專利名稱：一種車用耐高溫密封膠墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橡膠制備領(lǐng)域，具體涉及了一種車用耐高溫密封膠墊。
背景技術(shù)：
三元乙丙橡膠(EPDM)是以乙烯和丙烯為主要原料，并用少量的非共軛二烯烴在Zeigler-Netta催化劑作用下聚合而成的一種具有低不飽和度的通用合成橡膠。EPDM中雖然引入了二烯類單體，但在側(cè)鏈上其不飽和度僅為1% _2%，其主鏈仍與二元乙丙橡膠一樣，為不含雙鍵的完全飽和的非極性直鏈型結(jié)構(gòu)。因此，EPDM具有高度的化學(xué)穩(wěn)定性，良好的耐臭氧、耐天候老化、耐熱老化性能以及優(yōu)異的電絕緣性能，應(yīng)用范圍很廣泛?，F(xiàn)有的汽車水箱便嘗試采用EPDM作為主要原料，但如何改善EPDM的壓縮永久變形和熱老化性能，仍是業(yè)界內(nèi)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種車用耐高溫密封膠墊，以EPDM為主要原料研制的車用耐高溫密封膠墊混煉膠，分別從生膠選擇、硫化體系和各種加工助劑的配合技術(shù)等方面著手，改善了EPDM的壓縮永久變形和熱老化性能。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種車用耐高溫密封膠墊，由100質(zhì)量份的三元乙丙橡膠、2-4質(zhì)量份的硫化劑、20-50質(zhì)量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、0-10份的防老劑和10-20份的其它制劑組成。優(yōu)選的，所述三元乙丙橡膠中的第三單體是ENB，且其含量在7. 5%以上。優(yōu)選的，所述乙烯/丙烯比最高為60/40。優(yōu)選的，所述硫化劑為硫磺和硫化促進(jìn)劑組成的硫化體系，所述硫化體系為過氧化物體系或復(fù)合硫化體系。優(yōu)選的，所述補(bǔ)強(qiáng)劑為半補(bǔ)強(qiáng)炭黑。 優(yōu)選的，所述軟化劑為芳烴油、環(huán)烷油或石蠟油。本發(fā)明方法的優(yōu)勢(shì)在于EPDM具有優(yōu)異的耐熱、耐臭氧、壓縮永久變形性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過適當(dāng)配合可制成中低硬度的EPDM硫化膠，該硫化膠可長(zhǎng)期在150°C下使用，滿足汽車水箱等部件的使用要求。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例II、原材料選擇1)EPDM生膠的選擇EPDM第三單體的品種及數(shù)量不同，導(dǎo)致其側(cè)鏈上不飽和基團(tuán)數(shù)量也不盡相同，并且乙丙橡膠中由于乙烯的比例不同以及是否充油等因素，都將影響最終產(chǎn)品的力學(xué)性能，、尤其是耐熱老化性能。要通過縮短硫化時(shí)間來實(shí)現(xiàn)所期望的生產(chǎn)效率，生膠必須是快速硫化型的。這樣首先要求生膠是高度不飽和的，也就意味著EPDM中的第三單體一定是ENB，且其含量可能要在7. 5%以上。這是由于不飽和的ENB與硫黃和促進(jìn)劑相結(jié)合的活性要高于雙環(huán)戊二烯(DCPD)或1，4己二烯，可在較短的時(shí)間內(nèi)建立高度的交聯(lián)，從而很快達(dá)到壓縮永久變形等物理性能要求。其次是乙烯/丙烯比。如果沒有低溫要求的話，即使高達(dá)75/25的乙烯/丙烯比都可采用。若對(duì)低溫性能有要求，如對(duì)于汽車密封膠墊，乙烯/丙烯比常常最高為60/40。然而，乙烯含量低也帶來一系列問題，包括生膠強(qiáng)度的降低、膠料成本的增加(因?yàn)樘畛淠芰档?以及拉伸強(qiáng)度和耐磨性等物理性能的損失、混煉周期也相應(yīng)的延長(zhǎng)。為此，這些問題只有通過提高相對(duì)分子質(zhì)量(5. 0*105-7. 5*105)來解決。要考慮的第三個(gè)生膠性能是相對(duì)分子質(zhì)量分布(mwd)，看其分布是窄、是寬、還是適中。