一种低生热、抗疲劳的橡胶组合物及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及车辆空气弹簧制备技术领域，尤其涉及一种用以生产空气弹簧的低生热、抗疲劳的橡胶组合物及其制备方法和应用。


背景技术：

2.自1950年福特采用麦弗逊式悬架以来，麦弗逊悬挂因其拥有良好的响应性和操控性，被汽车厂广泛用于汽车减震，但当汽车行驶在不平路面时，车轮容易自动转向、稳定性差等缺点。
3.1984年可调控的空气悬架被用于汽车减震，空气弹簧具有较理想的非线性弹性特性，加装高度调节装置后，车身高度不随载荷增减而变化，弹簧刚度可设计得较低，乘坐舒适性好，但空气弹簧悬架结构复杂、制造成本高，应用范围不及麦弗逊式悬架。
4.近年来，新能源汽车将搭载轻混、插电式混合动力，未来至2050年，纯电动、氢能源将成为汽车能源的主力,汽车的驾驶舒适性越来越受消费者的关注，汽车工程师对空气弹簧愈加关注。
5.有专利cn113429649a介绍一种商用车空气弹簧皮囊内外层橡胶组合物及其制备方法，专利中提供一种橡胶组合物，它是由橡胶组合物a、橡胶组合物b组成，橡胶组合物a由以下重量份的原料组成：天然橡胶100，炭黑52-56，活性剂6.5-7.5，防老剂4.5-7.5，防护蜡1.8-2.5，促进剂0.7-1.0，硫磺1.5-2；橡胶组合物b由以下重量份的原料组成：氯丁橡胶80-100，顺丁橡胶10-20，炭黑20-25，白炭黑20-25，硅烷偶联剂2-2.5，硬脂酸1-2，氧化锌4.5-5.5，氧化镁3-4，防老剂5.5-6.5，防护蜡1.8-2.5，促进剂0.7-1.0，均匀剂2-4，硫磺0.6-1.3。所述橡胶组合物具有优异的耐老化性能，使用寿命长。然而该专利中的橡胶组合物采用天然橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶并用的生胶体系，天然橡胶和顺丁橡胶势必影响老化和疲劳性能。
6.有专利cn112358667a介绍一种橡胶组合物及其制备方法和应用，专利中提供一种橡胶组合物及其制备方法和应用，所述橡胶组合物按照重量份包括如下组分：硫醇调节型氯丁橡胶80～99重量份、硫化剂9～11重量份、补强剂19～36重量份、软化剂15～25重量份、主防老剂3～5重量份和辅助防老剂2～4重量份；所述橡胶组合物通过选择硫醇调节型氯丁橡胶，搭配主防老剂和辅助防老剂，在特定添加量的范围，可以使得所述橡胶组合物具有优异的力学性能、耐磨性能的同时，还具有优异的老化性能，可以满足乘用车空气弹簧气囊长期使用的高可靠性和长寿命要求。该专利中涉及橡胶组合物及其制备方法，橡胶组合物具有优异的力学性能、耐老化性能、耐臭氧性能，未涉及生热性能和抗疲劳性能。
7.有专利cn111718521a介绍一种用于橡胶空气弹簧的磁敏橡胶组合物及其制备方法，专利中提供一种用于橡胶空气弹簧的磁敏橡胶组合物及其制备方法，以重量配比计，其组分包括基体橡胶100份、活性剂2～8份、炭黑0～50份、白炭黑0～20份、硅烷偶联剂0～4份、促进剂1～3份、防老剂3～6份、硫化剂1～2份、改性铁磁性粒子200～600份、自修复剂1～10份。其中，基体橡胶由天然橡胶或氯丁橡胶或氢化丁腈橡胶组成；活性剂由纳米氧化锌
和硬脂酸组成；白炭黑为高分散型沉淀法白炭黑；硅烷偶联剂为液体硅烷偶联剂si-69；促进剂为促进剂cbs；防老剂为防老剂6ppd及防老剂rd并用；硫化剂为硫黄；自修复剂为液体丁腈橡胶-酚醛树脂。本技术的磁敏橡胶组合物拉伸强度达15mpa以上，扯断伸长率400％以上。该专利中采用改性铁磁性粒子补强橡胶组合物，涉及扯断强度、扯断伸长率的改善，未涉及疲劳性能。


