CN109705409A - 汽车摆臂的橡胶衬套及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车摆臂的橡胶衬套及其制备方法，其包括如下重量份的组分：天然橡胶40~60份、古马隆树脂20~30份、加工助剂5~10份、活性剂1~5份、防老剂RD1~2份、防老剂4010NA 1~5份、防老剂A 1~3份、防焦剂0.1~1份、氧化锌5~10份、炭黑N774 20~30份、炭黑N330 70~100份、环烷油1~3份、不溶性硫磺1~3份、促进剂DM 1~2份、促进剂M 2~3份、促进剂D 1~2份，本申请制备了具有较优异减振性能、高弹性能、抗压强度与良好的耐低温柔韧性的橡胶衬套，并且生产过程中也安全、无毒、无污染。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零配件的技术领域，尤其是涉及一种汽车摆臂的橡胶衬套及其制备方法。
背景技术
汽车悬架是指车轮与车身之间连接的部分，主要有两个主要作用，一是将车轮挂在车身下面，二是将车身支撑在车轮上面，起到启下承上的作用。如果将悬架系统比作汽车的腿，车轮则是汽车的脚，对于以奔跑为己任的汽车来讲，悬架的重要性可想而知，不同用途的汽车，对悬架的性能要求也不同；不同构造的悬架，其成本、性能也不尽相同；可以说，悬架可直接决定汽车的性能取向。
从悬架自身性能上看，主要有两大作用：一是减振作用，也是汽车采用悬架的初衷；二是支撑作用，对庞大的车身起到支撑作用，汽车悬架可按独立悬架和非独立悬架之分，二者各有优缺点；目前，主流车辆大多采用独立悬架系统。
为了使车辆获得良好的操纵稳定性和乘坐舒适性，在车辆的悬架系统的连接位置上使用了大量的橡胶件，简称橡胶衬套，如减震器和车身的连接，悬架杆件和转向节的连接，悬架杆件和车身的连接等，这些橡胶连接件对于车辆的减震、降噪和悬架性能有着很大的影响。
现有专利中授权公告号为CN104371309B的中国专利公开了一种汽车悬架用橡胶衬套材料及其制备方法，橡胶衬套材料包括以下组分：丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶、乙二酸二甲酯、二氧化硅、聚酯纤维、硬脂酸钡、二叔丁基氧化锡、石蜡、氧化钙、二苯甲烷二异氰酸酯、聚乙二醇、邻苯二甲酸二丁酯、硅酸钙、古马隆树脂、促进剂DM、促进剂TMTD和酚醛树脂，将上述配方制备的橡胶衬套具有良好的机械性能、回弹性、耐磨性和耐老化性，能够很好地应用于汽车悬架中。
上述具有良好机械性能、回弹性和耐老化性的橡胶衬套采用的橡胶基体较多，丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯橡胶、氯丁橡胶等，合成橡胶成分较多，则会造成成本高，生产过程中也存在污染大、气味难闻等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车摆臂的橡胶衬套，以天然橡胶为基础成分，既可保证橡胶衬套具有优异的机械性能、耐候性、耐老化性能与高弹性，同时生产过程中也安全、无毒、无污染。
本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，包括如下重量份的组分：天然橡胶40～60份、古马隆树脂20～30份、加工助剂5～10份、活性剂1～5份、防老剂RD1～2份、防老剂4010NA 1～5份、防老剂A 1～3份、防焦剂0.1～1份、氧化锌5～10份、炭黑N774 20～30份、炭黑N330 70～100份、环烷油1～3份、不溶性硫磺1～3份、促进剂DM 1～2份、促进剂M 2～3份、促进剂D 1～2份。
