CN115558211A - Epdm气门嘴胶垫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种适用于汽车车轮的EPDM气门嘴胶垫。本发明通过选择特定的三元乙丙橡胶为主料，配合补强剂、防老剂、耐高温剂、硫化剂、硫化活性剂和交联助剂，以及两次密练、一次混炼和两次硫化的特定工艺方式，使得所述产品具有优异的机械性能、抗老化性能、耐水性和低温脆性。本发明的产品能够适应汽车使用时所可能面临的极端环境，特别适合在汽车上应用。

Description

EPDM气门嘴胶垫
技术领域
本发明涉及橡胶领域，具体而言，本发明涉及一种适用汽车车轮的EPDM气门嘴胶垫产品。
背景技术
三元乙丙橡胶(EPDM)是一种合成橡胶，由乙烯、丙烯和第三单体(为非共轭二烯轻，如：双环戊二烯、甲叉及乙叉降冰片烯等)在齐格勒-纳塔催化剂存在下共聚而成，可以用硫磺、过氧化物、醌肟等多种体系进行硫化。
三元乙丙橡胶的耐臭氧、耐气候、耐热、耐低温性能优异，电绝缘性能优良，对醇、酮、无机盐的水溶液、盐酸、苛性钠等稳定，对动、植物油的抗耐性比天然橡胶和丁苯橡胶好，透气性与天然橡胶接近。三元乙丙橡胶可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域，例如可用于制造各种硬度的开孔和闭孔海绵、玻璃密封条、散热器胶管、桥梁减震垫、轮胎的胎侧和内胎，电线及电缆包皮等。
但是，现有三元乙丙橡胶产品在用作汽车车轮气门嘴胶垫时，存在机械特性、耐候性和/或扭力特性不足的缺点，因此需要对三元乙丙橡胶的汽车车轮气门嘴胶垫进入深入研究。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种适用于汽车车轮气门嘴胶垫产品，其具有高的硬度和强度、低的热老化和形变、较好的耐水性和耐氧化性能，突出的低温脆性，特别是具有较佳的扭力性能，因此在应用于汽车车轮上时，产品可具有良好的密封性以及长的寿命。
为此，本发明提供了一种EPDM气门嘴胶垫，由以下原料制备而成：
三元乙丙橡胶90～110份
补强剂100～130份
操作油0～6份
硫化活性剂3～10份
喹啉类防老剂0.5～2.5份
胺类防老剂0.6～1.5份
受阻酚类防老剂0.6～1.5份
耐高温剂0.5～2.5份
分散助剂1.0～5.0份
金属皂类润滑剂1.2～3.2份
过氧化二异丙苯0.7～2.0份
2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷3.0～5.0份
三烯丙基异氰脲酸酯0.7～2.0份。
在一个实施方案中，所述三元乙丙橡胶门尼粘度为125℃下70～90MU，其中，乙烯含量为30～60wt％，第三单体含量为3～7wt％。所述这第三单体可选自乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯中的一种或多种，并优选为乙叉降冰片烯。
优选的，所述三元乙丙橡胶门尼粘度为125℃下72～88MU，其中，乙烯含量为43～52wt％，第三单体含量为4.8～6.2wt％。
更优选的，所述三元乙丙橡胶门尼粘度为125℃下75～85MU，其中，乙烯含量为46～50wt％，第三单体含量为5.2～5.8wt％。
在一个实施方案中，所述三元乙丙橡胶可以为EP8550C。
本发明，所述三元乙丙橡胶的用量可以为100份。
在一个实施方案中，所述补强剂选自炭黑N115、炭黑N220、炭黑N234、炭黑N330、炭黑N550、白炭黑、O炭黑中的一种或多种。补强剂的用量可以为100～120份。
优选的，所述补强剂选自炭黑N330和O炭黑的组合。所述炭黑N330的用量可以为34～40份。所述O炭黑的用量可以为70～80份。
在一个实施方案中，所述操作油选自芳族油、石蜡油、环烷油、植物油中的一种或多种，并优选为石蜡油。操作油的用量可以为1～3份。
在一个实施方案中，所述硫化活性剂选自氧化锌和硬脂酸的组合，其中氧化锌的用量可以为2～9.5份，硬脂酸的用量可以为0.3～2.4份；优选的，氧化锌的用量可以为3.5～7份，硬脂酸的用量可以为0.5～1.6份。
本发明使用了三种不同类型防老剂的组合，使得能够进一步提高产品的耐氧化、耐候性能。
