一种耐高温、抗老化的排气管吊耳及其制备方法.pdf

本发明公开了一种耐高温、抗老化的排气管吊耳及其制备方法。该排气管吊耳的原料按照质量份由70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂及余量的助剂组合物所组成。采用复配的主体的三元乙丙橡胶为与氢化丁腈橡胶作为生胶，采用EPDM-g-PAN增容剂可有效提高两种生胶组分的相容性，复配选用硫磺与过氧化物硫化体系，提高了生胶的硫化速率，由此使橡胶材料具有较好的耐高温性以及耐化学腐蚀性能。另外，反应性防老剂于可以化学键的形式结合在橡胶高分子主链上，有效提高耐老化性能和耐久性能；复配的环烷油和古马隆树脂作为增塑剂，有效降低橡胶制品的气味，增强热稳定性和隔振性能。

1.  一种耐高温、抗老化的排气管吊耳，其特征在于，其原料按照质量份由70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂及余量的助剂组合物所组成。

2.  根据权利要求1所述的排气管吊耳，其特征在于，以原料的总质量份为基准所述助剂组合物包含2～5份防老剂、0.5～3份促进剂、50～70份炭黑、4～6份活化剂、1.5～4份润滑剂、6～20份增塑剂。

3.  根据权利要求2所述的排气管吊耳，其特征在于，所述防老剂为至少选自反应性防老剂的一种。

4.  根据权利要求2所述的排气管吊耳，其特征在于，所述增塑剂为环烷油和/或古马隆树脂。

5.  根据权利要求2～4任意一项所述的排气管吊耳，其特征在于，其原料按照质量份包含70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂、1～2份防老剂IPPST、1～2份防老剂RD、0.5～1份防老剂MB、3～10份环烷油、3～10份古马隆树脂、50～70份炭黑、4～6份活化剂、1.5～4份润滑剂。

6.  根据权利要求1所述的排气管吊耳，其特征在于，所述助交联剂为DCP、TAIC、TAC和TMPT中的一种或至少两种。

7.  根据权利要求2所述的排气管吊耳，其特征在于，以原料的总质量份为基准，所述炭黑具体包含30～40份N-330、20～30份N-550，所述促进剂具体包含0.5～1份促进剂M、0.5～1份促进剂TRA、0.5～1份促进剂TMTD，所述润滑剂具体包含1～2份润滑剂WB42、0.5～1.5份硬脂酸；所述活性剂为间接法氧化锌。

8.  一种制备如权利要求1所述排气管吊耳的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照质量份将70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂及余量的助剂组合物充分混合形成原料混合物后，置入密炼设备中充分密炼，而后排胶得到合成胶；
(2)将合成胶置入开炼设备中进行开炼成型，得到成型胶；
(3)将成型胶置入硫化设备中于加压条件下充分硫化，得到硫化成型件；
(4)对硫化成型件进行至少包括冷却、修边的后处理，得到排气管吊耳。

9.  根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤(1)中密炼的时间为4～6min，排胶的温度为110℃；步骤(2)中开炼的温度为60～70℃；步骤(3)中硫化的温度为160～170℃，硫化时间为360～480s，压力为155～165Kgf/cm²。