通过采用上述技术方案，天然橡胶是指从巴西橡胶树上采集的天然胶乳，经过凝固、干燥等加工工序而制成的弹性固状物，天然橡胶是一种以顺-1,4-聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，成分中91％～94％是橡胶烃，其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质，常温下有高弹性，略有塑性，低温时结晶硬化，有较好的耐碱性，但不耐强酸、不溶于水；古马隆树脂是以乙烯焦油、碳九为原料经催化聚合反应而得，具有良好的相容性、耐水性、耐酸碱性、防锈和电气特性，应用在橡胶、轮胎、三角带、输送带、油漆、油墨、防水、胶管等行业，与天然橡胶复配使用，具有较好的粘结性、压敏性和热熔性，可起到软化、补强、增粘和分散作用；加工助剂可改变天然橡胶、古马隆树脂的加工性能，可提高天然橡胶、古马隆树脂的抗冲击性能、分散性、均匀性、防粘性和润滑性；活性剂可提高天然橡胶、古马隆树脂的硫化活性，还具有增速、软化、起泡作用；防老剂RD用作橡胶防老剂，适用于天然橡胶、丁腈橡胶、丁苯等合成橡胶，对热和氧引起的老化防护效果极佳，但对屈挠老化效果较差，且防老剂RD在天然橡胶中的相溶性较好；防老剂4010NA用于天然橡胶和合成橡胶中，分散性较佳，对臭氧、屈挠龟裂的防护性能特佳；防老剂A，对制品热氧老化、曲挠龟裂老化、天候老化、疲劳老化等方面具有良好的防护效果；防老剂RD、防老剂4010NA和防老剂A复配使用，可起到协同作用，有利于提高天然橡胶、古马隆树脂体系与其他组分的相容性、耐高低温性、润滑性与抗老化性；防焦剂可用于天然橡胶和合成橡胶，能有效防止胶料在加工过程中发生焦烧，提高生产效率，同时对已经受热或有轻微焦烧作用的胶料有复原作用；氧化锌在橡胶工业中，主要用于天然橡胶、合成橡胶的活化剂，氧化锌的颗粒细小呈球状，具有很大的表面积、良好的分散性和良好的吸附性，可促进橡胶的硫化、活化和补强防老化作用；炭黑N774和炭黑N330复配使用，会产生协同作用，对天然橡胶、古马隆树脂体系起到补强作用，并且可提高硫化后的弹性；促进剂DM、促进剂M和促进剂D复配使用，可早期硫化，同时硫化后效性强，添加至天然橡胶、古马隆树脂体系中，具有增塑效应，可提高天然橡胶、古马隆树脂体系的耐老化性能，同时，可提高体系与其他组分的相容性；本申请采用在天然橡胶、古马隆树脂组成复合基体，并且添加加工助剂和活性剂，有助于提高复合基体与其他组分之间的相容性，同时还可提高复合基体的硫化活性，采用三种防老剂进行复合，有助于增强复合基体的早期硫化以及后硫化作用；采用三种促进剂协同复配，有助于提高橡胶衬套的耐高低温性、硫化活性和成型后的高弹性，从而制备了具有较优异减振性能、高弹性能、抗压强度与良好的耐低温柔韧性的橡胶衬套，并且生产过程中也安全、无毒、无污染。
本发明进一步设置为：所述加工助剂包括如下重量份的组分：PP 20～25份、氯化聚乙烯20～25份、石蜡-硬脂酸钙5～10份、石蜡-硬脂酸铅1～5份、环烷油10～15份、聚氧乙烯氢化蓖麻油5～10份。
通过采用上述技术方案，PP为无色、无毒、无味的乳白色高结晶的聚合物，结晶度高，结构规整，具有优异的力学性能，提高天然橡胶、古马隆树脂的抗冲击强度，同时，等规PP的熔点高达167℃，具有优异的耐热、耐腐蚀的特性，还具有较好的耐热及抗溶剂性；氯化聚乙烯为白色粉末，无毒无味，具有优良的耐候性、耐臭氧、耐化学药品和耐老化性能，在-30℃仍有较好的柔韧性；具有良好的耐油性、阻燃性和着色性能、良好的韧性以及与其他组分的相容性；石蜡-硬脂酸钙、石蜡-硬脂酸铅协同配合，有助于提高天然橡胶、古马隆树脂与其他组分成型初期的相容性，主要起外润滑作用，随着反应温度的升高，有助于各组分内部的相容性，主要起内润滑作用；环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油均可减少大分子间的作用力，使得氯化聚乙烯软段的活动空间增大，从而提高其抗蠕变性、柔韧性和流动性。
