一種夾布膜片材料及其製備方法與流程

2023-11-07 02:00:42 1

本發明屬於汽車制動系統技術領域，涉及一種夾布膜片材料及其製備方法。

背景技術：

載重量3噸以上的各種中、重型汽車制動系統上均安裝有制動氣室裝置，為駕駛員剎車時提供助力，橡膠夾布膜片是汽車制動部件中的核心零件，該類膜片一般採用橡膠與纖維織物製成，起到傳遞壓力作用，膜片對制動氣室制動性能起決定性作用。不僅要承受較高的氣壓，還必須具備長久的工作耐久能力，其性能直接關係到汽車行駛安全性。

氣室膜片要求耐0.8MPa左右的高氣壓，保證100萬次以上的使用壽命。在使用氣室膜片時，汽車在制動時產生0.8MPa左右的高氣壓，此氣壓推動氣室夾布膜片進而向前推動推桿，最後將推動力傳給輪鼓中的剎車貼片而達到剎車的目的。現有技術中的該類國產膜片未採用橡膠與夾布粘合技術，皮膜工作一段時間後就出現脫膠，甚至發生開裂的現象，嚴重影響制動密封，並且該類膜片製備過程中大都採用普通的炭黑，產品耐久性及耐磨性較差，產品壽命短。

CN 105623000 A公開了一種氣制動氣室用夾布膜片材料，包括以下重量份數的原料：NR生膠80～120份、活性劑2～7粉、流動助劑1～3份、抗氧化劑0～1份、增塑劑5～15份、補強劑60～80份、硫化劑3～6份。製備得到的夾布膜片材料具有高強度、高抗撕裂、低溫柔韌性好、加工安全性好的特點，並且材料與夾布之間的粘結性也非常好。但是，其扯斷強度和直角割口撕裂強度仍相對較低，不能滿足實際應用的需求。

技術實現要素：

為解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種具有高強度、高抗撕裂、低溫柔韌性好、加工安全性好以及與夾布之間具有優異粘結性的夾布膜片材料，具體技術方案如下：

第一方面，本發明提供一種夾布膜片材料，所述夾布膜片材料包括以下組分：

其中，所述充油的三元乙丙橡膠的充油量在50～60％，分子量在100萬～200萬，乙烯含量在50～55％。

所述充油的三元乙丙橡膠的重量份為80份～120份，例如可為80份、9095份、100份、110份、115份或120份等。

所述活性劑的重量份為0.5份～1份，例如可為0.5份、0.6份、0.7份、0.8份或1份等。

本發明中，所述活性劑可以採用氧化鋅和/或氧化鎂，優選為通過沉澱法製備的高表面積的高活性氧化鋅，活性氧化鋅可降低了材料中Zn元素的比例，減少了模具汙垢的生成速度。

所述流動助劑的重量份為1份～3份，例如可為1份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份或3份等。

本發明中，所述流動助劑為石蠟類流動助劑，所述抗氧化劑為硫代亞醯胺類抗氧劑，兩者均為現有技術中常見添加劑。

所述抗氧化劑的重量份為0份～1份，例如可為0份、0.3份、0.6份、0.8份或1份等，其中，抗氧化劑的重量份為0份指不添加抗氧化劑。

所述脂肪油系增塑劑的重量份為1份～3份，例如可為1份、1.5份、1.8份、2份、2.5份或3份等。

所述中超耐磨炭黑的重量份為20份～35份，例如可為20份、23份、25份、30份、33份或35份等。

所述環烷油的重量份為30～40份，例如可為30份、32份、34份、36份、38份或40份等。

所述硫化劑的重量份為3份～6份，例如可為3份、4份、4.5份、5份或6份等。

本發明中，所述硫化劑為硫磺或過氧化物，優選為硫磺，較過氧化物安全性更高，硫磺選用分散效果好的不溶性硫磺。

作為上述技術方案的優選技術方案，一種夾布膜片材料，所述夾布膜片材料按照重量份數包括以下組分：

其中，所述充油的三元乙丙橡膠的充油量在60％，分子量在150萬，乙烯含量在52％。

優選地，所述中超耐磨炭黑的粒徑為50nm～80nm，例如可為50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm或80nm等。

