一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶及其制备方法。


背景技术：

2.使用橡胶材料制成的发动机悬置，可以减少发动机的振动、降低发动机及动力总成的噪音，起到优异的nvh减振、降噪性能。但由于乘用车、商用车发动机工作温度是在90摄氏度左右，不经过优化改良的橡胶(有机物)制品很难长期抵御如此高温，长期使用会造成橡胶产品老化失效。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，具有5种金属无机盐耐热组分，辅以优化过的耐高温硫化体系，可以起到增强橡胶隔热、耐热的作用，提高高档轿车发动机悬置用橡胶的耐热、隔热性能，延长了高温环境下发动机悬置产品使用寿命。
4.本发明的另外一个目的是提供一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶的制备方法。
5.实现上述目的一种技术方案是：一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，包括以下重量百分比的组分：
6.[0007][0008]
上述所有组分的重量百分比之和为100％。
[0009]
上述的一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，其中，所述金属无机盐耐高温橡胶具有5种金属无机盐耐热组份，分别为氧化镁、磷酸锆、氢氧化铝、二氧化钛和硼酸锌。
[0010]
上述的一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，其中，所述氧化镁、磷酸锆、氢氧化铝、二氧化钛和硼酸锌，相互间的质量比例依次在22％～23％：20％～24％：25％～30％：14％～15％：14％～15％。
[0011]
上述的一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，其中，所述硫黄、促进剂cbs和促进剂tbztd组成具有耐热性的硫化体系。
[0012]
上述的一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，其中，所述天然橡胶采用tsr cv60、tsr cv40或svr 3l；
[0013]
所述炭黑采用n550。
[0014]
本发明还提供了一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶的制备方法，包括以下步骤：
[0015]
s1，混炼步骤：
[0016]
将天然橡胶加入到啮合型转子密炼机中，炼胶20s，啮合型转子密炼机中的转子温度加热到110℃；
[0017]
然后，将氧化镁、磷酸锆、氢氧化铝、二氧化钛、硼酸锌、炭黑和环保型增塑剂依次加入啮合型转子密炼机中密炼，使啮合型转子密炼机中的转子温度保持在120～140℃，持续密炼60s～80s；
[0018]
随后，将硬脂酸sa、防老剂ippd、防老剂rd和微晶蜡依次加入啮合型转子密炼机中，降低啮合型转子密炼机转速，使啮合型转子密炼机中的转子温度降低并保持在120℃；
[0019]
最后，控制啮合型转子密炼机的转子温度，使得密炼温度持续下降，保持在90～100℃，并在此温度区间内依次加入硫磺、促进剂cbs和促进剂tbztd，混炼15s～30s后排胶；经过挤出机或双辊筒开炼机出片，过隔离剂冷却吹干，并进行性能测试，制成最终混炼胶；
[0020]
s2，硫化步骤：将注射成型机的料筒温度加热至70℃，将步骤s1制得的混炼胶注射进入注射成型机中，硫化温度为150～155℃，硫化时间10～12min，压力为155
±
10bar，硫化
后的产品去掉废边，进行尺寸和外观的检验，制成发动机悬置。
[0021]
上述的一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶的制备方法，其中，所述混炼步骤只需要在所述啮合型转子密炼机密炼这一个工序就完成。
[0022]
上述的一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶的制备方法，其中，所述啮合型转子密炼机采用hf/m 190e型啮合型转子密炼机；
[0023]
所述注射成型机采用250吨desma注射成型机。
[0024]
本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶及其制备方法的技术方案，金属无机盐耐高温橡胶具有5种金属无机盐耐热组分，辅以优化过的耐高温硫化体系，可以起到增强橡胶隔热、耐热的作用，提高高档轿车发动机悬置用橡胶的耐热、隔热性能，延长了高温环境下发动机悬置产品使用寿命。
具体实施方式
