一种高粘弹性橡胶避震件及其制备方法

文档序号:183090 发布日期:2021-11-02 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种高粘弹性橡胶避震件及其制备方法 (High-viscoelasticity rubber shock absorbing piece and preparation method thereof ) 是由 薛永辉 薛忠军 潘惠忠 于 2021-08-19 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种高粘弹性橡胶避震件及其制备方法,橡胶组成按照重量份数包括:天然橡胶30-50份、氯化丁基橡胶20-40份、异戊橡胶10-15份、丙烯酸酯橡胶10-20份、甲基乙烯基硅橡胶5-10份、甲基硅树脂1-2份、软化剂12-14份、防老剂5-8份、气相法白炭黑10-20份、二苯基硅二醇5-15份、纳米氧化铈0.2-0.6份、碳酸钠0.3-1.2份、硫磺0.8-1.6份、硫化剂2-5份、硬脂酸1-1.8份、操作油8-12份、促进剂1.1-1.7份、增塑剂6-14份以及二氧化锡0.5-1.2份。此橡胶抗老化与抗腐蚀能力强,耐高温与耐低温性能显著提高,在高温与低温环境下能够保持良好的弹性,提高了橡胶避震件的使用寿命。(The invention relates to a high-viscoelasticity rubber shock absorbing part and a preparation method thereof, wherein the rubber comprises the following components in parts by weight: 30-50 parts of natural rubber, 20-40 parts of chlorinated butyl rubber, 10-15 parts of isoprene rubber, 10-20 parts of acrylate rubber, 5-10 parts of methyl vinyl silicone rubber, 1-2 parts of methyl silicone resin, 12-14 parts of softener, 5-8 parts of anti-aging agent, 10-20 parts of fumed silica, 5-15 parts of diphenylsilanediol, 0.2-0.6 part of nano cerium oxide, 0.3-1.2 parts of sodium carbonate, 0.8-1.6 parts of sulfur, 2-5 parts of vulcanizing agent, 1-1.8 parts of stearic acid, 8-12 parts of operating oil, 1.1-1.7 parts of accelerator, 6-14 parts of plasticizer and 0.5-1.2 parts of tin dioxide. The rubber has strong ageing resistance and corrosion resistance, the high temperature resistance and the low temperature resistance are obviously improved, good elasticity can be kept in high temperature and low temperature environments, and the service life of the rubber shock absorbing part is prolonged.)

一种高粘弹性橡胶避震件及其制备方法

技术领域

本发明涉及汽车零部件技术领域,尤其是涉及一种高粘弹性橡胶避震件及其制备方法。

背景技术

橡胶避震件的特点是既有高弹性,又有高黏性。橡胶的弹性是由其卷曲分子构象的变化产生的,橡胶分子间相互作用会妨碍分子链的运动,从而表现出黏性阻尼的特点,以致应力与应变往往处于不平衡状态。

现有的技术中,在现有汽车行驶过程中,橡胶避震件的作用十分重要,然而现有的橡胶避震件容易受到温度、油、臭氧、阳光以及化学溶剂的腐蚀,导致性能变化和老化,经受长时间大载荷的作用后,容易产生松弛的现象。并且其耐高温与耐低温性能相对较差,普通橡胶避震件通常使用天然橡胶,其温度上限为70℃,高于上限温度时,橡胶由于老化而失去弹性;温度下限为0℃,在低于下限温度时,橡胶由于玻璃化而失去弹性。

发明内容

针对现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种高粘弹性橡胶避震件及其制备方法,此橡胶抗老化与抗腐蚀能力强,耐高温与耐低温性能显著提高,在高温与低温环境下能够保持良好的弹性,提高了橡胶避震件的使用寿命。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的:

一种高粘弹性橡胶避震件,其组成按照重量份数包括:

天然橡胶30-50份、氯化丁基橡胶20-40份、异戊橡胶10-15份、丙烯酸酯橡胶10-20份、甲基乙烯基硅橡胶5-10份、甲基硅树脂1-2份、软化剂12-14份、防老剂5-8份、气相法白炭黑10-20份、二苯基硅二醇5-15份、纳米氧化铈0.2-0.6份、碳酸钠0.3-1.2份、硫磺0.8-1.6份、硫化剂2-5份、硬脂酸1-1.8份、操作油8-12份、促进剂1.1-1.7份、增塑剂6-14份以及二氧化锡0.5-1.2份。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述防老剂为N-苯基-α-苯胺、N-N’-二苯基-对苯二胺、N-苯基-α-苯胺W中的一种或两种的混合物。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、2、2’-二硫代二苯并噻唑中的一种或两种的混合物。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述软化剂为石蜡油、石油树脂、煤焦油、古马隆树脂、植物油、松焦油的一种或一种以上的混合物。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:所述增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。

一种高粘弹性橡胶避震件的制备方法,包括以下步骤:

S1:纳米氧化铈制备,将氯化铈溶于70-85℃的去离子水中,形成黄色透明的氯化铈水溶液,其中氯化铈的质量分数为0.25-0.3,再按氯化铈与碳酸钠摩尔比为1:(1.5-1.7)的比例将碳酸钠溶液缓慢倒入氯化铈溶液中,边倒入边搅拌,静置陈化40min,得乳白色松散沉淀物氢氧化铈;

将产物倒入抽滤漏斗中抽滤,并用去离子水清洗9次,最后用无水乙醇清洗2次,将清洗后的膏状物放入130-140℃的烘箱中干燥2.5h,然后在320℃下煅烧4.5h,得到浅黄色的纳米氧化铈粉末,密封包装后待用;

S2:制备合成橡胶,将避震件的橡胶各个组分按比例准备原料,原料包括天然橡胶、氯化丁基橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基硅树脂、软化剂、防老剂、气相法白炭黑、二苯基硅二醇、碳酸钠、硫磺、硬脂酸、操作油、促进剂、增塑剂以及二氧化锡;

将各原料依次放入密炼机,然后加入纳米氧化铈,通过密炼机合成橡胶,一段混炼后均匀下片,然后进行热处理,条件为180℃×50min,最后加入硫化剂,混炼均匀、薄通后下片;

S4:成型及硫化,将上述制备的合成橡胶通过开炼机在70-80℃下进行开炼成型,再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内,对橡胶进行硫化处理,持续时间10-15min;

S5:二次硫化,将步骤S4硫化的产品放在185℃的环境下,二次硫化40min。

S6:成品,将二次硫化处理过的橡胶进行修边制成避震件,检验后,包装、入库保存。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为:在步骤S4中,硫化工艺为:压力195~215Kgf/cm2,温度170~180℃,硫化时间为510~680秒。

综上所述,本发明包括以下至少一种有益技术效果:

本发明通过该高粘弹性橡胶配方制备的避震件,其抗老化与抗腐蚀能力强,耐高温与耐低温性能显著提高,在高温与低温环境下能够保持良好的弹性,提高了橡胶避震件的使用寿命。任何增加分子链的活动性,削弱分子间相互作用的措施都会使玻璃化温度下降,任何降低聚合物结晶能力和结晶速度的措施均会增加聚合物的弹性,提高耐寒性。其中,加入邻苯二甲酸二乙酯,能够削弱分子间作用力,从而提高橡胶的耐寒性。

其中甲基乙烯基硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组成,硅氧键的键能为370kJ·mol-1,比一般橡胶的碳-碳键键能240kJ·mol-1大得多,因此其热稳定性良好。将颗粒小到一定程度的氧化铈作为耐热添加剂加入到甲基乙烯基硅橡胶中,可防止甲基乙烯基硅橡胶侧链的氧化交联,从而提高侧基的热氧化稳定性。

附图说明

图1为本发明的工艺流程简图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一:

本发明公开了一种高粘弹性橡胶避震件,其组成按照重量份数包括:天然橡胶30份、氯化丁基橡胶20份、异戊橡胶10份、丙烯酸酯橡胶10份、甲基乙烯基硅橡胶5份、甲基硅树脂1份、软化剂12份、防老剂5份、气相法白炭黑10份、二苯基硅二醇5份、纳米氧化铈0.2份、碳酸钠0.3份、硫磺0.8份、硫化剂2份、硬脂酸1份、操作油8份、促进剂1.1份、增塑剂6份以及二氧化锡0.5份。

其中,防老剂为N-苯基-α-苯胺、N-N’-二苯基-对苯二胺、N-苯基-α-苯胺W中的一种或两种的混合物,促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、2、2’-二硫代二苯并噻唑中的一种或两种的混合物,软化剂为石蜡油、石油树脂、煤焦油、古马隆树脂、植物油、松焦油的一种或一种以上的混合物,硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆,增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。

参照图1,一种高粘弹性橡胶避震件的制备方法,包括以下步骤:

S1:纳米氧化铈制备,将氯化铈溶于70℃的去离子水中,形成黄色透明的氯化铈水溶液,其中氯化铈的质量分数为0.25,再按氯化铈与碳酸钠摩尔比为1:1.5的比例将碳酸钠溶液缓慢倒入氯化铈溶液中,边倒入边搅拌,静置陈化40min,得乳白色松散沉淀物氢氧化铈;

将产物倒入抽滤漏斗中抽滤,并用去离子水清洗9次,最后用无水乙醇清洗2次,将清洗后的膏状物放入130℃的烘箱中干燥2.5h,然后在320℃下煅烧4.5h,得到浅黄色的纳米氧化铈粉末,密封包装后待用;

S2:制备合成橡胶,将避震件的橡胶各个组分按比例准备原料,原料包括天然橡胶、氯化丁基橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基硅树脂、软化剂、防老剂、气相法白炭黑、二苯基硅二醇、碳酸钠、硫磺、硬脂酸、操作油、促进剂、增塑剂以及二氧化锡;

将各原料依次放入密炼机,然后加入纳米氧化铈,通过密炼机合成橡胶,一段混炼后均匀下片,然后进行热处理,条件为180℃×50min,最后加入硫化剂,混炼均匀、薄通后下片;

S4:成型及硫化,将上述制备的合成橡胶通过开炼机在70℃下进行开炼成型,再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内,对橡胶进行硫化处理,持续时间10min;

S5:二次硫化,将步骤S4硫化的产品放在185℃的环境下,二次硫化40min。

S6:成品,将二次硫化处理过的橡胶进行修边制成避震件,检验后,包装、入库保存。

其中,在步骤S4中,硫化工艺为:压力195Kgf/cm2,温度170℃,硫化时间为510秒。

实施例二:

一种高粘弹性橡胶避震件,其组成按照重量份数包括:天然橡胶50份、氯化丁基橡胶40份、异戊橡胶15份、丙烯酸酯橡胶20份、甲基乙烯基硅橡胶10份、甲基硅树脂2份、软化剂14份、防老剂8份、气相法白炭黑20份、二苯基硅二醇15份、纳米氧化铈0.6份、碳酸钠1.2份、硫磺1.6份、硫化剂5份、硬脂酸1.8份、操作油12份、促进剂1.7份、增塑剂14份以及二氧化锡1.2份。

其中,防老剂为N-苯基-α-苯胺、N-N’-二苯基-对苯二胺、N-苯基-α-苯胺W中的一种或两种的混合物,促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、2、2’-二硫代二苯并噻唑中的一种或两种的混合物,软化剂为石蜡油、石油树脂、煤焦油、古马隆树脂、植物油、松焦油的一种或一种以上的混合物,硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆,增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。

一种高粘弹性橡胶避震件的制备方法,包括以下步骤:

S1:纳米氧化铈制备,将氯化铈溶于85℃的去离子水中,形成黄色透明的氯化铈水溶液,其中氯化铈的质量分数为0.3,再按氯化铈与碳酸钠摩尔比为1:1.7的比例将碳酸钠溶液缓慢倒入氯化铈溶液中,边倒入边搅拌,静置陈化40min,得乳白色松散沉淀物氢氧化铈;

将产物倒入抽滤漏斗中抽滤,并用去离子水清洗9次,最后用无水乙醇清洗2次,将清洗后的膏状物放入140℃的烘箱中干燥2.5h,然后在320℃下煅烧4.5h,得到浅黄色的纳米氧化铈粉末,密封包装后待用;

S2:制备合成橡胶,将避震件的橡胶各个组分按比例准备原料,原料包括天然橡胶、氯化丁基橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基硅树脂、软化剂、防老剂、气相法白炭黑、二苯基硅二醇、碳酸钠、硫磺、硬脂酸、操作油、促进剂、增塑剂以及二氧化锡;

将各原料依次放入密炼机,然后加入纳米氧化铈,通过密炼机合成橡胶,一段混炼后均匀下片,然后进行热处理,条件为180℃×50min,最后加入硫化剂,混炼均匀、薄通后下片;

S4:成型及硫化,将上述制备的合成橡胶通过开炼机在80℃下进行开炼成型,再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内,对橡胶进行硫化处理,持续时间15min;

S5:二次硫化,将步骤S4硫化的产品放在185℃的环境下,二次硫化40min。

S6:成品,将二次硫化处理过的橡胶进行修边制成避震件,检验后,包装、入库保存。

在步骤S4中,硫化工艺为:压力215Kgf/cm2,温度180℃,硫化时间为680秒。

实施例三:

一种高粘弹性橡胶避震件,其组成按照重量份数包括:天然橡胶40份、氯化丁基橡胶30份、异戊橡胶12.5份、丙烯酸酯橡胶15份、甲基乙烯基硅橡胶7份、甲基硅树脂1.5份、软化剂13份、防老剂7份、气相法白炭黑15份、二苯基硅二醇10份、纳米氧化铈0.4份、碳酸钠0.75份、硫磺1.2份、硫化剂3份、硬脂酸1.4份、操作油10份、促进剂1.4份、增塑剂10份以及二氧化锡0.8份。

其中,防老剂为N-苯基-α-苯胺、N-N’-二苯基-对苯二胺、N-苯基-α-苯胺W中的一种或两种的混合物,促进剂为N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-(氧化二亚乙基)-2-苯并噻唑次磺酰胺、2、2’-二硫代二苯并噻唑中的一种或两种的混合物,软化剂为石蜡油、石油树脂、煤焦油、古马隆树脂、植物油、松焦油的一种或一种以上的混合物,硫化剂为二硫化四甲基秋兰姆,增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯。

一种高粘弹性橡胶避震件的制备方法,包括以下步骤:

S1:纳米氧化铈制备,将氯化铈溶于77℃的去离子水中,形成黄色透明的氯化铈水溶液,其中氯化铈的质量分数为0.275,再按氯化铈与碳酸钠摩尔比为1:1.6的比例将碳酸钠溶液缓慢倒入氯化铈溶液中,边倒入边搅拌,静置陈化40min,得乳白色松散沉淀物氢氧化铈;

将产物倒入抽滤漏斗中抽滤,并用去离子水清洗9次,最后用无水乙醇清洗2次,将清洗后的膏状物放入135℃的烘箱中干燥2.5h,然后在320℃下煅烧4.5h,得到浅黄色的纳米氧化铈粉末,密封包装后待用;

S2:制备合成橡胶,将避震件的橡胶各个组分按比例准备原料,原料包括天然橡胶、氯化丁基橡胶、异戊橡胶、丙烯酸酯橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基硅树脂、软化剂、防老剂、气相法白炭黑、二苯基硅二醇、碳酸钠、硫磺、硬脂酸、操作油、促进剂、增塑剂以及二氧化锡;

