一种用于汽车管路的橡胶材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及橡胶领域，具体涉及一种用于汽车管路的橡胶材料及其制备方法。

背景技术

用于汽车冷却水管管路的橡胶制品，要求其具备耐高温、耐低温、耐低压缩永久形变、耐绝缘性能，并满足DBL 6254标准要求和ELV指令要求。目前，三元乙丙橡胶具备耐热老化、电绝缘性和耐臭氧性，因此，三元乙丙橡胶成为了橡胶制品的首选材料之一。然而，现有技术中，采用三元乙丙橡胶制作用于汽车冷却水管管路的橡胶制品时，其难以满足DBL6254标准中对耐压缩永久变形以及耐热老化后扯断伸长率变化这两项的要求，导致三元乙丙橡胶材料无法应用于汽车冷却水水管管路的制作。因此，需要一种以三元乙丙橡胶为原料制作出满足DBL 6254标准要求的橡胶材料。

发明内容

本发明意在提供一种用于汽车管路的橡胶材料及其制备方法，以解决现有技术中以三元乙丙橡胶为原料制成的橡胶制品难以符合DBL 6254标准的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于汽车管路的橡胶材料，包括以下重量份数的原料：三元乙丙橡胶36.29～38.06份、补强填充剂41.94～42.69份、增塑剂12.82～13.16份、活性剂2.45～3.09份、硫磺0.04～0.11份、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯2.10～2.21份、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯1.03～1.05份、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺0.54～0.57份、防老剂0.89～0.96份。

本发明还提供了一种用于汽车管路的橡胶材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、控制密炼机工作时温度100℃以下，将三元乙丙橡胶投入密炼机混炼8～12s，再依次投入2/3补强填充剂、2/3增塑剂、活性剂、防老剂，混炼35～45s，再依次投入剩余的补强填充剂和增塑剂，混炼55～65s，清扫后继续混炼200～250s，且混炼温度达155～165℃排胶移至开放式炼胶机上出片，冷却至室温，获得母炼胶；

步骤二、控制捏炼机工作时温度70℃以下，将母炼胶和硫磺、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺一起投入捏炼机混炼55～65s，翻胶清扫后继续混炼200～240s，且混炼温度达90～95℃，排胶移至开放式炼胶机上出片，冷却，静置，获得产品。

优选的，作为一种改进，所述补强填充剂为快压出炉黑19.21～19.42份、半补强炉黑11.65～12.10份和云母10.87～11.38份。

优选的，作为一种改进，所述增塑剂为石油蜡。

优选的，作为一种改进，所述活性剂为氧化锌1.55～2.13份、硬脂酸0.16～0.21份和聚乙二醇0.74～0.75份。

优选的，作为一种改进，所述防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物0.54～0.57份、2-巯基苯并咪唑0.35～0.39份。

优选的，作为一种改进，在步骤一中，混炼的转速为35～38rpm；在步骤二中，混炼的转速为25～28rpm。

本方案的原理及优点是：本方案中，采用中等乙烯含量(乙烯质量含量为55-65％)的三元乙丙橡胶作为主原料的配方，使得制备出的产品兼顾了耐高低温性能和绝缘性能，并且，采用硫磺、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺作硫化剂以提高其耐热性及提高耐压缩永久变形性能，采用快压出炉黑、半补强炉黑、云母作补强填充剂以提高其硬度和绝缘性能，采用2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物、2-巯基苯并咪唑作防老剂以提高其耐热性能，采用高闪点的石蜡油作增塑剂以提高其耐热性能；并配套以独特的制备方法，以特定的投加顺序、投加量、混炼时间、混炼温度、混炼的转速，使得制备出的产品的耐压缩永久变形性能和耐热老化后扯断伸长率变化满足DBL6254标准的要求。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

实施例1

一种用于汽车管路的橡胶材料，包括以下重量份数的原料：三元乙丙橡胶37.13份、补强填充剂42.33份、增塑剂13.00份、活性剂2.79份、硫磺0.07份、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯2.15份、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯1.04份、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺0.56份、防老剂0.93份。其中，补强填充剂为快压出炉黑19.31份、半补强炉黑11.88份和云母11.14份；增塑剂为石油蜡；活性剂为氧化锌1.86份、硬脂酸0.19份和聚乙二醇0.74份；防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物0.56份和2-巯基苯并咪唑0.37份。

一种用于汽车管路的橡胶材料的制备方法，包括以下步骤；

步骤一、密炼机通水冷却，控制密炼机工作室温度100℃以下，调整转速为35rpm，调整上顶栓压力到0.45MPa时，将配方中的橡胶原料——三元乙丙橡胶投入至密炼机中，混炼10s；调整转速为38rpm，再将2/3补强填充剂、2/3增塑剂、活性剂、防老剂依次投入至密炼机中，混炼40s，然后再投入剩余的补强填充剂、增塑剂，混炼60s；之后清扫，继续混炼200s，且混炼至胶温达160℃，然后排胶，移至开放式炼胶机上出片，冷却至室温，获得母炼胶；

步骤二、捏炼机通水冷却，控制捏炼机工作室温度70℃以下，调整转速为25rpm，调整上顶栓压力到0.70MPa时，将步骤一中制得的母炼胶和配方中的硫磺、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺一起投入到捏炼机中，混炼60s，然后翻胶清扫，继续混炼至胶温达到90℃，且混炼时间达200s后排胶，再移至开放式炼胶机上出片、冷却，静置8～24h，获得产品。

