CN115322492B - 一种车用减震器缓冲块材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及减震橡胶技术领域，尤其涉及一种车用减震器缓冲块材料及其制备方法。所述车用减震器缓冲块材料由以下重量份的原料制备而成：65～75份三元乙丙橡胶、25～35份丁腈橡胶、65～85份炭黑、35～45份碳酸钙、15～25份增塑剂、2～4份分散剂、6～10份氯磺化聚乙烯、1～5份润滑剂、3～7份硫化活性剂、1～2份硬脂酸、1～2份硫化剂、1.5～3.5份硫化促进剂、1～3份钛硅碳(Ti3SiC2)、3～5份硅烷偶联剂、15～25份杜仲胶。本发明通过在缓冲块材料中加入金属化的胶体，能一定程度地提升强度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度等力学性能，改善永久变形情况。
Description
技术领域
本发明涉及减震橡胶技术领域，尤其涉及一种车用减震器缓冲块材料及其制备方法。
背景技术
减震块，是一种在汽车行驶过程中，通过自身的弹力的性能，实现受力缓冲功能，避免汽车内部部件因为颠簸的路况而受损，并给驾驶员与乘客提供更为优异乘坐体验的汽车部件，目前市面上的减震块，由于用料较为单一，可能会在低温环境下会因为寒冷的环境导致减震块弹性变差，进而对减震块的弹性造成影响的情况，也可能因为材料的机械性能不足，而对减震块的耐久性产生影响，需要进行改进。
中国专利号CN104341579A公开了一种低形变聚氨酯减震缓冲块的制备方法，该种减震块的制备方法采用改性的MDI与高分子多官能度的醚类多元醇反应，制备了硬段相和软段相均含有一定化学交联的微孔弹性体材料，解决了目前中高端汽车对动态疲劳后形变量小的缓冲块需求，但醚类多元醇的材质对人体具有一定的刺激性，在大量使用的加工中，会对人体造成一定的损坏，需要进行改进。
中国专利CN104788746A公开的一种发动机用橡胶减震垫，涉及橡胶制品技术领域，由以下质量分数的原料制成：脱蛋白天然橡胶40-60份、三元乙丙橡胶20-40份、碳纤维20-30份、白炭黑20-25份、硬脂酸2-3份、氧化锌4-6份、硫磺2-4份、促进剂1.5-2.5份、防老剂3-5份，所述碳纤维在硅烷偶联剂中浸渍后，烘干使用，使橡胶材料具有较好的抗疲劳、耐冲击性能，但是由于发动机的持续工作会产生大量热量，随着使用时间的加长，减震块橡胶会发生老化变脆或者受热变形等问题，失去原有的减震效果。
基于上述情况，本发明提出了一种车用减震器缓冲块材料及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种车用减震器缓冲块材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种车用减震器缓冲块材料，所述车用减震器缓冲块材料由以下重量份的原料制备而成：65~75份三元乙丙橡胶、25~35份丁腈橡胶、65~85份炭黑、35~45份碳酸钙、15~25份增塑剂、2~4份分散剂、6~10份氯磺化聚乙烯、1~5份润滑剂、3~7份硫化活性剂、1~2份硬脂酸、1~2份硫化剂、1.5~3.5份硫化促进剂、1~3份钛硅碳（Ti3SiC2）、3~5份硅烷偶联剂、15~25份杜仲胶。
优选地，所述碳酸钙为轻质碳酸钙。
优选地，所述硫化活性剂为氧化锌，所述氧化锌为间接法氧化锌。
优选地，所述硬脂酸为硬脂酸1801。
优选地，所述硫化剂为S-80。
优选地，所述硫化促进剂由N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化二苯骈噻唑组合而成。
优选地，所述硅烷偶联剂为3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷。
所述3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷的CAS号为128996-12-3。
优选地，所述炭黑为宝化炭黑N330与宝化炭黑N550的组合。
优选地，所述增塑剂为TP95。
优选地，所述分散剂为聚乙二醇。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
本发明还提供了一种车用减震器缓冲块材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）将钛硅碳（Ti3SiC2）按质量比（1g:10~15ml）与10%的碳酸钠溶液混合，在100~120W的功率下超声分散20~30min，得钛硅碳（Ti3SiC2）溶液；
（2）将硅烷偶联剂、步骤（1）获得的钛硅碳（Ti3SiC2）溶液加入高速混合机，设置温度为85~90℃，转速为300~350rpm，搅拌混合30~40min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.0~2.5h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为130~135℃，密炼时间为20~30min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为140~145℃，密炼10~15min，，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为10~15min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为150~160℃，搅拌时间为40~45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明通过在缓冲块材料中加入金属化的胶体，能一定程度地提升强度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度等力学性能，改善永久变形情况。
2.在制备金属化胶体的过程中，需要加入一定量及特定的硅烷偶联剂，以提高金属与胶体的耦合程度，而金属与胶体的耦合程度越高，对缓冲块材料的稳定性提升越好。
3.本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
实施例1
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
（1）将钛硅碳按质量比（1g:10ml）与10%的碳酸钠溶液混合，在100W的功率下超声分散30min，得钛硅碳溶液；
