一種氯丁橡膠減振墊片材料及其製備方法與流程

2023-05-13 10:49:36 1

本發明涉及橡膠材料技術領域，特別是一種氯丁橡膠減振墊片材料及其製備方法。

背景技術：

減振橡膠製品常用於鐵路運輸車輛、汽車、機械等工業生產部門，其通過吸收或通過製品的高阻尼作用消減由運動產生的震動,從而達到減振的目的。減振橡膠製品中以減振墊片最為為常見，例如在汽車發動機工作的時候，活塞在氣缸內的往復運動、氣缸內燃料的燃燒及其它運動部件隨活塞杆的運動均會造成發動機劇烈震動。如果把發動機直接連接到底盤上，會使底盤也跟著震動，影響汽車的操控性及舒適性。在汽車發動機和底盤之間安裝減振墊片，以利用減振墊片的彈性變形來吸收發動機產生的震動，有利於保護髮動機和提高車輛乘坐的舒適性。

隨著現代工業的發展，人們對汽車的要求越來越嚴格，要求車輛能在各種條件下都具有優良減振性能。減振墊片作為現代汽車等工業中必不可少的零件之一，對減振墊片材料的要求隨之也越來越高。目前，減振墊片因為經常暴露在空氣中，受環境氣候的影響比較大。同時隨著車的運動，會在所述減振墊片的徑向表面上產生極大的壓力，容易使減震墊產生變形、老化甚至開裂等現象，從而影響減振效果，造成車輛震動，即使頻繁的更換減震墊片，也增加了成本，更會造成用戶的不便。橡膠材質的減震墊片在使用過程中由於摩擦產生的熱量影響，容也易會產生龜裂，不利於橡膠材質減震墊的使用壽命。

現有的技術的減振墊片材質大都是採用天然橡膠或丁苯、順丁橡膠製作， 橡膠硬度偏高，壓縮應力偏大，減震效果差，有的還摻用部分再生膠，質量低劣。由於上述橡膠不耐臭氧、不耐天候，且壓縮永久變形性能較差，耐老化性能差、減振性能弱而難以適用於特殊的工況條件。為此，需要一種能夠解決上述問題的橡膠減振墊片，而如何研究出一種橡膠減振墊片及其製備方法，使得該墊片減振緩衝硬度適中、強度高、伸長率大、耐臭氧老化、耐天候老化、壓縮應力值適中，以提高汽車行駛的平衡性、舒適度和耐久壽命，這已成為目前本技術領域亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明提出了一種氯丁橡膠減振墊片材料及其製備方法，所述氯丁橡膠減振墊片材料具有良好減振效果及優異的耐候性能，同時徑向強度高、硬度適中、彈性好、使用壽命長，且生產效率高，成本低。

本發明提出的一種氯丁橡膠減振墊片材料，其原料按重量份包括：

在具體實施方式中，氯丁橡膠的重量份可以為10、11、12、13、14、15、16、17；炭黑的重量份可以為4.2、4.5、5.2、5.8、6.3、7.2、8.8、9.1、9.8；輕鈣的重量份可以為4.2、4.5、5.2、5.8、6.3、7.2、8.8、9.1、9.8；硬脂酸的重量份可以為0.12、0.14、0.18、0.21、0.23、0.26；促進劑的重量份可以為0.21、0.24、0.26、0.29、0.33、0.35、0.37、0.39；防老劑的重量份可以為0.12、0.16、0.18、0.22、0.24、0.26、0.28；防老助劑的重量份可以為0.02、0.04、0.06、0.08、0.01、0.12、0.14、0.16、0.18；硫磺的重量份可以為0.11、0.12、0.13、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18、0.19；硫化助劑的重量份可以為0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09；古馬隆樹脂的重量份為0.53、0.55、0.58、0.64、0.69、0.75、0.83、0.88、092、0.97；操作油的重量份可以為2.2、2.5、3.2、3.9、4.5、5.1、5.2、5.5、5.8。

優選地，所述氯丁橡膠是改性氯丁橡膠，所述改性氯丁橡膠是氯丁二烯和氯乙烯的共聚物；優選地，所述改性氯丁橡膠是氯丁二烯100重量份和氯乙烯2-30份經乳液共聚製得的共聚物。