一种耐高温、抗老化的排气管吊耳及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车橡胶制品技术领域，尤其涉及一种耐高温、抗老化的排气管吊耳及其制备方法。
背景技术
排气系统是现代汽车上的重要零件之一，其对净化废气排放、吸收发动机排气激励噪声具有十分重要的作用。排气管吊耳作为排气系统的承载与隔振部件，主要起到悬挂排气系统和来自于排气系统的激励与车身隔离的作用。随车身轻量化设计、发动机前置—前轮驱动以及平衡性较差的四缸发动机的普遍采用，并且排气系统处于高温和泥水等环境中,由于随着使用时间的延长，橡胶体不可避免的会造成老化变形等，产品的整体使用性能会大大的降低，由其引发的排气管吊耳的失效以及由排气系统激励引起的车内振动与噪音问题在新开发车型中是个常见问题，并直接影响到用户对汽车产品的满意度。这些常见问题要求制作排气管吊耳的橡胶材料具有较高的强度，以及优异的耐高温性能和耐腐蚀性能和耐久性能，同时要保证吊耳具有良好的隔振性能。因此如何开发高性能的吊耳对整个排气系统以及优化整车NVH性能具有重要的作用。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提供一种排气管吊耳，该排气管吊耳具有较好的耐高温性。
一种耐高温、抗老化的排气管吊耳，其原料按照质量份由70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5 份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂及余量的助剂组合物所组成。例如，三元乙丙橡胶可以为70份、71份、72份、75份、80份、85份、87份、89份或90份；氢化丁腈橡胶可以为10份、11份、12份、15份、18份、19份或20份；EPDM-g-PAN增容剂可以为3份、4份、5份、6份或8份；硫磺可以为0.2份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份、0.47份、0.49份或0.50份；助交联剂可以为1份、1.2份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份或2份。
三元乙丙橡胶(EPDM)是乙烯、丙烯以及非共轭二烯烃的三元共聚物，其独特的优势是耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀性，同时因具有具有极好的硫化特性，而易于加工。氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶(NBR)进行特殊加氢处理而得到的一种高度饱和的弹性体。氢化丁腈橡胶具有良好耐油性能(对燃料油、润滑油、芳香系溶剂耐抗性良好)；而且由于其高度饱和的结构，使其具良好的耐热性能，优良的耐化学腐蚀性能(对氟利昂、酸、碱的具有良好的抗耐性)，优异的耐臭氧性能，较高的抗压缩永久变形性能；同时氢化丁腈橡胶还具有高强度，高撕裂性能、耐磨性能优异的特点。生胶以EPDM和HNBR并用，以EPDM为主体生胶，使得在保持橡胶材料的耐高温性、耐化学腐蚀性的等性能的同时，具有加好的加工性能。EPDM-g-PAN增容剂即三元乙丙橡胶与丙烯腈的接枝物，其能增强EPDM和HNBR的相容性，便于硫化剂对两种高分子链进行交联。复合选用硫磺与过氧化物的助交联剂作为硫化体系，提高了硫化速率。助交联剂为DCP、TAIC、TAC和TMPT中的一种或至少两种。鉴于本领域的技术人员所熟知这些助交联剂的性能，在此不再赘述。
其中，以原料的总质量份为基准所述助剂组合物包含2～5份防老剂、0.5～3份促进剂、50～70份炭黑、4～6份活化剂、1.5～4份润滑剂、6～20份增塑剂。
防老剂为至少选自反应性防老剂的一种。反应性防老剂以化学键的形式结合在橡胶网络(或分子)上，使分子本身不能自由迁移，也就不会发生挥发、抽出或污染的现象。反应性防老剂例如可以为IPPST或MC。2-(N-异丙基-N′-苯基对苯二胺基)-4,6-二巯基-1,3,5-均三嗪，可参考期刊文献“耐抽出性防老剂IPPST的合成及应用，《陕西化工》1988年04期”。MC为N-(4-苯胺基苯基)马来酰亚胺的全称。当然，不会引起误解的是，防老剂还可以包含其他非反应性防老剂，例如选自防老剂RD、防老剂防老剂MB的任意组合。
增塑剂为环烷油和/或古马隆树脂中的一种或至少两种。环烷油具有较高的闪点，古马隆树脂具有高温下热稳定性较好，两者复配可在产品气味得到有效降低的同时，使产品的热稳定性增强和产品的隔振性能达到要求。
促进剂可以为促进剂M、促进剂TRA、促进剂TMTD。炭黑主要起填料的作用，决定橡胶材料的颜色，例如可以为N-330、N-550。活化剂即硫化活化剂，可以为单一活性剂如氧化锌、氧化镁，还可以为复合活性剂FTY。本技术方案优选氧化锌，可复配加入润滑剂硬脂酸。氧化锌与硬脂酸在橡胶体中形成的可溶性锌离子，可与橡胶促进剂侧挂基团的螯合，使弱健处于稳定状态，从而改变了硫键的裂解位置，使橡胶硫化生成较短的交联键，并增加新的交联键，提高交联密度。润滑剂例如包含前述的硬脂肪酸、微晶蜡WB42。
其中，其原料按照质量份包含70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂、1～2份防老剂IPPST、1～2份防老剂RD、0.5～1份防老剂MB、3～10份环烷油、3～10份古马隆树脂、50～70份炭黑、4～6份活化剂、1.5～4份润滑剂。
