CN116353018A - 一种动力转向软管及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动力转向软管及其生产工艺，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管，进行硫化后，去除芯棒制得动力转向软管，所述的混合胶包括如下重量份原料：改性橡胶30‑40份、丁苯橡胶60‑80份和增强填料5‑15份；该增强填料能够参与改性橡胶和丁苯橡胶的硫化，使得改性填料的相容性提升，同时与橡胶形成核壳结构，进而提升动力转向软管的机械性能，改性橡胶分子为超支化结构，同时侧链含有长链烷基，能够降低橡胶分子间的作用力，进而使得动力转型软管在低温环境下仍然能够正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶软管制备技术领域，具体涉及一种动力转向软管及其生产工艺。
背景技术
随着我国汽车工业的快速发展，人们对汽车安全性的要求尤其是预防事故发生的要求愈加严格。由于液压系统的管路结构非常复杂，各种控制油液的阀门数量繁多，后期的保养维护需要成本，橡胶改性是指通过利用物理、化学方法往橡胶之中有选择的加入适量无机或有机物质，或者是将不同类高分子聚合物与橡胶进行共混，又或者是利用化学方法实现高聚物的接枝、共聚、嵌段、交联，甚至是将上述方法联合使用，以此来改善橡胶材料在某些方面的劣势，改进其加工工艺性能，进而降低成本，或使橡胶材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能等效果。橡胶改性是对橡胶材料的性能进行有选择性的扬长避短，保留和改进橡胶本身所具有的优势，同时在另一方面降低甚至消除其劣势，以达到提高橡胶材料的使用性能、加工工艺性能，降低生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动力转向软管及其生产工艺，解决了现阶段动力转向软管低温环境下机械性能较差的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种动力转向软管的生产工艺，具体包括如下步骤：
称取如下重量份原料：改性橡胶30-40份、丁苯橡胶60-80份和增强填料5-15份，将原料在温度为60-70℃的条件下，共混挤出得到混合胶，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管在温度为170-180℃的条件下，进行硫化20-30min后，去除芯棒制得动力转向软管。
进一步，所述的改性橡胶由如下步骤制成：
步骤A1：将去离子水加入反应釜中，在转速为200-300r/min，温度为0-3℃的条件下，搅拌并加入氯甲基二甲基氯硅烷，反应2-3h，制得中间体1，将硫脲、甲醇和碘化钾混合均匀，在转速为150-200r/min，温度为70-80℃的条件下，搅拌并加入中间体1，进行反应20-25h后，降温至60-65℃，加入乙二胺继续反应3-5h，制得中间体2；
步骤A2：将正十八烷基甲基二乙氧基硅烷加入去离子水中，在转速为200-300r/min，温度为25-30℃的条件下，搅拌20-30min后，加入四氢呋喃和浓硫酸，升温至55-65℃，保温5-10min，加入中间体2，进行反应3-5h，制得中间体3，将季戊四醇、丙烯酸、对甲基苯磺酸和甲苯混合均匀，在转速为200-300r/min，温度为115-120℃的条件下，回流反应6-8h，制得中间体4；
步骤A3：将中间体3、中间体4和甲苯混合均匀，在转速为60-120r/min，紫外光UV照射的条件下，进行反应30-40min后，蒸馏去除甲苯，制得添加剂，将丁腈橡胶加入到哈克转矩流变仪中，加入添加剂和乙二胺，在温度为70-80℃的条件下，进行反应1-1.5h，制得改性橡胶。
进一步，步骤A1所述的去离子水和氯甲基二甲基氯硅烷的用量比为10mL:7g，硫脲、甲醇、碘化钾、中间体1和乙二胺的用量比为18g:70mL:0.5g:23g:25g。
进一步，步骤A2所述的正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、去离子水和中间体2的用量比为15mmol:2mL:10mmol，浓硫酸的用量为正十八烷基甲基二乙氧基硅烷和中间体2质量的10％，季戊四醇和丙烯酸的摩尔比为1:4，对甲基苯磺酸的用量为季戊四醇和丙烯酸质量和3-5％。