本发明进一步设置为：将聚硼硅氧烷在180～200℃高温软化，然后将氯化聚乙烯高速分散在聚硼硅氧烷中，再自然冷却至室温，利用粉碎机进行粉碎。
通过采用上述技术方案，聚硼硅氧烷分子中有B-O键和Si-O键，键能较大，保证了聚硼硅氧烷具有良好的耐高温粘结性，将聚硼硅氧烷对氯化聚乙烯进行改性，有助于提高氯化聚乙烯的耐高温性能。
本发明进一步设置为，所述加工助剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将PP、氯化聚乙烯放置在开炼机中，温度为150～180℃，得到混合基体；(2)在开炼过程中，向混合基体中滴入环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油；
(3)待环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油充分溶解后，添加石蜡-硬脂酸钙和石蜡-硬脂酸铅，得到混合体；
(4)冷却至室温后，将混合体粉碎。
通过采用上述技术方案，制备了具有良好反应活性的加工助剂，将加工助剂添加至天然橡胶、古马隆树脂体系中，在橡胶衬套的成型过程中，加工助剂可提高反应体系的分散性、均匀性、防粘性和润滑性，制得的橡胶衬套具有良好的抗冲击性能、耐高低温弹性均较好；制备工艺为独创性，并且可起到优异的加工活性。
本发明进一步设置为，所述活性剂包括如下重量份的组分：丙烯酸10～20份、丙烯酸酯类10～20份、硬脂酸5～10份、十二烷基硫酸钠1～3份、二月桂酸二丁基锡3～5份、马来酸二丁基锡1～3份和偶氮类引发剂0.5～2份。
通过采用上述技术方案，丙烯酸和丙烯酸酯类作为复合基体发生共聚反应，硬脂酸可用于塑料、橡胶的制造，在制造过程中，可作为热稳定剂，还具有良好的润滑性和较好的光、热稳定作用，还可作为起泡剂、脱模剂等；十二烷基硫酸钠可减弱共聚产物的内部致密度，提高共聚产物的反应活性；二月桂酸二丁基锡具有优异的热稳定作用，无毒无害，同时具有较好的润滑性与流变性；马来酸二丁基锡具有优异的耐热性和透明性，而且具有良好的抗氧化性能；上述各组分制备的活性剂，具有优异的硫化活化作用，可提高成型橡胶衬套的高弹性、耐高低温冲击性和机械强度、耐候性等。
本发明的上述发明目的二是通过以下技术方案得以实现的：
一种汽车摆臂的橡胶衬套的制备方法，包括如下步骤：
(1)将天然橡胶、古马隆树脂进行开炼，开炼温度为70～75℃，得到复合基体；
(2)升温至80～90℃，向复合基体中添加加工助剂、活性剂，开炼均匀；
(3)继续加入炭黑N774、炭黑N330、氧化锌和环烷油，得到预成型体；
(4)升温至100～110℃，向预成型体中加入防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂A和促进剂DM、促进剂M和促进剂D，开炼均匀；
(5)再次加入防焦剂和不溶性硫磺，得到待硫化体；
(6)在170～190℃温度下，进行硫化、成型。
通过采用上述技术方案，经过上述方法制备的橡胶衬套工艺简单，适用于批量化生产，且成型后橡胶衬套的产品一致性高。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.公开了一种汽车摆臂的橡胶衬套，该橡胶衬套具有优良的高弹性、耐高低温性、抗机械强度以及耐候性；
2.配方中以天然橡胶、古马隆树脂为复合基体，配合炭黑N774、炭黑N330以及三种防老剂、三种促进剂，可实现制备具有优异的耐低温冲击性、抗机械强度以及耐候性的橡胶衬套；
3.在配方中还加入加工助剂、活性剂，有助于促进橡胶衬套的成型，成型一致性高，并且成型后的橡胶衬套具有高弹性、抗机械强度优。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
天然橡胶购自广州市力本橡胶原料贸易有限公司出售的3L标胶。