其中，以原料的总质量份为基准，所述炭黑具体包含30～40份N-330、 20～30份N-550，所述促进剂具体包含0.5～1份促进剂M、0.5～1份促进剂TRA、0.5～1份促进剂TMTD，所述润滑剂具体包含1～2润滑剂WB42、0.5～1.5份硬脂酸；所述活性剂为间接法氧化锌。
本发明另一方面提供一种排气管吊耳的制备方法，该制备方法得到的排气管吊耳具有较好的耐高温性。
一种制备上述排气管吊耳的方法，包括以下步骤：
(1)按照质量份将70～90份三元乙丙橡胶、10～30份氢化丁腈橡胶、3～8份EPDM-g-PAN增容剂、0.2～0.5份硫磺、1～2份过氧化物的助交联剂及余量的助剂组合物充分混合形成原料混合物后，置入密炼设备中充分密炼，而后排胶得到合成胶；
(2)将合成胶置入开炼设备中进行开炼成型，得到成型胶；
(3)将成型胶置入硫化设备中于加压条件下充分硫化，得到硫化成型件；
(4)对硫化成型件进行至少包括冷却、修边的后处理，得到排气管吊耳。
其中，步骤(1)中密炼的时间为4～6min，排胶的温度为110℃；步骤(2)中开炼的温度为60～70℃；步骤(3)中硫化的温度为160～170℃，硫化时间为360～480s，压力为155～165Kgf/cm2。
上述制备方法中，本领域人员所熟悉操作的密炼的温度可实施本方案。
本发明排气管吊耳采用复配的主体的三元乙丙橡胶为与氢化丁腈橡胶作为生胶，采用EPDM-g-PAN增容剂，可有效提高两种生胶组分的相容性，复配选用硫磺与过氧化物并用的硫化体系，提高了生胶的硫化速率，由此使橡胶材料具有较好的耐高温性以及耐化学腐蚀性能。另外，加入的反应性防老剂于在橡胶加工的过程中可以化学键的形式结合在橡胶网络上，从而有效提高材料的耐老化性能和耐久性能；复配的环烷油和古马隆树脂作为增塑剂，有效降低 橡胶制品的气味同时，增强热稳定性和隔振性能。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
首先，按照质量份配制如下原料：80份三元乙丙橡胶、20份氢化丁腈橡胶、4份EPDM-g-PAN增容剂、0.4份不溶性硫磺IS-60、1.2份DCP、2份防老剂IPPST、1份防老剂RD、0.5份防老剂MB、5份间接法氧化锌、0.6份促进剂M、0.5份促进剂TRA、0.5份促进剂TMTD、4份环烷油4010、3份古马隆树脂、1份硬脂酸、1.5份润滑剂WB42、35份炭黑N-330、25份炭黑N-550。
接着，将原料充分混合后，置入密炼机中密炼4～6min，于110℃排胶得到合成胶。将合成胶置入开炼机中在60～70℃中进行开炼成型，得到长条状的成型胶。然后，将成型胶放入注射硫化机的料筒中，在压力为140～160Kgf/cm²、温度为160～170℃的条件下进行硫化处理，硫化时间为360-480s，得到硫化成型件。最后，将硫化成型件进行冷却、切割、修边得到排气管吊耳。
实施例2
除了配制原料不同外，其他同于实施例1。本例中按照质量份配制如下原料：80份三元乙丙橡胶、20份氢化丁腈橡胶、6份EPDM-g-PAN增容剂、0.3份不溶性硫磺IS-60、1.4份DCP、2份防老剂IPPST、1份防老剂RD、0.4份防老剂MB、4份间接法氧化锌、0.7份促进剂M、0.4份促进剂TRA、0.4份促进剂TMTD、5份环烷油4010、3份古马隆树脂、1份硬脂酸、1.3份润滑剂WB42、40份炭黑N-330、20份炭黑N-550。
实施例3
除了配制原料不同外，其他同于实施例1。本例中按照质量份配制如下原料：80份三元乙丙橡胶、20份氢化丁腈橡胶、5份EPDM-g-PAN增容剂、0.5份不溶性硫磺IS-60、1份DCP、1.5份防老剂IPPST、1份防老剂RD、0.5份防老剂MB、4份间接法氧化锌、0.8份促进剂M、0.5份促进剂TRA、0.4份促进剂TMTD、6份环烷油4010、4份古马隆树脂、1份硬脂酸、1.6份润滑剂WB42、40份炭黑N-330、25份炭黑N-550。
实施例4
除了配制原料不同外，其他同于实施例1。本例中按照质量份配制如下原料：70份三元乙丙橡胶、30份氢化丁腈橡胶、8份EPDM-g-PAN增容剂、0.35份不溶性硫磺IS-60、2份DCP、1份防老剂IPPST、1份防老剂RD、0.5份防老剂MB、6份间接法氧化锌、0.5份促进剂TRA、3份环烷油4010、10份古马隆树脂、0.5份硬脂酸、1份润滑剂WB42、30份炭黑N-330、30份炭黑N-550。
实施例5
除了配制原料不同外，其他同于实施例1。本例中按照质量份配制如下原料：90份三元乙丙橡胶、10份氢化丁腈橡胶、3份EPDM-g-PAN增容剂、0.2份不溶性硫磺IS-60、1.5份DCP、1份防老剂IPPST、1份防老剂RD、5份间接法氧化锌、1份促进剂M、10份环烷油4010、3份古马隆树脂、1.5份硬脂酸、1份润滑剂WB42、30份炭黑N-330、20份炭黑N-550。
实施例6
除了配制原料不同外，其他同于实施例1。本例中按照质量份配制如下原料：90份三元乙丙橡胶、30份氢化丁腈橡胶、7份EPDM-g-PAN增容剂、0.5份不溶性硫磺IS-60、2份DCP、1.6份防老剂IPPST、2份防老剂RD、2份防老剂MB、6份间接法氧化锌、0.5份促进剂M、1份促进剂TRA、1份促进剂 TMTD、7份环烷油4010、6份古马隆树脂、1.5份硬脂酸、2份润滑剂WB42、40份炭黑N-330、30份炭黑N-550。
将实施例1～4及对比例的测试数据如下表(初始温度为23±2℃)：
表1

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。