进一步，步骤A3所述的中间体3和中间体4的摩尔比为3n+1:n，n为大于0的自然数，丁腈橡胶和添加剂的用量比为7:3，乙二胺的用量为丁腈橡胶和添加剂质量和的5-7％，丁腈橡胶型号为JSRN240S，丙烯腈含量26wt％。
进一步，所述的增强填料由如下步骤制成：
步骤B1：将去离子水和异丙醇铝混合，在转速为200-300r/min，温度为85-90℃的条件下，搅拌并加入硝酸溶液，搅拌1-1.5h，加入碳纳米管，继续搅拌3-5h，再在温度为500-550℃的条件下，焙烧3-5h，制得复合填料；
步骤B2：将复合填料分散在去离子水中，加入多巴胺，在转速为600-800r/min的条件下，搅拌并加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，调节pH值为8.5，搅拌处理3-5h后，调节pH为中性，通入氮气保护，升温至60-70℃，加入二氯化硫，进行反应7-9h后，过滤去除滤液，将底物烘干，制得增强填料。
进一步，步骤B1所述的去离子水、异丙醇铝、硝酸溶液和碳纳米管的用量比为45mL:5g:5mL:2g，硝酸溶液的浓度为1.5mol/L。
进一步，步骤B2所述的复合填料、去离子水、多巴胺和二氯化硫的用量比为1g:500mL:250mg:1g。
本发明的有益效果：本发明公开的一种动力转向软管由如下步骤制成，称取如下原料：改性橡胶、丁苯橡胶和增强填料，将原料共混挤出得到混合胶，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管，进行硫化后，去除芯棒制得动力转向软管。改性橡胶以氯甲基二甲基氯硅烷为原料水解，形成氯甲基封端的硅氧烷，制得中间体1，将中间体1与硫脲反应，将中间体1的氯原子位点转变为巯基，制得中间体2，将正十八烷基二乙氧基硅烷水解后，再与中间体2聚合，形成巯基封端的聚硅氧烷，制得中间体3，将季戊四醇和丙烯酸酯化反应，制得中间体4，将中间体3和中间体4混合，在光照条件下，中间体3上的巯基与中间体4上的双键接枝，形成巯基封端的超支化结构，制得添加剂，再将丁腈橡胶与添加剂共混，在乙二胺的作用下，添加剂与丁腈橡胶上的双键接枝，制得改性橡胶，增强填料以异丙醇铝为原料水解形成氧化铝溶胶，再加入碳纳米管混合，使得碳纳米管上负载氧化铝溶胶，再高温焙烧，制得复合填料，将复合填料用多巴胺包覆后，再用二氯化硫处理，与填料表面羟基反应，制得增强填料，该增强填料能够参与改性橡胶和丁苯橡胶的硫化，使得改性填料的相容性提升，同时与橡胶形成核壳结构，进而提升动力转向软管的机械性能，改性橡胶分子为超支化结构，同时侧链含有长链烷基，能够降低橡胶分子间的作用力，进而使得动力转型软管在低温环境下仍然能够正常工作。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种动力转向软管的生产工艺，具体包括如下步骤：
称取如下重量份原料：改性橡胶30份、丁苯橡胶60份和增强填料5份，将原料在温度为60℃的条件下，共混挤出得到混合胶，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管在温度为170℃的条件下，进行硫化20min后，去除芯棒制得动力转向软管。
所述的丁苯橡胶型号为SBR-1500，胶水为氯丁橡胶粘合剂，尼龙型号为尼龙12，尼龙层的编织角为54°44″。
所述的改性橡胶由如下步骤制成：
步骤A1：将去离子水加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为0℃的条件下，搅拌并加入氯甲基二甲基氯硅烷，反应2h，制得中间体1，将硫脲、甲醇和碘化钾混合均匀，在转速为150r/min，温度为70℃的条件下，搅拌并加入中间体1，进行反应20h后，降温至60℃，加入乙二胺继续反应3h，制得中间体2；
步骤A2：将正十八烷基甲基二乙氧基硅烷加入去离子水中，在转速为200r/min，温度为25℃的条件下，搅拌20min后，加入四氢呋喃和浓硫酸，升温至55℃，保温5min，加入中间体2，进行反应3h，制得中间体3，将季戊四醇、丙烯酸、对甲基苯磺酸和甲苯混合均匀，在转速为200r/min，温度为115℃的条件下，回流反应6h，制得中间体4；
步骤A3：将中间体3、中间体4和甲苯混合均匀，在转速为60r/min，紫外光UV照射的条件下，进行反应30min后，蒸馏去除甲苯，制得添加剂，将丁腈橡胶加入到哈克转矩流变仪中，加入添加剂和乙二胺，在温度为70℃的条件下，进行反应1h，制得改性橡胶。