（2）将硅烷偶联剂、步骤（1）获得的钛硅碳溶液加入高速混合机，设置温度为85℃，转速为300rpm，搅拌混合40min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.0h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为130℃，密炼时间为30min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为140℃，密炼15min，，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为10min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为150℃，搅拌时间为45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
实施例2
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
（1）将钛硅碳按质量比（1g:15ml）与10%的碳酸钠溶液混合，在120W的功率下超声分散20min，得钛硅碳溶液；
（2）将硅烷偶联剂、步骤（1）获得的钛硅碳溶液加入高速混合机，设置温度为90℃，转速为350rpm，搅拌混合30min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.5h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为135℃，密炼时间为20min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为145℃，密炼10min，，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为15min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为160℃，搅拌时间为40min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
实施例3
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
（1）将钛硅碳按质量比（1g:15ml）与10%的碳酸钠溶液混合，在120W的功率下超声分散30min，得钛硅碳溶液；
（2）将硅烷偶联剂、步骤（1）获得的钛硅碳溶液加入高速混合机，设置温度为90℃，转速为50rpm，搅拌混合40min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.5h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为135℃，密炼时间为30min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为145℃，密炼15min，，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为15min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为160℃，搅拌时间为45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
对比例1
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，未使用钛硅碳及硅烷偶联剂，其余步骤制备步骤如下：
（1）将杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为135℃，密炼时间为30min，得到初始胶料；
（2）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为145℃，密炼15min，，从而得到预硫化胶料；
（3）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为15min，得到硫化胶料；
（4）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为160℃，搅拌时间为45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
对比例2
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，未使用硅烷偶联剂，其余步骤制备步骤如下：
（1）将钛硅碳按质量比（1g:15ml）与10%的碳酸钠溶液混合，在120W的功率下超声分散30min，得钛硅碳溶液；
（2）将步骤（1）获得的钛硅碳溶液加入高速混合机，设置温度为90℃，转速为50rpm，搅拌混合40min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.5h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为135℃，密炼时间为30min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为145℃，密炼15min，，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为15min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为160℃，搅拌时间为45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
对比例3
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，硅烷偶联剂为N-（哌嗪基乙基）-3-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷（CAS号128644-51-9），其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例4