具體地，所述改性氯丁橡膠是通過將上述重量份的氯丁二烯和氯乙烯加入水介質中，再加入乳化劑、分散劑和引發劑攪拌完全，於20-40℃下共聚10-120min製得。

優選地，所述炭黑是由炭黑N330和炭黑N772組成，炭黑N330和炭黑N772的重量配比為1：5-7。

優選地，促進劑是由秋蘭姆類促進劑、噻唑類促進劑和硫脲類促進劑中的一種或者多種組成；防老劑是由防老劑4010、防老劑4010NA、防老劑4020、防老劑3100中的一種或者多種組成；其中，秋蘭姆類促進劑選自二硫化四甲基秋蘭姆、二硫化四乙基秋蘭姆、一硫化四甲基秋蘭姆、四硫化四甲基秋蘭姆和 四硫化(1,5-亞戊基)秋蘭姆中的一種或者幾種；噻唑類促進劑選自2-巰醇基苯並噻唑、二硫化二苯並噻唑、N,N-二異丙基-2-苯並噻唑次磺醯胺、N-叔丁基-2-苯並噻唑次磺醯胺中的一種或者幾種；硫脲類促進劑選自1,2-亞乙基硫脲、N,N-二正丁基硫脲和二苯基硫脲中的一種或者幾種。

優選地，所述防老助劑是由微晶石蠟與微晶蠟OK1987組成，微晶石蠟與微晶蠟OK1987的重量配比為1：0.8-1.2。

優選地，硫磺和促進劑的質量配比為1：2-5。

優選地，所述硫化助劑是由金屬氧化物和輔助劑組成；優選地，所述硫化助劑是由氧化鋅和2-巰基咪唑啉組成，氧化鋅和2-巰基咪唑啉的質量配比為1：0.8-1。

優選地，操作油是環烷油，環烷油中飽和烴含量為91-97％，芳烴含量為3-9％。

本發明還提出了一種氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法，包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中塑煉均勻後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、防老助劑、促進劑、硫化助劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，混煉均勻，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，混煉均勻，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

優選地，所述氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法，包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中於80-100℃下塑煉35-45min後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、防老助劑、促進劑、硫化助劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，於90-110℃下混煉15-25min，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，在40-60℃下混煉10-20min，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，控制上模溫度為180-190℃，下模溫度為190-200℃，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

本發明中，採用氯丁橡膠，同時添加了補強填充體系、增塑劑、加工助劑及硫化體系，得到一種氯丁橡膠防振墊片材料。其中，因氯丁橡膠的化學性質相對穩定，具有良好的物理機械性能和耐油，耐熱，耐燃的特性，所以其適用頻率較高。本發明中同時採用一定比例的氯丁二烯和氯乙烯的共聚形成的氯丁橡膠，賦予氯丁橡膠理想的物理化學性質，可提高橡膠自身的耐高低溫性能及耐介質性能，並最大限度地保證了防振墊片長時間下好的彈性和變形性、耐候性，以此提高本發明的減振性能和耐老化性能；一定比例的炭黑N-330和炭黑N-772混合使用並控制兩者的添加量，可保證防振墊片材料的彈性，增加材料的徑向強度，並使產品的防振能隨時間變化無明顯變化，延長使用壽命；通過秋蘭姆類、噻唑類和硫脲類促進劑配合形成的硫化體系，使本發明硫化速度快，成型時間大大縮短，同時壓縮變形率低，形成的分子結構能夠較均勻地容納其他原料，進一步增強了本發明的減震能力；除了上述硫化體系外，本發明中還加入一定比例的氧化鋅和2-巰基咪唑啉形成的硫化助劑體系，其可以與氯丁橡膠的適度反應，形成一種「整體網絡效應」，增強本發明的減振能力；硬脂酸可以提高氯丁橡膠硫化時的硫化效率、提高氯丁橡膠防振材料的導熱性能以及物理力學性能；對苯二胺類防老劑的使用，能與橡膠分子發生反應，保持橡膠最佳的機械性能，提高本發明的耐老化性能；防老助劑選擇不同結晶度的微晶石蠟與微晶蠟OK1987的混合使用，可提高材料的耐臭氧性能，同時進一步提高本 發明可塑性，降低了原料粘度和混煉時的溫度，改善分散性與混合性，提高本發明的拉伸強度、伸長率和減震性能；環烷油類操作油的使用，其作為軟化劑可提高本發明材料的可塑能力；添加硫磺作為硫化劑，可增加各種原料的交聯密度，有助於橡膠分子間「網狀結構」的形成，使本發明分子間高阻尼運動能力更加優異，從而達到消減震動的目的；同時限定硫磺和促進劑的比例，由此形成一種有效硫化體系，抗硫化返原性好，且硫化均勻，適用於厚製品硫化，得到的硫化膠也具有良好的耐熱性和耐壓縮變形性。