步骤A1所述的去离子水和氯甲基二甲基氯硅烷的用量比为10mL:7g，硫脲、甲醇、碘化钾、中间体1和乙二胺的用量比为18g:70mL:0.5g:23g:25g。
步骤A2所述的正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、去离子水和中间体2的用量比为15mmol:2mL:10mmol，浓硫酸的用量为正十八烷基甲基二乙氧基硅烷和中间体2质量的10％，季戊四醇和丙烯酸的摩尔比为1:4，对甲基苯磺酸的用量为季戊四醇和丙烯酸质量和3％。
步骤A3所述的中间体3和中间体4的摩尔比为4:1，丁腈橡胶和添加剂的用量比为7:3，乙二胺的用量为丁腈橡胶和添加剂质量和的5％，丁腈橡胶型号为JSRN240S，丙烯腈含量26wt％。
所述的增强填料由如下步骤制成：
步骤B1：将去离子水和异丙醇铝混合，在转速为200r/min，温度为85℃的条件下，搅拌并加入硝酸溶液，搅拌1h，加入碳纳米管，继续搅拌3h，再在温度为500℃的条件下，焙烧3h，制得复合填料；
步骤B2：将复合填料分散在去离子水中，加入多巴胺，在转速为600r/min的条件下，搅拌并加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，调节pH值为8.5，搅拌处理3h后，调节pH为中性，通入氮气保护，升温至60℃，加入二氯化硫，进行反应7h后，过滤去除滤液，将底物烘干，制得增强填料。
步骤B1所述的去离子水、异丙醇铝、硝酸溶液和碳纳米管的用量比为45mL:5g:5mL:2g，硝酸溶液的浓度为1.5mol/L。
步骤B2所述的复合填料、去离子水、多巴胺和二氯化硫的用量比为1g:500mL:250mg:1g。
实施例2
一种动力转向软管的生产工艺，具体包括如下步骤：
称取如下重量份原料：改性橡胶35份、丁苯橡胶70份和增强填料10份，将原料在温度为65℃的条件下，共混挤出得到混合胶，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管在温度为175℃的条件下，进行硫化25min后，去除芯棒制得动力转向软管。
所述的丁苯橡胶型号为SBR-1500，胶水为氯丁橡胶粘合剂，尼龙型号为尼龙12，尼龙层的编织角为54°44″。
所述的改性橡胶由如下步骤制成：
步骤A1：将去离子水加入反应釜中，在转速为200r/min，温度为2℃的条件下，搅拌并加入氯甲基二甲基氯硅烷，反应2.5h，制得中间体1，将硫脲、甲醇和碘化钾混合均匀，在转速为150r/min，温度为75℃的条件下，搅拌并加入中间体1，进行反应20h后，降温至65℃，加入乙二胺继续反应4h，制得中间体2；
步骤A2：将正十八烷基甲基二乙氧基硅烷加入去离子水中，在转速为200r/min，温度为28℃的条件下，搅拌25min后，加入四氢呋喃和浓硫酸，升温至60℃，保温8min，加入中间体2，进行反应4h，制得中间体3，将季戊四醇、丙烯酸、对甲基苯磺酸和甲苯混合均匀，在转速为200r/min，温度为120℃的条件下，回流反应7h，制得中间体4；
步骤A3：将中间体3、中间体4和甲苯混合均匀，在转速为60r/min，紫外光UV照射的条件下，进行反应35min后，蒸馏去除甲苯，制得添加剂，将丁腈橡胶加入到哈克转矩流变仪中，加入添加剂和乙二胺，在温度为75℃的条件下，进行反应1.5h，制得改性橡胶。
步骤A1所述的去离子水和氯甲基二甲基氯硅烷的用量比为10mL:7g，硫脲、甲醇、碘化钾、中间体1和乙二胺的用量比为18g:70mL:0.5g:23g:25g。
步骤A2所述的正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、去离子水和中间体2的用量比为15mmol:2mL:10mmol，浓硫酸的用量为正十八烷基甲基二乙氧基硅烷和中间体2质量的10％，季戊四醇和丙烯酸的摩尔比为1:4，对甲基苯磺酸的用量为季戊四醇和丙烯酸质量和3-5％。
步骤A3所述的中间体3和中间体4的摩尔比为7:2，丁腈橡胶和添加剂的用量比为7:3，乙二胺的用量为丁腈橡胶和添加剂质量和的6％，丁腈橡胶型号为JSRN240S，丙烯腈含量26wt％。
所述的增强填料由如下步骤制成：
步骤B1：将去离子水和异丙醇铝混合，在转速为200r/min，温度为90℃的条件下，搅拌并加入硝酸溶液，搅拌1.5h，加入碳纳米管，继续搅拌4h，再在温度为530℃的条件下，焙烧4h，制得复合填料；