将各原料依次放入密炼机,然后加入纳米氧化铈,通过密炼机合成橡胶,一段混炼后均匀下片,然后进行热处理,条件为180℃×50min,最后加入硫化剂,混炼均匀、薄通后下片;

S4:成型及硫化,将上述制备的合成橡胶通过开炼机在75℃下进行开炼成型,再将成型后的橡胶放入硫化设备中的模具内,对橡胶进行硫化处理,持续时间13min;

S5:二次硫化,将步骤S4硫化的产品放在185℃的环境下,二次硫化40min。

S6:成品,将二次硫化处理过的橡胶进行修边制成避震件,检验后,包装、入库保存。

在步骤S4中,硫化工艺为:压力205Kgf/cm2,温度175℃,硫化时间为600秒。

表1

橡胶种类 耐热极限温度℃ 耐热安全温度℃ 耐寒极限温度℃
天然橡胶 70 50 0
实施例一 260 230 -60
实施例二 255 215 -55
实施例三 290 260 -75

参照上述表1,分别对天然橡胶、实施例一合成橡胶、实施例二合成橡胶、实施例三合成橡胶进行耐热性和耐寒性实验,得出上述实验结果,实验结果表明,实施例三条件下制成的合成橡胶相比于普通的天然橡胶,耐热性与耐寒性有了大幅度提升,从而满足了不同环境下橡胶避震件的使用,提高了橡胶的使用寿命。

本实施例的实施原理为:本发明通过该高粘弹性橡胶配方制备的避震件,其抗老化与抗腐蚀能力强,耐高温与耐低温性能显著提高,在高温与低温环境下能够保持良好的弹性,提高了橡胶避震件的使用寿命。任何增加分子链的活动性,削弱分子间相互作用的措施都会使玻璃化温度下降,任何降低聚合物结晶能力和结晶速度的措施均会增加聚合物的弹性,提高耐寒性。其中,加入邻苯二甲酸二乙酯,能够削弱分子间作用力,从而提高橡胶的耐寒性。

其中甲基乙烯基硅橡胶分子主链由硅原子和氧原子交替组成,硅氧键的键能为370kJ·mol-1,比一般橡胶的碳-碳键键能240kJ·mol-1大得多,因此其热稳定性良好。将颗粒小到一定程度的纳米氧化铈作为耐热添加剂加入到甲基乙烯基硅橡胶中,可防止甲基乙烯基硅橡胶侧链的氧化交联,从而提高侧基的热氧化稳定性。

甲基硅树脂具有与甲基乙烯基硅橡胶具有相似的结构,同样是以Si-0键为主链的聚合物,甲基硅树脂侧基只有甲基与苯基,因此与甲基乙烯基硅橡胶具有较好的容混性。少量的甲基硅树脂的加入,在混炼作用下,甲基硅树脂均匀地分散于甲基乙烯基硅橡胶的胶料中。在硫化过程中,橡胶与树脂的表面以稀少的化学键和分子间氢键结合,因此,具有一定的补强作用。但是由于无机填充剂对刚性聚合物(热固型塑料)的粘附力小于对弹性橡胶,而且硫化胶的破坏总是沿着这些薄弱地方,硅树脂的添加量不宜过大,否则会降低硅橡胶的力学性能,其添加量在1-2份时为宜。

甲基乙烯基硅橡胶降解过程主要分为氧化与热降解,在170℃,发生甲基氧化与交联反应,其反应活化能为126kJ/mol,在175-180℃主要发生Si-0键的断裂降解,其反应活化能为184kJ/mol。甲基硅树脂在一定程度上减弱了主链容易发生解扣式降解反应的可能性,因为甲基硅树脂的加入,破坏了甲基乙烯基硅橡胶的螺旋结构,减少了在高温、水、硅羟基或残存催化剂存在下容易发生的解扣式主链降解反应的机率,从而提高了耐热性。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例,并非依此限制本发明的保护范围,故:凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本发明的保护范围之内。

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