实施例2

本实施例与实施例1的区别之处在于：本实施例中原料的重量份数与实施例1不同，具体地本实施例中，一种用于汽车管路的橡胶材料，包括以下重量份数的原料：三元乙丙橡胶36.29份、补强填充剂42.69份、增塑剂13.16份、活性剂3.09份、硫磺0.11份、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯2.10份、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯1.03份、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺0.57份、防老剂0.96份。其中，补强填充剂为快压出炉黑19.21份、半补强炉黑12.10份和云母11.38份；增塑剂为石油蜡；活性剂为氧化锌2.13份、硬脂酸0.21份和聚乙二醇0.75份；防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物0.57份和2-巯基苯并咪唑0.39份。

实施例3

本实施例与实施例1的区别之处在于：本实施例中原料的重量份数与实施例1不同，具体地本实施例中，一种用于汽车管路的橡胶材料，包括以下重量份数的原料：三元乙丙橡胶38.06份、补强填充剂41.94份、增塑剂12.82份、活性剂2.45份、硫磺0.04份、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯2.21份、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯1.05份、N,N’-间苯撑双马来酰亚胺0.54份、防老剂0.89份。其中，补强填充剂为快压出炉黑19.42份、半补强炉黑11.65份和云母10.87份；增塑剂为石油蜡；活性剂为氧化锌1.55份、硬脂酸0.16份和聚乙二醇0.74份；防老剂为2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物0.54份和2-巯基苯并咪唑0.35份。

对比例

本对比例提供一种现有技术中以三元乙丙橡胶为原料的橡胶制品，包括以下重量份数的原料：三元乙丙橡胶35.41份、快压出炉黑23.73份、云母23.02份、石蜡油12.75份、氧化锌1.77份、硬脂酸0.18份、聚乙二醇0.71份、硫磺0.07份、过氧化二异丙苯1.06份、三烯丙基异氰脲酸酯0.42份、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物0.53份、2-巯基苯并咪唑0.35份。其中，快压出炉黑和云母为补强填充剂，石蜡油为增塑剂，氧化锌、硬脂酸和聚乙二醇为活性剂，硫磺、过氧化二异丙苯和三烯丙基异氰脲酸酯为硫化剂，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合物和2-巯基苯并咪唑为防老剂。

本对比例中的橡胶制品的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、密炼机通水冷却，控制密炼机工作室温度100℃以下，调整转速为35rpm，调整上顶栓压力到0.45MPa时，将配方中的橡胶原料——三元乙丙橡胶投入至密炼机中，混炼10s；调整转速为40rpm，再将补强填充剂、增塑剂、活性剂、防老剂依次投入至密炼机中，混炼100s；之后清扫，继续混炼至胶温达150℃、混炼200s，然后排胶，移至开放式炼胶机上出片，冷却至室温，获得母炼胶；

步骤二、捏炼机通水冷却，控制捏炼机工作室温度70℃以下，调整转速为25rpm，调整上顶栓压力到0.70MPa时，将步骤一中制得的母炼胶和配方中的硫化剂一起投入到捏炼机中，混炼60s，然后翻胶清扫，继续混炼至胶温达到100℃，且混炼时间达200s后排胶，再移至开放式炼胶机上出片、冷却，静置8～24h，获得产品。

将实施例1-实施例3中制备的产品和对比例中制备的产品对照DBL 6254标准进行指标测试，测试结果如表1所示。

表1

表1中，试验方法ISO 868是指按照《塑料和硬质橡胶用硬度计测定压痕硬度》进行试验，ISO 37是指按照《硫化或热塑性橡胶.拉伸应力-应变特性的测定标准》进行试验，ISO34-1是指按照《硫化或热塑性塑料橡胶撕裂强度测定》进行试验，ISO 188是指按照《硫化橡胶或热塑性橡胶加速老化和耐热试验》进行试验，ISO 815-1B是指按照《硫化橡胶或热塑性橡胶压缩永久变形的测定》进行试验。

由表1可知，实施例1-3中制备的产品，其扯断伸长率变化分别为-46.1％、-48.0％、-47.1％，符合DBL 6254标准，并且，其耐压缩永久变形分别为36.6、37.5、36.4，同样也符合DBL 6254标准，并且，其余各项指标(表1中)均合格。但对比例中制备的产品，虽然对比例制备的产品的其他指标(表1中)合格，但是其扯断伸长率变化为-56.1％，且其耐压缩永久变形为71.0，这两项均不符合DBL 6254标准。

因此，本发明中，由于采用了硫磺、1,3 1,4-双(叔丁基过氧异丙基)苯、三羟甲基丙烷三甲丙烯酸酯和N,N’-间苯撑双马来酰亚胺作为硫化剂，再配套独特的制备方法，限制原料的投加顺序以及投加量、限制不同阶段的混炼的转速、混炼时间以及混炼温度，使得本发明生产制备的橡胶材料，其耐压缩永久变形性能得到提高，并符合DBL 6254标准，同时，也使得其耐热老化后扯断伸长率变化符合DBL 6254标准，且其他指标均符合DBL 6254标准，从而使得以三元乙丙橡胶为原料制备的橡胶材料能够用于制备汽车冷却水管，拓宽了三元乙丙橡胶的用途范围。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。