步骤B2：将复合填料分散在去离子水中，加入多巴胺，在转速为600r/min的条件下，搅拌并加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，调节pH值为8.5，搅拌处理4h后，调节pH为中性，通入氮气保护，升温至65℃，加入二氯化硫，进行反应8h后，过滤去除滤液，将底物烘干，制得增强填料。
步骤B1所述的去离子水、异丙醇铝、硝酸溶液和碳纳米管的用量比为45mL:5g:5mL:2g，硝酸溶液的浓度为1.5mol/L。
步骤B2所述的复合填料、去离子水、多巴胺和二氯化硫的用量比为1g:500mL:250mg:1g。
实施例3
一种动力转向软管的生产工艺，具体包括如下步骤：
称取如下重量份原料：改性橡胶40份、丁苯橡胶80份和增强填料15份，将原料在温度为70℃的条件下，共混挤出得到混合胶，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管在温度为180℃的条件下，进行硫化30min后，去除芯棒制得动力转向软管。
所述的丁苯橡胶型号为SBR-1500，胶水为氯丁橡胶粘合剂，尼龙型号为尼龙12，尼龙层的编织角为54°44″。
所述的改性橡胶由如下步骤制成：
步骤A1：将去离子水加入反应釜中，在转速为300r/min，温度为3℃的条件下，搅拌并加入氯甲基二甲基氯硅烷，反应3h，制得中间体1，将硫脲、甲醇和碘化钾混合均匀，在转速为200r/min，温度为80℃的条件下，搅拌并加入中间体1，进行反应25h后，降温至65℃，加入乙二胺继续反应5h，制得中间体2；
步骤A2：将正十八烷基甲基二乙氧基硅烷加入去离子水中，在转速为300r/min，温度为30℃的条件下，搅拌30min后，加入四氢呋喃和浓硫酸，升温至65℃，保温10min，加入中间体2，进行反应3-5h，制得中间体3，将季戊四醇、丙烯酸、对甲基苯磺酸和甲苯混合均匀，在转速为300r/min，温度为120℃的条件下，回流反应8h，制得中间体4；
步骤A3：将中间体3、中间体4和甲苯混合均匀，在转速为120r/min，紫外光UV照射的条件下，进行反应40min后，蒸馏去除甲苯，制得添加剂，将丁腈橡胶加入到哈克转矩流变仪中，加入添加剂和乙二胺，在温度为80℃的条件下，进行反应1.5h，制得改性橡胶。
步骤A1所述的去离子水和氯甲基二甲基氯硅烷的用量比为10mL:7g，硫脲、甲醇、碘化钾、中间体1和乙二胺的用量比为18g:70mL:0.5g:23g:25g。
步骤A2所述的正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、去离子水和中间体2的用量比为15mmol:2mL:10mmol，浓硫酸的用量为正十八烷基甲基二乙氧基硅烷和中间体2质量的10％，季戊四醇和丙烯酸的摩尔比为1:4，对甲基苯磺酸的用量为季戊四醇和丙烯酸质量和5％。
步骤A3所述的中间体3和中间体4的摩尔比为10:3，丁腈橡胶和添加剂的用量比为7:3，乙二胺的用量为丁腈橡胶和添加剂质量和的7％，丁腈橡胶型号为JSRN240S，丙烯腈含量26wt％。
所述的增强填料由如下步骤制成：
步骤B1：将去离子水和异丙醇铝混合，在转速为300r/min，温度为90℃的条件下，搅拌并加入硝酸溶液，搅拌1.5h，加入碳纳米管，继续搅拌5h，再在温度为550℃的条件下，焙烧5h，制得复合填料；
步骤B2：将复合填料分散在去离子水中，加入多巴胺，在转速为800r/min的条件下，搅拌并加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，调节pH值为8.5，搅拌处理5h后，调节pH为中性，通入氮气保护，升温至70℃，加入二氯化硫，进行反应9h后，过滤去除滤液，将底物烘干，制得增强填料。
步骤B1所述的去离子水、异丙醇铝、硝酸溶液和碳纳米管的用量比为45mL:5g:5mL:2g，硝酸溶液的浓度为1.5mol/L。
步骤B2所述的复合填料、去离子水、多巴胺和二氯化硫的用量比为1g:500mL:250mg:1g。
对比例1
本对比例与实施例1相比用丁腈橡胶代替改性橡胶，其余步骤相同，丁腈橡胶的型号为JSRN240S，丙烯腈含量26wt％。
对比例2
本对比例与实施例1相比用复合填料代替增强填料，其余步骤相同。
将实施例1-3和对比例1-2制得的混合胶制成哑铃状试样，用万能拉力机上以500mm/min的速度测定拉伸强度，将混合胶制成直角型试样，依照GB/T529-1999的标准检测撕裂强度，依照GB/T528-1998的标准检测断裂伸长率。