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，硅烷偶联剂为乙烯基甲基二甲氧基硅烷（CAS号16753-62-1），其余步骤制备步骤同实施例3。
对比例5
按表1称量具体原料，与实施例3不同的是，硅烷偶联剂为二苯基二甲氧基硅烷（CAS号6843-66-9），其余步骤制备步骤同实施例3。
表1
性能测试评价
将制备好的实施例1~3以及对比例1~5制备的材料按照以下方法进行硬度、拉伸强度、伸长率、撕裂强度、压缩永久变形以及各种条件的硬度变化、伸长变化率的测试。
测试结果参见表2~表5。
表2
表3 热空气老化后(100℃x96h)
表4耐901#油，100℃*70H
表5耐903#油，100℃*70H
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (8)
1.一种车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述车用减震器缓冲块材料由以下重量份的原料制备而成：65~75份三元乙丙橡胶、25~35份丁腈橡胶、65~85份炭黑、35~45份碳酸钙、15~25份增塑剂、2~4份分散剂、6~10份氯磺化聚乙烯、1~5份润滑剂、3~7份硫化活性剂、1~2份硬脂酸、1~2份硫化剂、1.5~3.5份硫化促进剂、1~3份钛硅碳（Ti3SiC2）、3~5份硅烷偶联剂、15~25份杜仲胶；
所述硫化活性剂为间接法氧化锌；
所述硅烷偶联剂为3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷；
其制备方法包括如下步骤：
（1）将钛硅碳（Ti3SiC2）按质量比1g:（10~15）ml与10%的碳酸钠溶液混合，在100~120W的功率下超声分散20~30min，得钛硅碳（Ti3SiC2）溶液；
（2）将硅烷偶联剂、步骤（1）获得的钛硅碳（Ti3SiC2）溶液加入高速混合机，设置温度为85~90℃，转速为300~350rpm，搅拌混合30~40min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.0~2.5h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为130~135℃，密炼时间为20~30min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为140~145℃，密炼10~15min，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为10~15min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为150~160℃，搅拌时间为40~45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
2.根据权利要求1所述的车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述碳酸钙为轻质碳酸钙。
3.根据权利要求1所述的车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述硬脂酸为硬脂酸1801。
4.根据权利要求1所述的车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述硫化剂为S-80。
5.根据权利要求1所述的车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述硫化促进剂由N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆、二硫化二苯骈噻唑组合而成。
6.根据权利要求1所述的车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述炭黑为宝化炭黑N330与宝化炭黑N550的组合。
7.根据权利要求1所述的车用减震器缓冲块材料，其特征在于，所述增塑剂为TP95；所述分散剂为聚乙二醇；所述润滑剂为聚乙烯蜡。
8.一种制备权利要求1至7任一所述的车用减震器缓冲块材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将钛硅碳（Ti3SiC2）按质量比1g:（10~15）ml与10%的碳酸钠溶液混合，在100~120W的功率下超声分散20~30min，得钛硅碳（Ti3SiC2）溶液；
（2）将硅烷偶联剂、步骤（1）获得的钛硅碳（Ti3SiC2）溶液加入高速混合机，设置温度为85~90℃，转速为300~350rpm，搅拌混合30~40min，随后加入杜仲胶，继续搅拌混合2.0~2.5h，得改性杜仲胶；
（3）将改性杜仲胶、三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯投入密炼机进行密炼，密炼温度为130~135℃，密炼时间为20~30min，得到初始胶料；
（4）将初始胶料放入密炼机内，然后加入碳酸钙、硬脂酸、硫化活性剂、硫化促进剂、硫化剂，密炼温度为140~145℃，密炼10~15min，从而得到预硫化胶料；
（5）将预硫化胶料置于温度为175±5℃的硫化罐内，然后通入175±5℃的高温水蒸汽进行硫化，硫化时间为10~15min，得到硫化胶料；
（6）将硫化胶料倒入反应釜内，加入炭黑、增塑剂、分散剂、润滑剂进行搅拌，搅拌温度为150~160℃，搅拌时间为40~45min，得到混合胶料，随后抽真空处理，注模成型，预熟化处理，脱模后即得。
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Denomination of invention: A buffer block material for automotive shock absorbers and its preparation method Granted publication date: 20231201 Pledgee: Bank of China Limited Yangzhou Development Zone Branch Pledgor: JIANGSU TOKAN NEW MATERIAL CO.,LTD. Registration number: Y2024980026571 |
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