[0025]
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面对其具体实施方式进行详细地说明：
[0026]
实施例：
[0027][0028]
[0029]
表1
[0030]
按照表1的配方制备本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，制备方法包括以下步骤：
[0031]
s1，混炼步骤：
[0032]
将天然橡胶加入到啮合型转子密炼机中，炼胶20s，啮合型转子密炼机中的转子温度加热到110℃；
[0033]
然后，将氧化镁、磷酸锆、氢氧化铝、二氧化钛、硼酸锌、炭黑和环保型增塑剂依次加入啮合型转子密炼机中密炼，使啮合型转子密炼机中的转子温度保持在120～140℃，持续密炼60s～80s；
[0034]
随后，将硬脂酸sa、防老剂ippd、防老剂rd和微晶蜡依次加入啮合型转子密炼机中，降低啮合型转子密炼机转速，使啮合型转子密炼机中的转子温度降低并保持在120℃；
[0035]
最后，控制啮合型转子密炼机的转子温度，使得密炼温度持续下降，保持在90～100℃，并在此温度区间内依次加入硫磺、促进剂cbs和促进剂tbztd，混炼15s～30s后排胶；经过挤出机或双辊筒开炼机出片，过隔离剂冷却吹干，并进行性能测试，制成最终混炼胶；
[0036]
s2，硫化步骤：将注射成型机的料筒温度加热至70℃，将步骤s1制得的混炼胶注射进入注射成型机中，硫化温度为150～155℃，硫化时间10～12min，压力为155
±
10bar，硫化后的产品去掉废边，进行尺寸和外观的检验，制成发动机悬置。
[0037]
本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶的制备方法，混炼步骤只需要在所述啮合型转子密炼机密炼这一个工序就完成，各组分的混炼方法简单。啮合型转子密炼机采用hf/m 190e型啮合型转子密炼机。硫化步骤中注射成型机采用250吨desma注射成型机。
[0038]
本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，天然橡胶tsr cv60可用tsr cv40或svr 3l代替。
[0039]
对照例：
[0040]
传统的发动机悬置用橡胶，其配方如表2所示：
[0041]
序号材料供应商用量/％1天然橡胶tsr cv 60中橡国际集团有限公司60.4％2环烷油无锡锡炼2.4％3n550江西黑猫27.2％4wax无锡锡炼1.8％5zno常州镁锌3.06sa丰益油脂1.2％76ppd阳谷华泰1.5％8tmq阳谷华泰0.7％9s阳谷华泰0.5％10cbs阳谷华泰0.9％11tbztd阳谷华泰0.3％合计
ꢀꢀ
100.0％
[0042]
表2
[0043]
本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，具有5种金属无机盐，分别为氧化镁mgo、磷酸锆zr(hpo4)2·
h2o、氢氧化铝al(oh)c、二氧化钛tio2和硼酸锌b2o6zn3，它们可以互相协同，提升橡胶耐高温的性能。经过大量实验数据验证，要达到设计要求的耐热效果，氧化镁mgo、磷酸锆zr(hpo4)2·
h2o、氢氧化铝al(oh)c、二氧化钛tio2和硼酸锌b2o6zn3相互间的最佳质量比例依次在22％～23％：20％～24％：25％～30％：14％～15％：14％～15％。
[0044]
经多次试验，上述5种金属无机盐，缺少任何一种，都会负面影响橡胶的耐热性能；同时，5种金属无机盐的质量比例，也是经过多次试验后得出的最佳比例范围，在此比例范围内使用5种耐热金属无机盐，可以将耐热橡胶的强度、回弹性、伸长率等性能做一个良好的平衡，使其各方面性能均衡且良好，因此，多于或者少于上述比例，都会对橡胶产生负面影响。
[0045]
氧化镁(化学式：mgo)是镁的氧化物，氧化镁有高度耐火绝缘性能。经高温灼烧可转变为晶体，与传统的一些含磷或卤素有机阻燃剂相比，氧化镁无毒、无味、添加量小，是开发阻燃剂、隔热剂的理想添加剂。
[0046]
磷酸锆(化学式：zr(hpo4)2·
h2o)是一种新型多功能介孔材料，是层状固体酸材料之一，用于高分子复合材料当中，可以增加复合材料的韧性和拉伸程度，提升材料的稳定性，抗氧化性和抗老化性，同时增加了复合材料的耐摩擦性，耐酸碱性和耐高温性。
[0047]
氢氧化铝(化学式：al(oh)3，是铝的氢氧化物。氢氧化铝是用量最大和应用最广的无机阻燃添加剂。氢氧化铝作为阻燃剂不仅能阻燃，而且高温时在橡胶表面可形成氧化物隔离层，从而实现阻燃和隔热的目的。
[0048]
二氧化钛(化学式：tio2)，白色固体或粉末状的两性氧化物，具有优异的化学稳定性、热稳定性及非迁移性。二氧化钛抗紫外线的能力强，其对中波区和长波区紫外线和其他形式的电磁波热辐射均有阻隔作用。