将实施例1-3和对比例1-2制得的混合胶制成25mm×6mm×2mm试样，依照GB/T1682-94的标准检测低温脆性，检测结果如下表所示。
由上表可知实施例1-3制得的混合胶的拉升强度为25.6-26.1MPa，撕裂强度为53.1-53.8KM/m，断裂伸长率为512-515％，脆性温度为零下65-67℃，表明本发明具有很好的机械强度和耐低温性。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：
称取如下重量份原料：改性橡胶30-40份、丁苯橡胶60-80份和增强填料5-15份，将原料在温度为60-70℃的条件下，共混挤出得到混合胶，将混合胶随芯棒挤出形成内层胶管，在内层胶管表面编织尼龙层并涂覆胶水，再在表面编织尼龙层并涂覆胶水，最后将混合胶挤出包覆在尼龙层，形成预制胶管，将预制胶管在温度为170-180℃的条件下，进行硫化20-30min后，去除芯棒制得动力转向软管。
2.根据权利要求1所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：所述的改性橡胶由如下步骤制成：
步骤A1：将去离子水加入反应釜中，搅拌并加入氯甲基二甲基氯硅烷，进行反应，制得中间体1，将硫脲、甲醇和碘化钾混合搅拌并加入中间体1，进行反应后，降温并加入乙二胺继续反应，制得中间体2；
步骤A2：将正十八烷基甲基二乙氧基硅烷加入去离子水中，搅拌处理后，加入四氢呋喃和浓硫酸，升温保温，再加入中间体2，进行反应，制得中间体3，将季戊四醇、丙烯酸、对甲基苯磺酸和甲苯混合回流反应，制得中间体4；
步骤A3：将中间体3、中间体4和甲苯混合反应后，蒸馏去除甲苯，制得添加剂，将丁腈橡胶加入到哈克转矩流变仪中，加入添加剂和乙二胺，进行反应，制得改性橡胶。
3.根据权利要求2所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：步骤A1所述的去离子水和氯甲基二甲基氯硅烷的用量比为10mL:7g，硫脲、甲醇、碘化钾、中间体1和乙二胺的用量比为18g:70mL:0.5g:23g:25g。
4.根据权利要求2所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：步骤A2所述的正十八烷基甲基二乙氧基硅烷、去离子水和中间体2的用量比为15mmol:2mL:10mmol，浓硫酸的用量为正十八烷基甲基二乙氧基硅烷和中间体2质量的10%，季戊四醇和丙烯酸的摩尔比为1:4，对甲基苯磺酸的用量为季戊四醇和丙烯酸质量和3-5%。
5.根据权利要求2所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：步骤A3所述的中间体3和中间体4的摩尔比为3n+1:n，n为大于0的自然数，丁腈橡胶和添加剂的用量比为7:3，乙二胺的用量为丁腈橡胶和添加剂质量和的5-7%。
6.根据权利要求1所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：所述的增强填料由如下步骤制成：
步骤B1：将去离子水和异丙醇铝混合搅拌并加入硝酸溶液，搅拌处理，加入碳纳米管，继续搅拌，再焙烧，制得复合填料；
步骤B2：将复合填料分散在去离子水中，加入多巴胺，搅拌并加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，搅拌处理3-5h后，调节pH为中性，通入氮气保护，升温并加入二氯化硫，进行反应后，过滤去除滤液，将底物烘干，制得增强填料。
7.根据权利要求6所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：步骤B1所述的去离子水、异丙醇铝、硝酸溶液和碳纳米管的用量比为45mL:5g:5mL:2g。
8.根据权利要求6所述的一种动力转向软管的生产工艺，其特征在于：步骤B2所述的复合填料、去离子水、多巴胺和二氯化硫的用量比为1g:500mL:250mg:1g。
9.一种动力转向软管，其特征在于：根据权利要求1-8任一所述的生产工艺生产而成。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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