作為上述技術方案的改進，所述夾布膜片材料中可以根據產品的性能需求添加適量防老劑、加工助劑和促進劑，這些添加劑在現有膜片生產工藝中較為普遍，因而可以參照現有技術中採用的添加比例。

作為上述技術方案的改進，所述活性劑為氧化鋅和/或氧化鎂；所述流動助劑為石蠟類流動助劑；所述抗氧化劑為硫代亞醯胺類抗氧劑；所述硫化劑為硫磺或過氧化物。

第二方面，本發明還提供了一種如上所述的夾布膜片材料的製備方法，包括以下步驟：

步驟一，一次混煉：將重量份數為80份～120份的充油的三元乙丙橡膠、0.5份～1份的活性劑、1份～3份的流動助劑、0份～1份的抗氧化劑、1份～3份的脂肪油系增塑劑、30～40份環烷油和20份～35份的中超耐磨炭黑混合後放入密煉設備中進行第一次混煉，然後排膠出片，得到一次混煉膠；

步驟二，二次混煉：將重量份數為3份～6份的硫化劑與步驟一中得到的一次混煉膠混合後放入密煉設備中進行第二次混煉，得到二次混煉膠，然後排膠出片、冷卻後貯存，得到夾布膜片材料。

作為上述技術方案的改進，所述步驟一中，一次混煉分三步進行：

(1)第一階段投料，先向密煉設備中放入充油的三元乙丙橡膠；

(2)第二階段投料，再向密煉設備中放入活性劑、流動助劑、抗氧化劑和補強劑、30～40wt％的脂肪油系增塑劑；

(3)第三階段投料，最後向密煉設備中放入剩餘的脂肪油系增塑劑和環烷油。

作為上述技術方案的改進，所述步驟一的第一階段投料溫度為40℃～50℃，第一階段投料完成後3min～5min進行第二階段投料，第三階段投料溫度為115℃～120℃。

作為上述技術方案的改進，所述步驟一中一次混煉時間為400s～500s，一次混煉後的排膠溫度為145℃～150℃。

作為上述技術方案的改進，所述步驟二中二次混煉時間為150s，二次混煉溫度為80℃，二次混煉後的排膠溫度為95℃。

與已有技術相比，本發明具有以下技術效果：

(1)本發明通過採用合適種類的充油的三元乙丙橡膠、中超耐磨炭黑、脂肪油系增塑劑、環烷油及其他組分，並調整各組分的含量關係，製備得到性能優良的夾布膜片材料，本發明的夾布膜片材料不僅具有高強度、高抗撕裂、低溫柔韌性好的特點，並且材料與夾布之間的粘結性和耐久性也非常好，扯斷強度在25MPa以上，直角割口撕裂強度35MPa以上。

(2)本發明的製備中，通過分兩次加入合適量的脂肪油系增塑劑，與其他組分配合性反應，製備得到了夾布膜片材料，本發明的方法工藝簡潔，加工安全性好，值得產業化推廣應用，市場前景廣闊。

具體實施方式

下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

實施例1

按照以下方法進行夾布膜片材料的製備：

步驟一，一次混煉：

(1)第一階段投料，先向密煉設備中放入80份充油的三元乙丙橡膠，該階段投料溫度為50℃；

(2)第二階段投料，在第一階段投料完成後3min進行第二階段投料，然後再向密煉設備中放入1份活性氧化鋅、1份流動助劑、1份抗氧化劑和0.3份脂肪油系增塑劑和20份中超耐磨炭黑；

(3)第三階段投料，最後向密煉設備中放入40份環烷油和0.7份脂肪油系增塑劑，該階段的投料溫度為120℃，這三個階段總體上的一次混煉時間為400s，然後於150℃排膠出片，冷卻後貯存，得到一次混煉膠；

步驟二，二次混煉：

將3份不溶性硫化劑與步驟一中得到的一次混煉膠混合後放入密煉設備中進行第二次混煉，得到二次混煉膠，二次混煉時間為150s，二次混煉溫度為80℃，待溫度達到95℃時排膠出片，冷卻後貯存，得到夾布膜片材料。