窄相對(duì)分子質(zhì)量分布可使生膠在一定的不飽和度下達(dá)到較高的硫化效率，并能改善其壓縮永久變形性能，但窄相對(duì)分子質(zhì)量分布的生膠，強(qiáng)度不是很好；寬分布生膠流動(dòng)性好，但具有硫化速率較慢和最終硫化程度較低的傾向，為了達(dá)到所需的物理性能，寬分布生膠還需要進(jìn)行更多的膠料配方改進(jìn)；中等相對(duì)分子質(zhì)量分布的生膠綜合了寬分布和窄分布生膠兩者的性能優(yōu)勢(shì)，提供了均衡的特性，并且更傾向于沿著所需物理性能的方向?qū)Ψ肿臃植歼M(jìn)行調(diào)整。因此，要想得到性能優(yōu)異的汽車密封膠墊，就應(yīng)綜合考慮EPDM生膠的ENB含量、乙烯/丙烯比、相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分布等所有因素。 2)硫化體系對(duì)于EPDM而言，則既可選擇硫磺-促進(jìn)劑硫化體系，也可選擇有機(jī)過氧化物硫化體系。采用傳統(tǒng)的硫磺硫化體系，硫化膠中形成多硫鍵，這些鍵鍵能較低，容易斷裂，耐熱性較差；但硫黃硫化可獲得較大的伸長(zhǎng)率、較高的撕裂強(qiáng)度和較大的硬度，且可提高厚橡膠制品的加工安全性。如果選擇有機(jī)過氧化物(如DCP等)，由于過氧化物硫化體系形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，C-C交聯(lián)鍵的鍵能高于硫黃硫化體系所形成的多硫鍵的鍵能，因此耐熱老化性和壓縮永久變形較好；但其伸長(zhǎng)率較小，且由于EPDM主鏈上沒有不飽和鍵，用過氧化物硫化，硫化速度慢，交聯(lián)效率低，為了提高過氧化物交聯(lián)劑的硫化效果，可適當(dāng)并用助交聯(lián)劑，如異氰尿酸三烯丙酯(TAIC)或氰尿酸三烯丙酯(TAC)等。相比之下，復(fù)合硫化體系的膠料綜合物理性能較好，其原因可能是采用復(fù)合硫化體系的膠料中不僅有碳-碳交聯(lián)鍵，還存在硫鍵，在受到拉伸時(shí)，鍵能較大的碳-碳交聯(lián)鍵首先承受應(yīng)力，并在低伸長(zhǎng)狀態(tài)下斷裂，此時(shí)由于硫鍵的應(yīng)力疏導(dǎo)和互換重排特性，使應(yīng)力均勻分散，從而維持膠料高伸長(zhǎng)狀態(tài)，膠料具有良好的拉伸性能。綜上所述，在耐熱型乙丙膠料配方中，硫化體系宜選擇過氧化物體系或者復(fù)合硫化體系。3)補(bǔ)強(qiáng)劑EPDM屬非自補(bǔ)強(qiáng)型橡膠，生膠強(qiáng)度低，必須加入補(bǔ)強(qiáng)劑才能滿足使用要求。補(bǔ)強(qiáng)劑在EPDM中的補(bǔ)強(qiáng)效果主要取決于補(bǔ)強(qiáng)填充劑的粒子大小、比表面積、結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)等。炭黑作為橡膠最為有效的補(bǔ)強(qiáng)劑，其性質(zhì)直接影響硫化橡膠的物理機(jī)械性能。與高耐磨炭黑、槽法炭黑等主要炭黑品種相比，半補(bǔ)強(qiáng)炭黑(如N990、N754等)在低壓縮永久變形EPDM制品中的應(yīng)用更為廣泛。4)軟化劑 乙丙橡膠中，使用軟化劑可改善膠料的加工性能，控制硬度。常用軟化劑有芳烴油、環(huán)烷油和石蠟油，一般用量控制在15份以下。軟化劑品種的選擇，需和硫化體系聯(lián)系起來統(tǒng)籌考慮。當(dāng)耐熱性要求高時(shí)，應(yīng)選用石蠟油。采用過氧化物硫化體系硫化時(shí)，最好選用石蠟油，或者選用帶支鏈的多烷基苯油，后者更可以獲得較高的交聯(lián)密度。交聯(lián)密度硫化膠的使用性能與橡膠在硫化過程中形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。采用平衡溶脹法可以測(cè)定與硫化膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相關(guān)的VT。橡膠分子間的化學(xué)交聯(lián)、物理纏結(jié)以及填料表面吸附橡膠分子或填料與橡膠形成化學(xué)結(jié)合等均會(huì)限制硫化膠的溶脹，因此測(cè)得的VT實(shí)際上是包含了上述各因素綜合作用的表觀交聯(lián)密度。如果除促進(jìn)劑外，其它組分的用量均相同，因此通過對(duì)比VT，可以獲知促進(jìn)劑品種和用量對(duì)硫化膠化學(xué)交聯(lián)密度的影響。