本發明中，按照上述配方與製備方法製成的防振墊片材料，可滿足防震墊片的國產化，產品滿足防振性、耐腐蝕性、耐熱性能、耐寒性的測試等性能要求並具有良好的耐高低溫性及優異的耐候性、防振性以及力學性能，同時使用壽命長，且生產效率高，成本低。

附圖說明

圖1為本發明提出的一種氯丁橡膠減振墊片材料的製備工藝流程圖。

具體實施方式

本發明提出了一種氯丁橡膠減振墊片材料，其原料按重量份包括：

如圖1所示，圖1為本發明提出的一種氯丁橡膠減振墊片材料的製備工藝流程圖。

在具體實施過程中，參照圖1，上述氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中塑煉均勻後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、防老助劑、促進劑、硫化助劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，混煉均勻，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，混煉均勻，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

下面通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。

實施例1

一種氯丁橡膠減振墊片材料，其原料按重量份包括：

其中，所述氯丁橡膠是通過氯丁二烯100重量份和氯乙烯2份經乳液共聚製得；環烷油中飽和烴含量為91％，芳烴含量為8.6％。

本實施例1中，上述氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中於80℃下塑煉45min後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、促進劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，於90℃下混煉25min，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，在40℃下混煉20min，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，控制上模溫度為180℃，下模溫度為200℃，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

實施例2

一種氯丁橡膠減振墊片材料，其原料按重量份包括：

其中，所述氯丁橡膠是通過氯丁二烯100重量份和氯乙烯30份經乳液共聚製得；環烷油中飽和烴含量為96％，芳烴含量為3％。

本實施例2中，上述氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中於100℃下塑煉35min後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、防老助劑、促進劑、硫化助劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，於110℃下混煉15min，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，在60℃下混煉10min，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，控制上模溫度為190℃，下模溫度為195℃，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

實施例3

一種氯丁橡膠減振墊片材料，其原料按重量份包括：

其中，所述氯丁橡膠是通過氯丁二烯100重量份和氯乙烯16份經乳液共聚製得；環烷油中飽和烴含量為95％，芳烴含量為4％。

本實施例3中，上述氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中於90℃下塑煉40min後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、防老助劑、促進劑、硫化助劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，於100℃下混煉15-25min，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，在50℃下混煉15min，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，控制上模溫度為185℃，下模溫度為195℃，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

實施例4

一種氯丁橡膠減振墊片材料，其原料按重量份包括：

其中，所述氯丁橡膠是通過氯丁二烯100重量份和氯乙烯16份經乳液共聚製得；環烷油中飽和烴為94％，芳烴含量為5.5％。

本實施例4中，上述氯丁橡膠減振墊片材料的製備方法包括如下步驟：

S1、將氯丁橡膠投入密煉機中於90℃下塑煉40min後，再依次加入輕鈣、硬脂酸、防老劑、防老助劑、促進劑、硫化助劑、炭黑、古馬隆樹脂、操作油，於100℃下混煉20min，排料，冷卻得到母煉膠；

S2、將S1得到的母煉膠投入到開煉機中，加入硫磺，在50℃下混煉15min，出片，冷卻，得到終煉膠；

S3、將S2得到的終煉膠放入硫化機的模具內，控制上模溫度為185℃，下模溫度為190℃，進行硫化，硫化結束後冷卻至室溫，脫模得到所述氯丁橡膠減振墊片材料。

將上述實施例1-4所述的氯丁橡膠減振墊片材料進行性能測試。

最初物性：將所述材料製成150mm*150mm*2mm的標準試片，從該試片中衝切DIN 2號啞鈴，使用該啞鈴依據DIN 53504-2測試拉伸強度，扯斷伸長率；根據DIN 53505標準對材料的邵爾A硬度進行檢測。