古马隆树脂购自山东力昂新材料有限公司出售的含量为99％、货号为DN-8d66、品牌为力昂牌树脂。
准备工作：
一、氯化聚乙烯的制备过程如下：
将聚硼硅氧烷在180～200℃下高温软化，然后将氯化聚乙烯高速分散在聚硼硅氧烷中，再自然冷却至室温，利用粉碎机进行粉碎至平均粒径为100nm。
二、加工助剂的制备过程如下：
(1)配料：称量PP 20～25份、氯化聚乙烯20～25份、石蜡-硬脂酸钙5～10份、石蜡-硬脂酸铅1～5份、环烷油10～15份和聚氧乙烯氢化蓖麻油5～10份；
(2)将PP、氯化聚乙烯放置在开炼机中，温度为150～180℃，得到混合基体；
(3)在开炼过程中，向混合基体中滴入环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油；
(4)待环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油充分溶解后，添加石蜡-硬脂酸钙和石蜡-硬脂酸铅，得到混合体；
(5)冷却至室温后，干燥，并将混合体粉碎至平均粒径为50nm。
三、活性剂的制备过程如下：
(1)配料：称量丙烯酸10～20份、丙烯酸酯类10～20份、硬脂酸5～10份、十二烷基硫酸钠1～3份、二月桂酸二丁基锡3～5份、马来酸二丁基锡1～3份和偶氮类引发剂0.5～2份；
(2)将丙烯酸、丙烯酸酯类进行混合，调节转速为150r/min；
(3)继续添加硬脂酸、十二烷基硫酸钠，搅拌均匀；
(4)再次添加二月桂酸二丁基锡、马来酸二丁基锡；
(5)添加偶氮类引发剂聚合，搅拌均匀，备用。
实施例一：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，该橡胶衬套的制备方法如下：
(1)配料：称取天然橡胶40份、古马隆树脂20份、加工助剂5份、活性剂1份、防老剂RD1份、防老剂4010NA 1份、防老剂A 1份、N-亚硝基-苯-B-苯胺0.1份、氧化锌5份、炭黑N774 20份、炭黑N330 70份、环烷油1份、不溶性硫磺1份、促进剂DM 1份、促进剂M 2份、促进剂D 1份；
(2)将天然橡胶、古马隆树脂进行开炼，开炼温度为70～75℃，得到复合基体；
(3)升温至80～90℃，向复合基体中添加加工助剂、活性剂，开炼均匀；
(4)继续加入炭黑N774、炭黑N330、氧化锌和环烷油，得到预成型体；
(5)升温至100～110℃，向预成型体中加入防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂A和促进剂DM、促进剂M和促进剂D，开炼均匀；
(6)再次加入N-亚硝基-苯-B-苯胺和不溶性硫磺，得到待硫化体；
(7)在170～190℃温度下硫化、成型。
实施例二：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，与实施例一的不同之处在于配方含量不同。该橡胶衬套包括如下重量份的组分：称取天然橡胶45份、古马隆树脂22份、加工助剂6份、活性剂2份、防老剂RD1.2份、防老剂4010NA 2份、防老剂A 1.5份、N-亚硝基-苯-B-苯胺0.3份、氧化锌6份、炭黑N774 22份、炭黑N330 78份、环烷油1.5份、不溶性硫磺1.5份、促进剂DM 1.2份、促进剂M2.2份、促进剂D 1.2份。
实施例三：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，与实施例一的不同之处在于配方含量不同。该橡胶衬套包括如下重量份的组分：称取天然橡胶50份、古马隆树脂25份、加工助剂7份、活性剂3份、防老剂RD1.4份、防老剂4010NA 3份、防老剂A 2份、N-亚硝基-苯-B-苯胺0.5份、氧化锌7份、炭黑N774 25份、炭黑N330 85份、环烷油2份、不溶性硫磺2份、促进剂DM 1.5份、促进剂M 2.5份、促进剂D 1.5份。