在一个实施方案中，所述喹啉类防老剂选自防老剂RD、防老剂AW中的一种或多种。喹啉类防老剂的用量可为0.8～1.7份。
在一个实施方案中，所述胺类防老剂选自防老剂D、防老剂DNP、防老剂405中的一种或多种。胺类防老剂的用量可为0.8～1.3份。
在一个实施方案中，所述受阻酚类防老剂选自防老剂264、防老剂1010、防老剂1330、防老剂1076、防老剂1096、防老剂4010中的一种或多种。受阻酚类防老剂的用量可为0.8～1.3份。
在一个实施方案中，所述耐高温剂选自2-硫醇基苯骈咪唑、4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺、二叔丁基对苯二酚、4,4'-二辛基二苯胺中的一种或多种。耐高温剂的用量可为0.9～1.6份。
在一个实施方案中，所述分散助剂选自聚乙二醇、低分子聚乙烯蜡、石蜡中的任意一种或多种。分散助剂的用量可为1.5～3.5份。
优选的，所述分散助剂选自低分子聚乙烯蜡，具体可以为A-16。
在一个实施方案中，所述金属皂类润滑剂选自985P。金属皂类润滑剂的用量可为1.5～2.5份。
本发明中，过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷作为硫化剂，三烯丙基异氰脲酸酯作为交联助剂。特定比例的过氧化二异丙苯和2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷作为硫化剂，并配合特定量的三烯丙基异氰脲酸酯交联助剂进行硫化，使得本发明的气门嘴胶垫具有优异的机械性能。
在一个实施方案中，过氧化二异丙苯的用量为0.8～1.5份，2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷的用量为3.2～4.8份，三烯丙基异氰脲酸酯的用量为1～1.5份。
本发明中，所述EPDM气门嘴胶垫适合在汽车车轮上使用。
本发明还提供了本发明所述气门嘴胶垫的制备方法，其包括：
a.将三元乙丙橡胶添加到密炼机中，先于50～80℃下密炼，然后向其中添加补强剂、防老剂、耐高温剂、分散助剂、金属皂类润滑剂，任选添加操作油，于85～120℃下密炼，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；
b.将母炼胶投入到开炼机中，添加硫化活性剂、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷、三烯丙基异氰脲酸酯，混炼、出片，经过凉料机冷却，得到终炼胶胶片；
c.将终炼胶胶片裁成所需的模型制品，置入模具中在压力为120～200kgf/cm2、温度为130～220℃的条件下进行第一次硫化；
d.将第一次硫化后的成型件置入烘箱中在170～190℃温度下进行第二次硫化，得到气门嘴胶垫。
优选的，步骤a中先于60～70℃下密炼，然后于100～110℃下密炼。
优选的，步骤d中第一次硫化的压力为140～160kgf/cm2，温度为170～185℃，优选为175～180℃，时间为1～10min，优选3～7min。第二次硫化的温度为175～185℃，优选为180～185℃，时间为1～8h，优选为3～5h。
本发明中，所述份数均指重量份。
有益效果
本发明提供了一种适用于汽车车轮气门嘴EPDM胶垫。本发明通过选择特定的三元乙丙橡胶为主料，配合补强剂、防老剂、耐高温剂、硫化剂、硫化活性剂和交联助剂，以及两次密练、一次混炼和两次硫化的特定工艺方式，使得所述产品具有优异的机械性能、抗老化性能、耐水性和低温脆性，特别是特定的防老剂组合之间存在协同作用，使得产品的抗老化性能得到改善，特定的硫化剂以及交联助剂的组合之间存在协同作用，产品交联情况得到改善，大大提高了产品的机械性能、耐水性和低温脆性。因此，本发明的产品能够适应汽车使用时所可能面临的极端环境，特别适合在汽车上应用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
以下将对发明的优选实例进行详细描述。所举实例是为了更好地对发明内容进行，并不是发明内容仅限于实例。根据发明内容对实施方案的非本质的改进和调整，仍属于发明范畴。
下面实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。
实施例1：