技术实现要素：

8.为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种低生热、抗疲劳的橡胶组合物及其制备方法，该车辆空气弹簧生热更低，抗耐疲劳性能更优。
9.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
10.一种低生热、抗疲劳的橡胶组合物，该橡胶组合物按橡胶组分为100重量份计由包括以下组分的原料混炼制备得到：
[0011][0012]
所述的氯丁橡胶的门尼粘度ml(1 4)
×
100为25-60；炭黑的吸碘值31-60mg/g，ctab吸附比表面积30-100m2/g；白炭黑的氮吸附比表面积(bet)为60-130m2/g；硅烷偶联剂选用si747；有机硫给予体为烷基苯酚二硫化物，有机硫给予体中硫含量在20-40％。
[0013]
上述的烷基苯酚二硫化物的结构式如下：
[0014][0015]
作为优选，所述橡胶组合物按橡胶组分为100重量份计由包括以下组分的原料混炼制备得到：
[0016]
[0017]
作为优选，所述氯丁橡胶选用dcr40a，门尼粘度ml(1 4)
×
100℃＝43，日本电气化学产品；炭黑选用炭黑n660，杭州中策清泉实业有限公司产品；白炭黑选用1115mp，bet为115m2/g，索尔维化工产品；无机填料选用tnk，江苏麒祥化工产品；有机硫给予体选用tb710，硫27.4％，山东阳谷华泰化工股份有限公司。
[0018]
作为优选，所述橡胶组合物还包括以下的原料：环保油、硬脂酸、防老剂4020、防老剂3100、微晶蜡sl-10345、氧化镁、氧化锌、促进剂cz和硫磺。
[0019]
作为优选，所述按橡胶组分为100重量份计：环保油10-20份、硬脂酸1.0-3.0份、防老剂4020 3.0-5.0份、防老剂3100 2.0-4.0份、微晶蜡sl-10345 1.0-3.0份、氧化镁4.0-6.0份、氧化锌6.0-15份、促进剂cz0.5-1.5份和硫磺1.0-2.0份。
[0020]
进一步，本发明还公开了所述的一种低生热、抗疲劳的橡胶组合物的混炼方法，该方法包括以下的步骤：
[0021]
第1步混炼，采用密炼机进行混炼，将氯丁橡胶加入密炼机混炼30～100秒；然后提上顶栓，加入除氧化锌、促进剂、硫磺、有机硫给予体之外的所有材料，然后关加料门，压上顶栓保持400～1200秒，密炼机转子转速在5～30转/min，排胶温度在90～105℃；
[0022]
第2步混炼，采用密炼机进行混炼，将第一步混炼获得的混合物、剩余原材料全部加入密炼机，关加料门，压上顶栓保持200～800秒，密炼机转子转速在5～30转/min，排胶温度在85～100℃；获得最终的橡胶组合物。
[0023]
作为优选，第1步混炼，氯丁胶加入密炼机的混炼时间40～80秒，压上顶栓保持时间600～1000秒，密炼机转子转速在10～20转/min；进一步优选，氯丁胶加入密炼机的混炼时间50～70秒，压上顶栓保持时间700～900秒，密炼机转子转速在10～15转/min。
[0024]
作为优选，第2步混炼，压上顶栓保持300～600秒，密炼机转子转速在10～20转/min，排胶温度在90～100℃；进一步优选，压上顶栓保持400～550秒，密炼机转子转速在10～15转/min，排胶温度在90～95℃。
[0025]
本发明由于采用了上述的混炼方法获得橡胶组合物用于制备空气弹簧，具有更低的生热，更优抗屈折裂口性能。
具体实施方式
[0026]
本发明橡胶组合物的参比例、对比例和实施例的配方以及实验数据如表1所示。
[0027]
表1
[0028][0029]
续表1
[0030][0031][0032]
1天然橡胶，svr3l，越南产品
[0033]
2氯丁橡胶，dcr40a,门尼粘度ml(1 4)
×
100℃43，日本电气化学产品
[0034]
3炭黑n660，杭州中策清泉实业有限公司产品
[0035]
4.白炭黑1115mp，bet 115m2/g，索尔维化工产品
[0036]
5.硅烷偶联剂a，si75，硫15.3％，浙江金茂橡胶助剂品有限公司产品
[0037]
6.硅烷偶联剂b，,si747，硫3.4％，江苏麒祥化工产品
[0038]
7.无机填料，tnk,江苏麒祥化工产品
[0039]
8.有机硫给予体，tb710，硫27.4％，山东阳谷华泰化工股份有限公司
[0040]
9.其它原材料皆为市场在售工业产品；其它材料为环保油/硬脂酸/防老剂4020/防老剂3100/微晶蜡sl-10345/氧化镁/氧化锌/促进剂cz/硫磺：15.0/2.0/4.0/3.0/2.0/5.0/10.0/1.0/1.5。
[0041]
上述的表1中参比例、对比例和实施例所述橡胶组合物的混炼方法，该方法包括以下的步骤：
[0042]
第1步混炼，采用密炼机进行混炼，将氯丁橡胶(或天然橡胶)加入密炼机混炼50～70秒；然后提上顶栓，加入除氧化锌、促进剂、硫磺、有机硫给予体(如果有)之外的所有材料，然后关加料门，压上顶栓保持700～900秒，密炼机转子转速在10～15转/min，排胶温度在90～105℃。
[0043]
第2步混炼，采用密炼机进行混炼，将第一步混炼获得的混合物、剩余原材料全部加入密炼机，关加料门，压上顶栓保持400～550秒，密炼机转子转速在10～15转/min，排胶温度在90～95℃；获得最终的橡胶组合物。
[0044]
用于评价性能的方法
[0045]
表1中各项性能测试依据相应的国家标准进行测试。
[0046]
生热指数
[0047]
生热指数越大，生热越低，见公式(一)
[0048]
生热指数＝实施例回弹性/参比例回弹性公式(一)。
[0049]
抗屈折裂口指数
[0050]
抗屈折裂口指数越大，抗疲劳性能越好，见公式(二)
[0051]
抗屈折裂口指数＝实施例屈折裂口/参比例屈折裂口公式(二)。
[0052]
以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。