实施例四：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，与实施例一的不同之处在于配方含量不同。该橡胶衬套包括如下重量份的组分：称取天然橡胶55份、古马隆树脂28份、加工助剂8份、活性剂4份、防老剂RD1.6份、防老剂4010NA 4份、防老剂A 2.5份、氮类防焦剂0.8份、氧化锌8份、炭黑N77428份、炭黑N330 93份、环烷油2.5份、不溶性硫磺2.5份、促进剂DM 1.8份、促进剂M 2.8份、促进剂D 1.8份。
实施例五：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，与实施例一的不同之处在于配方含量不同。该橡胶衬套包括如下重量份的组分：称取天然橡胶60份、古马隆树脂30份、加工助剂10份、活性剂5份、防老剂RD1.8份、防老剂4010NA 5份、防老剂A 2.8份、氮类防焦剂1份、氧化锌10份、炭黑N77430份、炭黑N330 96份、环烷油2.8份、不溶性硫磺2.7份、促进剂DM 2份、促进剂M 3份、促进剂D 2份。
实施例六：
一种汽车摆臂的橡胶衬套，与实施例一的不同之处在于配方含量不同。该橡胶衬套包括如下重量份的组分：称取天然橡胶60份、古马隆树脂30份、加工助剂10份、活性剂5份、防老剂RD2份、防老剂4010NA 5份、防老剂A 3份、氮类防焦剂1份、氧化锌10份、炭黑N774 30份、炭黑N330 100份、环烷油3份、不溶性硫磺3份、促进剂DM 2份、促进剂M 3份、促进剂D 2份。
对比例一：以现有专利中授权公告号为CN104371309B的中国专利公开了一种汽车悬架用橡胶衬套材料作为对比例一。
对比例二：以现有专利中申请公布号为CN105175911A的中国专利作为参考，选取天然橡胶70～80份、氧化锌、5～10份、硬脂酸3～5份、氧化镁10～20份、防老剂A 1～3份、防老剂B 1～2份、石蜡1～3份、炭黑N774 40～60份、增塑剂3～5份、有机过氧化物硫化剂2～4份、促进剂1～3份。
检测手段：
(1)抗拉强度和断裂伸长率：利用RT-10型电子万能试验机测试样品的拉伸性能，通过抗拉强度和断裂伸长率来表征复合材料的拉伸性能。测定试样为哑铃形状，上下两端面相互平行，且与轴线垂直。每个试样做三次取平均值。加载速度为500mm/min。测试标准：GB/T528-2009；
(2)回弹性：按照GB/T1681-1991标准，用有支点的钢锤撞击橡胶试样，测其回弹幅度以前后的百分比表示,以100mm垂直向落下重锤，读取刻度盘上的示数；
(3)耐低温冲击性：以脆性温度表示；具体方法为：用开水放入保温瓶内制冷，到所需温度后，用夹持器将试样垂直送入并保持3分钟取出，在0.5秒内用冲击器冲击试样，出现裂口或扯断的最高温度即脆性温度，表示该橡胶的耐低温水平。
抗拉强度和断裂伸长率的检测结果如下表所示：
| 样品 | 抗拉强度(MPa) | 断裂伸长率(％) |
| 实施例一 | 7.30 | 250 |
| 实施例二 | 7.35 | 256 |
| 实施例三 | 7.46 | 268 |
| 实施例四 | 7.56 | 270 |
| 实施例五 | 7.56 | 265 |
| 实施例六 | 7.48 | 260 |
| 对比例一 | 6.45 | 200 |
| 对比例二 | 5.35 | 156 |
通过上表可知，对比例一橡胶衬套的抗拉强度为6.45MPa、断裂伸长率为200％左右，对比例二的抗拉强度仅为5.35Mpa，断裂伸长率仅为156％，而本发明是以天然橡胶和古马隆树脂为复合基体，添加加工助剂、活性剂和协同作用的三种防老剂、促进剂共同作用，所制备的橡胶衬套具有较高的抗拉强度和优异的断裂伸长率。
回弹性的检测结果如下表所示：