[0049]
硼酸锌(化学式：b2o6zn3)是一种无机化合物，可用于阻燃剂，其能形成玻璃态无机膨胀涂层，能在高温下脱水，具有吸热、隔热性能。
[0050]
热量传递通常分成三种基本方式，即导热、热对流、热辐射。在本发明中，5种耐热组分作用不同，但却互相协同配合，可以有效地避免上述的3种热量传导方式，同时保证橡胶的性能，不因为隔热而损失。
[0051]
热辐射是以电磁波形式进行，一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，将二氧化钛添加于橡胶中后，让其适当喷霜并析出于橡胶制品表面，可以有效的隔绝内燃机带来的红外波热辐射。
[0052]
对于导热和热对流的热量传导，硼酸锌和氢氧化铝有足够的热稳定性，特殊条件下可在橡胶表面形成稳定的氧化物和玻璃态无极层，可以起到隔绝导热和热对流传热的作用。
[0053]
磷酸锆，氧化镁都可以起到一定程度的隔热耐热性，但其二者的功效不仅于此。磷酸氢锆作为一种填料，在增加橡胶热稳定性的同时，还可以增加橡胶混炼胶的韧性和拉伸程度，提升材料的稳定性；而氧化镁在提高耐热性的同时，也可以起到提升橡胶强度，活化橡胶，促进硫化的作用。
[0054]
同时，为了配合5种金属无机盐在配方中的耐热效果，本发明采用了如下具有耐热
性的硫化体系：硫黄0.5％～1.0％、促进剂cbs 0.9％～1.5％、促进剂tbztd 0.9％～1.5％。这种特殊比例的硫化剂组合，可以使橡胶在硫化时，橡胶分子链段间产生高键能的分子键，使其能在85～100℃的使用温度下，可以较长时间保证橡胶硫化后分子链的交联完整性，起到耐热作用，同时该特殊比例的硫化体系，也可以保证含有5种金属无机盐的橡胶，在达到耐热技术要求时，性能也达到最佳。
[0055]
同已有的单一组分耐热橡胶相比，本发明中5种金属无机盐耐热组份协同发挥效用，辅以优化过的耐热硫化体系，避免了已有的耐热橡胶配方中耐热组分的单一、硫化体系耐热时不稳定的缺点，也避免了在复杂热工况下耐热组分失效的情况，起到高效互补的耐热作用，这正是本发明同其他耐热橡胶发明不同的创新之处。
[0056]
选择炭黑n550，其在能够补强天然橡胶的同时，兼顾橡胶流动加工性，不仅有利于混炼胶的流动，也有利于延长橡胶产品使用寿命。
[0057]
性能测试：
[0058]
实施例与对照例的性能实测结果如表3所示：
[0059]
[0060][0061]
表3
[0062]
从表3的试验比较可以看出，实施例配方,一种用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，可以完全通过戴姆勒dbl5557.61(戴姆勒集团动力总成橡胶件测试规范)所规定的材料测试，同传统配方的对照例相比，其在第4～9及第17项关于橡胶耐热老化性能的测试中，有着明显的优势；而其他性能与传统配方比也在同一水平。
[0063]
实施例中的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，在制成汽车发动机悬置产品后，在热工况耐久试验中，对比使用对照例传统配方制成的同种产品，也有着更优秀的耐久测试结果，使用时间和里程更长。
[0064]
本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶及其制备方法，具有氧化镁、磷酸锆、氢氧化铝、二氧化钛、硼酸锌五种金属无机盐，都是隔热阻燃的优秀材料，这5种耐热金属无机盐混合添加，既可以屏蔽热辐射导热，也可以阻隔热传导和热对流传热，5种耐热金属无机盐组合后，高效互补使得混炼胶有着优异的的耐热性；硫黄、促进剂cbs，促进剂tbztd按照特定比例配合，可以在提高耐热性的同时，兼顾流动性、强度、硬度、回弹等各个方面的物理性能；炭黑n550，其在能够补强天然橡胶的同时，兼顾橡胶流动加工性，不仅有利于混炼胶的流动，也有利于延长橡胶产品使用寿命。
[0065]
综上所述，本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶，具有5种金属无机盐耐热组分，辅以优化过的耐高温硫化体系，可以起到增强橡胶隔热、耐热的作用，提高高档轿车发动机悬置用橡胶的耐热、隔热性能，延长了高温环境下发动机悬置产品使用寿命。本发明的用于发动机悬置的金属无机盐耐高温橡胶的制备方法，混炼步骤只需要在所述啮合型转子密炼机密炼这一个工序就完成，各组分的混炼方法简单。
[0066]
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变
化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。