經測試，本對比例的夾布膜片材料的扯斷強度為28MPa，直角割口撕裂強度為38MPa。

實施例2

按照以下方法進行夾布膜片材料的製備：

步驟一，一次混煉：

(1)第一階段投料，先向密煉設備中放入120份充油的三元乙丙橡膠，該階段投料溫度為40℃；

(2)第二階段投料，在第一階段投料完成後5min進行第二階段投料，然後再向密煉設備中放入0.5份活性氧化鋅、3份流動助劑、1份脂肪油系增塑劑、和35份中超耐磨炭黑；

(3)第三階段投料，最後向密煉設備中放入30份環烷油和2份脂肪油系增塑劑，該階段的投料溫度為115℃，這三個階段總體上的一次混煉時間為500s，然後於145℃排膠出片，冷卻後貯存，得到一次混煉膠；

步驟二，二次混煉：

將6份不溶性硫化劑與步驟一中得到的一次混煉膠混合後放入密煉設備中進行第二次混煉，得到二次混煉膠，二次混煉時間為150s，二次混煉溫度為80℃，待溫度達到95℃時排膠出片，冷卻後貯存，得到夾布膜片材料。

經測試，本對比例的夾布膜片材料的扯斷強度為27.5MPa，直角割口撕裂強度為36MPa。

實施例3

按照以下方法進行夾布膜片材料的製備：

步驟一，一次混煉：

(1)第一階段投料，先向密煉設備中放入100份充油的三元乙丙橡膠，該階段投料溫度為45℃；

(2)第二階段投料，在第一階段投料完成後4min進行第二階段投料，然後再向密煉設備中放入0.7份活性氧化鋅、2份流動助劑、0.5份抗氧化劑、0.6份脂肪油系增塑劑和30份中超耐磨炭黑；

(3)第三階段投料，最後向密煉設備中放入35份環烷油和1.4份脂肪油系增塑劑，該階段的投料溫度為118℃，這三個階段總體上的一次混煉時間為450s，然後於148℃排膠出片，冷卻後貯存，得到一次混煉膠；

步驟二，二次混煉：

將4.5份不溶性硫化劑與步驟一中得到的一次混煉膠混合後放入密煉設備中進行第二次混煉，得到二次混煉膠，二次混煉時間為150s，二次混煉溫度為80℃，待溫度達到95℃時排膠出片，冷卻後貯存，得到夾布膜片材料。

經測試，本對比例的夾布膜片材料的扯斷強度為30MPa，直角割口撕裂強度為39MPa。

實施例4

按照以下方法進行夾布膜片材料的製備：

步驟一，一次混煉：

(1)第一階段投料，先向密煉設備中放入90份充油的三元乙丙橡膠，該階段投料溫度為46℃；

(2)第二階段投料，在第一階段投料完成後4.5min進行第二階段投料，然後再向密煉設備中放入0.8份活性氧化鋅、3份流動助劑、0.8份抗氧化劑、0.9份脂肪油系增塑劑和25份中超耐磨炭黑；

(3)第三階段投料，最後向密煉設備中放入37份環烷油和2.1份脂肪油系增塑劑，該階段的投料溫度為117℃，這三個階段總體上的一次混煉時間為475s，然後於146℃排膠出片，冷卻後貯存，得到一次混煉膠；

步驟二，二次混煉：

將5份不溶性硫化劑與步驟一中得到的一次混煉膠混合後放入密煉設備中進行第二次混煉，得到二次混煉膠，二次混煉時間為150s，二次混煉溫度為80℃，待溫度達到95℃時排膠出片，冷卻後貯存，得到夾布膜片材料。

經測試，本對比例的夾布膜片材料的扯斷強度為26MPa，直角割口撕裂強度為38MPa。

對比例1

除不添加脂肪油系增塑劑和環烷油外，其他製備方法和條件與實施例1相同。

經測試，本對比例的夾布膜片材料的扯斷強度為17MPa，直角割口撕裂強度為30MPa。

對比例2

除第二階段加入1g脂肪油系增塑劑，且第三階段不再加入脂肪油系增塑劑外，其他製備方法和條件與實施例1相同。

經測試，本對比例的夾布膜片材料的扯斷強度為18MPa，直角割口撕裂強度為29MPa。

申請人聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細方法，但本發明並不局限於上述詳細方法，即不意味著本發明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進，對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。