壓變：將所述材料製成13mm*6.3mm的標準試樣，依據ISO 815-B進行測試。耐熱空氣老化及耐介質：使用150mm*150mm*2m的標準試片，

根據試驗方法要求衝切試樣，在熱空氣老化箱中進行熱空氣老化和耐介質試驗。試驗結束後按標準試驗方法對所述材料進行硬度，扯斷強度，扯斷伸長率，體積進行檢測。

結果如下：

分別按照DIN53504-2、DIN53505、ISO 815-B、DIN 53508、ISO 1817、DIN53545以及DIN 53509的測試標準對產品的硬度、扯斷強度、扯斷伸長率、壓變、 抗老化、耐介質、耐低溫以及耐臭氧性能進行測試，結果如下表所示：

其中，防振特性測試是通過使用常溫環境下放置24h的圓柱形試樣(直徑29mm，高12.5mm)進行。作為防振特性指標的動倍率(Kd/Ks)為以動態彈簧常數(Kd)和靜態彈簧常數(Ks)的比所計算出的值。靜態彈簧常數是先在軸方向壓縮28％，由第二次壓縮4％與12％的往程的平均應力計算出來的，動態彈簧常數是在初期形變10％、頻率100Hz、動態形變±0.4％的條件下求得的。

按照上述配方與製備方法製成的防振墊片材料，可滿足防震墊片的國產化，產品滿足防振性、耐腐蝕性、耐熱性能、耐寒性的測試等性能要求並具有良好的耐高低溫性及優異的耐候性、防振性以及力學性能，同時使用壽命長，且生產效率高，成本低。

在實施例1-4中，採用氯丁橡膠，同時添加了補強填充體系、增塑劑、加工助劑及硫化體系，得到一種氯丁橡膠防振墊片材料。其中，因氯丁橡膠的化學性質相對穩定，具有良好的物理機械性能和耐油，耐熱，耐燃的特性，所以其適用頻率較高。本發明中同時採用一定比例的氯丁二烯和氯乙烯的共聚形成的氯丁橡膠，賦予氯丁橡膠理想的物理化學性質，可提高橡膠自身的耐高低溫性能及耐介質性能，並最大限度地保證了防振墊片長時間下好的彈性和變形性、耐候性，以此提高本發明的減振性能和耐老化性能；一定比例的炭黑N-330和炭黑N-772混合使用並控制兩者的添加量，可保證防振墊片材料的彈性，增加材料的徑向強度，並使產品的防振能隨時間變化無明顯變化，延長使用壽命；通過秋蘭姆類、噻唑類和硫脲類促進劑配合形成的硫化體系，使本發明硫化速度快，成型時間大大縮短，同時壓縮變形率低，形成的分子結構能夠較均勻地容納其他原料，進一步增強了本發明的減震能力；除了上述硫化體系外，本發明中還加入一定比例的氧化鋅和2-巰基咪唑啉形成的硫化助劑體系，其可以與氯丁橡膠的適度反應，形成一種「整體網絡效應」，增強本發明的減振能力；硬 脂酸可以提高氯丁橡膠硫化時的硫化效率、提高氯丁橡膠防振材料的導熱性能以及物理力學性能；對苯二胺類防老劑的使用，能與橡膠分子發生反應，保持橡膠最佳的機械性能，提高本發明的耐老化性能；防老助劑選擇不同結晶度的微晶石蠟與微晶蠟OK1987的混合使用，可提高材料的耐臭氧性能，同時進一步提高本發明可塑性，降低了原料粘度和混煉時的溫度，改善分散性與混合性，提高本發明的拉伸強度、伸長率和減震性能；環烷油類操作油的使用，其作為軟化劑可提高本發明材料的可塑能力；添加硫磺S-80作為硫化劑，可增加各種原料的交聯密度，有助於橡膠分子間「網狀結構」的形成，使本發明分子間高阻尼運動能力更加優異，從而達到消減震動的目的；同時限定硫磺和促進劑的比例，由此形成一種有效硫化體系，抗硫化返原性好，且硫化均勻，適用於厚製品硫化，得到的硫化膠也具有良好的耐熱性和耐壓縮變形性。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。