a.将三元乙丙橡胶添加到密炼机中，先于60～65℃下密炼6～7min，然后向其中添加补强剂、防老剂、耐高温剂、分散助剂、金属皂类润滑剂，任选添加操作油，于105～110℃下密炼，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；
b.将母炼胶投入到开炼机中，添加硫化活性剂、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷、三烯丙基异氰脲酸酯，混炼、出片，经过凉料机冷却，得到终炼胶胶片；
c.将终炼胶胶片裁成所需的模型制品，置入模具中在压力为150kgf/cm2、温度为175～180℃的条件下进行第一次硫化，时间为5min；
d.将第一次硫化后的成型件置入烘箱中在180～182℃温度下进行第二次硫化，时间为3h，得到气门嘴胶垫产品。
其中，各原料配方如下：
Figure BDA0003873797680000051
Figure BDA0003873797680000061
实施例2：
a.将三元乙丙橡胶添加到密炼机中，先于60～65℃下密炼6～7min，然后向其中添加补强剂、防老剂、耐高温剂、分散助剂、金属皂类润滑剂，任选添加操作油，于105～110℃下密炼，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；
b.将母炼胶投入到开炼机中，添加硫化活性剂、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷、三烯丙基异氰脲酸酯，混炼、出片，经过凉料机冷却，得到终炼胶胶片；
c.将终炼胶胶片裁成所需的模型制品，置入模具中在压力为150kgf/cm2、温度为175～180℃的条件下进行第一次硫化，时间为5min；
d.将第一次硫化后的成型件置入烘箱中在180～182℃温度下进行第二次硫化，时间为3h，得到气门嘴胶垫产品。
其中，各原料配方如下：
Figure BDA0003873797680000062
Figure BDA0003873797680000071
实施例3：
a.将三元乙丙橡胶添加到密炼机中，先于60～65℃下密炼6～7min，然后向其中添加补强剂、防老剂、耐高温剂、分散助剂、金属皂类润滑剂，任选添加操作油，于105～110℃下密炼，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；
b.将母炼胶投入到开炼机中，添加硫化活性剂、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷、三烯丙基异氰脲酸酯，混炼、出片，经过凉料机冷却，得到终炼胶胶片；
c.将终炼胶胶片裁成所需的模型制品，置入模具中在压力为150kgf/cm2、温度为175～180℃的条件下进行第一次硫化，时间为5min；
d.将第一次硫化后的成型件置入烘箱中在180-182℃温度下进行第二次硫化，时间为3h，得到气门嘴胶垫产品。
其中，各原料配方如下：
Figure BDA0003873797680000072
Figure BDA0003873797680000081
对比例1：
与实施例1相同的方法制备，区别仅在于，不使用防老剂RD，仅使用2.0份的防老剂405和2.0份的防老剂264。
对比例2：
与实施例1相同的方法制备，区别仅在于，不使用无味DCP，仅使用6.0份的双二五。
对比例3：
与实施例1相同的方法制备，区别仅在于，不使用双二五，仅使用6.0份的无味DCP。
对比例4：
与实施例1相同的方法制备，区别仅在于，不使用交联助剂TAIC。
性能评价
实施例1-3和对比例1-4的产品性能如下表1所示：
表1：
Figure BDA0003873797680000082
Figure BDA0003873797680000091
*判定依据：用8N的力将橡胶件装配到1.5mm厚的铁件和铝件上压紧。放入100℃环境中存放72H，取出，再放入-40℃环境中存放12H，取出冷却至室温后进行拆卸，拆卸力应不低于1.5N，产品外观无破裂无裂纹。
以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (10)

1.一种EPDM气门嘴胶垫，由以下原料制备而成：