壓縮永久變形壓縮永久變形可以分為低溫壓縮永久變形和高溫壓縮永久變形。低溫壓縮永久變形產(chǎn)生的主要原因是分子間的物理位移，例如結(jié)晶，乙烯含量高的膠料在低溫下受力的反向上，乙烯鏈節(jié)容易產(chǎn)生結(jié)晶，導(dǎo)致低溫壓縮永久變形增大。而高溫壓縮永久變形產(chǎn)生的主要原因是化學(xué)變化，例如硫鍵的斷裂和重排，其過程較為復(fù)雜。壓縮永久變形性能涉及到硫化橡膠的彈性與恢復(fù)，是衡量橡膠制品密封性能好壞及使用壽命長(zhǎng)短的重要指標(biāo)之一。壓縮永久變形與膠料配方、成型工藝以及測(cè)試條件等因素密切相關(guān)。3.配方與性能在上述介紹材料選擇的基礎(chǔ)上，確定汽車水箱用耐熱密封膠墊配方(質(zhì)量份)EPDM 100 ;硫化劑2-4 ;補(bǔ)強(qiáng)劑20-50 ;軟化劑0-10 ;防老劑2-4 ;其它助劑10-12。該配方制備的密封膠墊符合德國(guó)大眾汽車公司所指定的標(biāo)準(zhǔn)(TL-VW52316)，并供有關(guān)單位使用，結(jié)果表明，性能優(yōu)異且穩(wěn)定，工藝性能優(yōu)良，可滿足汽車水箱用耐熱密封膠墊要求，并可用于車內(nèi)暖風(fēng)系統(tǒng)的密封。4.結(jié)論EPDM具有優(yōu)異的耐熱、耐臭氧、壓縮永久變形性能等一系列優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過適當(dāng)配合可制成中低硬度的EPDM混煉膠，該硫化膠可長(zhǎng)期在150°C下使用，滿足汽車水箱等部件的使用要求。上述實(shí)施例只是為了說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的是在于讓本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容的實(shí)質(zhì)所作出的等效的變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種車用耐高溫密封膠墊，其特征在于，由100質(zhì)量份的三元乙丙橡膠、2-4質(zhì)量份的硫化劑、20-50質(zhì)量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、0-10份的防老劑和10-20份的其它制劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用耐高溫密封膠墊，其特征在于，所述三元乙丙橡膠中的第三單體是ENB，且其含量在7. 5%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用耐高溫密封膠墊，其特征在于，所述乙烯/丙烯比最高為60/40。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用耐高溫密封膠墊，其特征在于，所述硫化劑為硫磺和硫化促進(jìn)劑組成的硫化體系，所述硫化體系為過氧化物體系或復(fù)合硫化體系。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用耐高溫密封膠墊，其特征在于，所述補(bǔ)強(qiáng)劑為半補(bǔ)強(qiáng)炭黑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的車用耐高溫密封膠墊，其特征在于，所述軟化劑為芳烴油、環(huán)烷油或石蠟油。
全文摘要
本發(fā)明涉及了一種車用耐高溫密封膠墊，由100質(zhì)量份的三元乙丙橡膠、2-4質(zhì)量份的硫化劑、20-50質(zhì)量份的補(bǔ)強(qiáng)劑、0-10份的防老劑和10-20份的其它制劑組成。本發(fā)明的車用耐高溫密封膠墊，具有優(yōu)異的耐熱、耐水蒸氣和壓縮永久變形，可滿足汽車水箱、暖風(fēng)機(jī)等部件的使用要求。
文檔編號(hào)C08K5/14GK102617939SQ20121008724
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月29日
發(fā)明者王田 申請(qǐng)人:無錫樸業(yè)橡塑有限公司