通过上表可知，对比例中的橡胶衬套回弹性较小，而本发明的橡胶衬套的回弹性超过对比例二试样回弹性的30％，回弹性显著提升。
耐低温冲击性的检测结果如下表所示：
| 样品 | 脆性温度(℃) |
| 实施例一 | -46 |
| 实施例二 | -46 |
| 实施例三 | -48 |
| 实施例四 | -50 |
| 实施例五 | -50 |
| 实施例六 | -49 |
| 对比例一 | -37 |
| 对比例二 | -25 |
通过上表可知，对比例二的橡胶衬套仅可耐零下25℃的低温，而本发明的橡胶衬套则最高可耐零下50℃的低温，耐低温冲击性大幅度提高，增强了适用广泛性。
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。
Claims (7)
1.一种汽车摆臂的橡胶衬套，其特征在于，包括如下重量份的组分：天然橡胶 40~60份、古马隆树脂 20~30份、加工助剂 5~10份、活性剂 1~5份、防老剂RD1~2份、防老剂4010NA1~5份、防老剂A 1~3份、防焦剂 0.1~1份、氧化锌 5~10份、炭黑N774 20~30份、炭黑N330 70~100份、环烷油 1~3份、不溶性硫磺 1~3份、促进剂DM 1~2份、促进剂M 2~3份、促进剂D 1~2份。
2.根据权利要求1所述的汽车摆臂的橡胶衬套，其特征在于，所述加工助剂包括如下重量份的组分：PP 20~25份、氯化聚乙烯 20~25份、石蜡-硬脂酸钙 5~10份、石蜡-硬脂酸铅 1~5份、环烷油 10~15份、聚氧乙烯氢化蓖麻油 5~10份。
3.根据权利要求2所述的汽车摆臂的橡胶衬套，其特征在于：将聚硼硅氧烷在180~200℃高温软化，然后将氯化聚乙烯高速分散在聚硼硅氧烷中，再自然冷却至室温，利用粉碎机进行粉碎。
4.根据权利要求2所述的汽车摆臂的橡胶衬套，其特征在于，所述加工助剂的制备方法包括如下步骤：
（1）将PP、氯化聚乙烯放置在开炼机中，温度为150~180℃，得到混合基体；
（2）在开炼过程中，向混合基体中滴入环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油；
（3）待环烷油、聚氧乙烯氢化蓖麻油充分溶解后，添加石蜡-硬脂酸钙和石蜡-硬脂酸铅，得到混合体；
（4）冷却至室温后，将混合体粉碎。
5.根据权利要求1所述的汽车摆臂的橡胶衬套，其特征在于，所述活性剂包括如下重量份的组分：丙烯酸10~20份、丙烯酸酯类 10~20份、硬脂酸 5~10份、十二烷基硫酸钠 1~3份、二月桂酸二丁基锡 3~5份、马来酸二丁基锡 1~3份和偶氮类引发剂 0.5~2份。
6.根据权利要求1所述的汽车摆臂的橡胶衬套，其特征在于，所述防焦剂选用N-亚硝基-苯-B-苯胺或者氮类防焦剂。
7.一种权利要求1~6任意一项所述的汽车摆臂的橡胶衬套的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将天然橡胶、古马隆树脂进行开炼，开炼温度为70~75℃，得到复合基体；
（2）升温至80~90℃，向复合基体中添加加工助剂、活性剂，开炼均匀；
（3）继续加入炭黑N774、炭黑N330、氧化锌和环烷油，得到预成型体；
（4）升温至100~110℃，向预成型体中加入防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂A和促进剂DM、促进剂M和促进剂D，开炼均匀；
（5）再次加入防焦剂和不溶性硫磺，得到待硫化体；
（6）在170~190℃温度下硫化、成型。
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2018
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