三元乙丙橡胶90～110份
补强剂100～130份
操作油0～6份
硫化活性剂3～10份
喹啉类防老剂0.5～2.5份
胺类防老剂0.6～1.5份
受阻酚类防老剂0.6～1.5份
耐高温剂0.5～2.5份
分散助剂1.0～5.0份
金属皂类润滑剂1.2～3.2份
过氧化二异丙苯0.7～2.0份
2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷3.0～5.0份
三烯丙基异氰脲酸酯0.7～2.0份。
2.根据权利要求1所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，所述三元乙丙橡胶门尼粘度为125℃下70～90MU，其中，乙烯含量为30～60wt％，第三单体含量为3～7wt％。
3.根据权利要求1或2所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，所述这第三单体选自乙叉降冰片烯、双环戊二烯、1,4-己二烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，所述补强剂选自炭黑N115、炭黑N220、炭黑N234、炭黑N330、炭黑N550、白炭黑、O炭黑中的一种或多种；补强剂的用量为100～120份。
5.根据权利要求1所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，所述喹啉类防老剂选自防老剂RD、防老剂AW中的一种或多种，喹啉类防老剂的用量为0.8～1.7份；所述胺类防老剂选自防老剂D、防老剂DNP、防老剂405中的一种或多种，胺类防老剂的用量为0.8～1.3份；所述受阻酚类防老剂选自防老剂264、防老剂1010、防老剂1330、防老剂1076、防老剂1096、防老剂4010中的一种或多种，受阻酚类防老剂的用量为0.8～1.3份。
6.根据权利要求1所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，所述耐高温剂选自2-硫醇基苯骈咪唑、4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺、二叔丁基对苯二酚、4,4'-二辛基二苯胺中的一种或多种，耐高温剂的用量为0.9～1.6份。
7.根据权利要求1所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，过氧化二异丙苯的用量为0.8～1.5份，2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷的用量为3.2～4.8份，三烯丙基异氰脲酸酯的用量为1～1.5份。
8.根据权利要求1所述的EPDM气门嘴胶垫，其特征在于，所述分散助剂选自聚乙二醇、低分子聚乙烯蜡、石蜡中的任意一种或多种；分散助剂的用量为1.5～3.5份。
9.根据权利要求1-8任一项所述的EPDM气门嘴胶垫的制备方法，其包括：
a.将三元乙丙橡胶添加到密炼机中，先于50～80℃下密炼，然后向其中添加补强剂、防老剂、耐高温剂、分散助剂、金属皂类润滑剂，任选添加操作油，于85～120℃下密炼，混炼均匀后排料，冷却得到母炼胶；
b.将母炼胶投入到开炼机中，添加硫化活性剂、过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-双过氧化叔丁基己烷、三烯丙基异氰脲酸酯，混炼、出片，经过凉料机冷却，得到终炼胶胶片；
c.将终炼胶胶片裁成所需的模型制品，置入模具中在压力为120～200kgf/cm2、温度为130～220℃的条件下进行第一次硫化；
d.将第一次硫化后的成型件置入烘箱中在170～190℃温度下进行第二次硫化，得到气门嘴胶垫。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤a中先于60～70℃下密炼，然后于100～110℃下密炼；步骤d中第一次硫化的压力为140～160kgf/cm2，温度为170～185℃，时间为1～10min；第二次硫化的温度为175～185℃，时间为1～8h。
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