭黑N660 42份；硫黄2.5份；氧化锌4.5份；硬脂酸1.8份；促进剂CZ 1.0份；促进剂TBzTD 0.2份；促进剂DM 2.5份；防老剂MB1.4份；防老剂4010NA 1.4份；防老剂4020NA 1.4份；机油7份；环烷酸钴0.2份。
其制备方法及性能测试方法同实施例1，
实施例3
一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，各种原材料及其质量份数为：天然橡胶(20#标胶)45份；丁苯橡胶30份；顺丁橡胶25份；炭黑N550 30份；炭黑N660 42份；沉淀法白炭黑7份；双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(si-69)0.3份；丙三醇0.3份；硫黄2.5份；氧化锌4.5份；硬脂酸1.8份；促进剂CZ 1.0份；促进剂TBzTD 0.2份；促进剂DM 2.5份；防老剂MB 1.4份；防老剂4010NA 1.4份；防老剂RD 1.4份；机油7份；环烷酸钴0.2份。
该耐撕裂的橡胶衬套组合物制备方法，如下：
采用开炼机(XK-360)进行混炼操作，
一段胶料制备：用开炼机塑炼天然橡胶，辊距0.5-1mm，薄通次数8-10次，将天然橡胶经过辊缝不包辊薄通落盘，直至达到所需塑性；然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶混合均匀，添加活性剂(氧化锌和硬脂酸)、促进剂、防老剂、钴盐等混炼；辊距调至1.0-1.5mm；前辊温55-65℃，后辊温50-55℃，加入炭黑N550、N660和机油，充分混炼直至均匀，下片冷却，放置停放4小时，制成一段胶料。
二段胶料(终炼胶)制备：一段胶料置于开炼机过辊热炼，调整辊距以控制适宜的堆积胶，依次加入白炭黑、硅烷偶联剂(si-69)、丙三醇，通过割胶和打三角包方式使混炼均匀，最后加入硫磺，混炼均匀后调大辊距下片，即得二段胶料。
混炼胶停放24h后测试150℃下的硫化特性，再利用平板硫化机进行模压硫化，硫化条件150℃×Tc90×15Mpa，然后进行相关性能测试。
其性能测试方法同实施例1。
实施例4
一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，各种原材料及其质量份数为：
天然橡胶(20#标胶)45份；丁苯橡胶30份；顺丁橡胶25份；炭黑N550 30份；炭黑N660 42份；沉淀法白炭黑12份；双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(si-69)0.5份；丙三醇0.5份；硫黄2.5份；氧化锌4.5份；硬脂酸1.8份；促进剂CZ 1.0份；促进剂TBzTD 0.2份；促进剂DM 2.5份；防老剂MB 1.4份；防老剂4010NA 1.4份；防老剂RD 1.4份；机油7份；环烷酸钴0.2份。
其制备方法及性能测试方法同实施例3。
对比实施例
一种耐撕裂的橡胶衬套组合物，各种原材料及其质量份数为：
天然橡胶(20#标胶)70份；顺丁橡胶30份；炭黑N550 30份；炭黑N660 42份；硫黄2.5份；氧化锌4.5份；硬脂酸1.8份；促进剂CZ 1.0份；促进剂TT 0.2份；促进剂DM 0.3份；防老剂4020NA 1.4份；防老剂4010NA 1.4份；防老剂RD 2份；固马隆4份；石蜡油8份。
其制备方法及性能测试方法同实施例1。
上述实施例1～4及对比实施例相关试验性能数据见附表1。
表1耐撕裂的橡胶衬套组合物实施例1～4及对比实施例性能数据表

Claims (2)

1.一种耐撕裂橡胶衬套组合物，其特征在于，按质量份计，各原料及其质量份数为：天然橡胶40～50份；丁苯橡胶20～30份；顺丁橡胶20～30份；炭黑N550 20～30份；炭黑N66035～45份；沉淀法白炭黑5～15份；硫磺2.5～3.5份；氧化锌4～5份；硬脂酸1.5～2.0份；促进剂CZ 1～1.2份；促进剂TBzTD 0.2～0.3份；促进剂DM 2.5～3份；防老剂3.5～5份；机油5～8份；硅烷偶联剂1～2份；丙三醇0.5～2份；有机钴盐0.2～0.3份；
所述天然橡胶为天然橡胶20#标准胶，其门尼粘度值为72±5；
所述沉淀法白炭黑的比表面积为145m2/g～165m2/g；
所述有机钴盐为环烷酸钴，钴含量为10～11％；
所述防老剂由防老剂MB和防老剂4010NA和防老剂RD组成，按照质量份1:1:1混合组成；
所述硅烷偶联剂为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物。
2.一种权利要求1所述的耐撕裂橡胶衬套组合物的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：一段胶料制备：用开炼机塑炼天然橡胶，辊距0.5-1mm，薄通次数8-10次，将天然橡胶经过辊缝不包辊薄通落盘，直至达到所需塑性，然后加入丁苯橡胶和顺丁橡胶混合均匀，添加氧化锌、硬脂酸、促进剂、防老剂、有机钴盐混炼，辊距调至1.0-1.5mm，前辊温55-65℃，后辊温50-55℃，加入炭黑N550、N660和机油，充分混炼直至均匀，下片冷却，放置停放4小时，制成一段胶母料；二段胶料制备：一段胶母料置于开炼机过辊热炼，调整辊距以控制适宜的堆积胶，依次加入沉淀法白炭黑、硅烷偶联剂、丙三醇，通过割胶和打三角包方式使混炼均匀，最后加入硫磺，混炼均匀后调大辊距下片，即得二段胶料。
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