[發明專利]低硬度、高溫靜扭矩及耐久性良好的減震橡膠材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210205174.2
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102702588A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 高超峰;黃捷;許昊;扈廣法
• 申請（專利權）人: 西安漢華橡膠科技有限公司
• 主分類號: C08L9/02
• 分類號: C08L9/02;C08L9/06;C08K13/02;C08K3/04;C08K3/26;C08K3/36;C08K5/12;C08K5/14;C08K3/22;C08K5/09;B29C35/02
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 彭冬英

技術領域

本發明涉及一種低硬度、高阻尼比和高溫靜扭矩、耐久性良好減震橡膠材料及其制備方法，該材料可作為發動機橡膠扭振減震器用阻尼橡膠材料使用，屬于橡膠類復合材料制備技術領域。

背景技術

目前內燃機向大功率、高速方向發展，其往復慣性力和汽缸內爆發壓力所引起的各諧次扭轉振動總激振力矩幅值加大，更低主諧次扭振共振進入發動機工作轉速范圍內，會給發動機可靠性帶來更嚴重問題。根據資料介紹，軸系發生扭振振動時要消耗發動機的有用功率，多缸車用發動機出現主諧次共振時，一般會消耗發動機有用功率的3%～5%。而強共振會消耗10%左右。

橡膠扭振減震器是裝在發動機曲軸自由端用于調節曲軸系統臨界轉速變化,?抑制曲軸扭振振幅,?并利用橡膠材料阻尼特性來吸收扭轉能量,?將曲軸扭振應力控制在許可的范圍內,?保障曲軸安全運轉，主要應用于乘用車發動機等產品中，由輪轂、橡膠圈及慣量環三部分構成，橡膠層是事先做好的橡膠圈，橡膠圈靠壓入到內輪和慣性塊之間，其中橡膠圈是橡膠減震器的核心部件，橡膠性能的好壞直接確定著減震器的性能優劣。

由于我國機械加工和裝備制造產業起步較晚，尤其是對高性能內燃機的研究在上世紀末才開始關注，技術能力較世界先進水平仍有不小的差距，其中內燃機用扭振減振器的制造更是嚴重阻礙了通用內燃機的國產化進程，而作為內燃機扭振減震器的核心部件的橡膠圈更是遠遠落后于國外同類型產品。

以汽車產業為例，隨著我國經濟的高速發展，汽車產業逐步占據了我國經濟發展的支柱地位，大量引進國外先進生產設備與技術，大力著手開創具有自主知識產權的品牌機動車輛，零部件國產化的需求迫切而又重要，每年數億臺高性能車用內燃機高度依賴進口減震器橡膠環，嚴重制約汽車行業自主發展的腳步。

歐美國家對扭振減震器的研究較早，我國于上世紀80年代開始引入橡膠扭振減震器，受原材料及分析測試手段、整體設計等多方面因素限制，發展較為緩慢。在實際應用中，橡膠減震器的主要控制指標是自振頻率、阻尼比、靜扭矩和橡膠圈的動態熱疲勞性能，目前美國、英國、德國等同類型產品在較低硬度條件下都具備了以上各性能要求，并且其高耐疲勞性能為產品提供了高可靠性尤為突出。

橡膠層的內阻尼決定于橡膠的品種和硬度，從工藝性考慮，壓入式橡膠扭振減震器的橡膠圈只能采用邵氏硬度較低的橡膠。同時，橡膠扭振減震器工作位置靠近內燃機機體，內燃機需要長時間可靠穩定工作，工作溫度一般在60℃～80℃之間，在高溫環境下，橡膠圈的阻尼比、自振頻率等性能均較常溫狀態有所降低，而由于阻尼運動帶來的內摩擦也會造成橡膠圈溫度激增，因此對橡膠圈的動態耐疲勞性能提出了更高的要求。

為此，以內燃機扭振減震器用阻尼橡膠材料為目標，系統的對阻尼橡膠材料進行研究探討，通過對橡膠阻尼材料的配合研究，提升橡膠扭振減震器橡膠圈的阻尼性能，提升橡膠圈的可靠性，將提供滿足現有內燃機扭振減震器要求，滿足國產內燃機自主開發中減震器所帶來的瓶頸限制，全面提升國產扭振減震器的可靠性、經濟性，也必將具有非常的經濟效益和社會效益。

發明內容

本發明的目的在于提供一種扭振減震器用橡膠材料及其制備方法，?解決了現有橡膠復合材料硬度高難壓裝、高溫下靜扭矩小、耐久性能差等問題。?

本發明的低硬度、高溫靜扭矩、耐久性良好的減震橡膠材料，包括以下組成（以質量份數計）：

丁腈橡膠與丁苯橡膠復合材料100份；

補強填充劑40～70份；

納米白炭黑5～10份；

偶聯劑及加工助劑1～3份；

軟化增塑劑10～15份；

防老劑2～3份；

硫化及助劑8～10份；

本發明的基體橡膠，采用具有優異耐油性以及膠料硫化速度快的丁腈橡膠作為主要材料，采用具有優異的拉伸強度、耐磨耗和屈撓性能的丁苯橡膠作為輔助材料。其中丁腈橡膠在基體橡膠中的含量不低于70%。丁腈橡膠是丁二烯和丙烯腈的共聚物，丙烯腈含量為28～33%。丁苯橡膠是丁二烯與苯乙烯的無規共聚物。

本發明采用的補強填充劑為炭黑N550或炭黑N330與炭黑N550并用和輕質碳酸鈣，其中炭黑質量份數至少40份，輕質碳酸鈣份數為0～30份。補強劑填充可以提高基體橡膠的力學性能，同時提高橡膠材料的耐老化和撕裂性。

本發明采用的納米白炭黑粒徑10～30納米，可以是沉淀法和溶膠—凝膠法制備，其中溶膠—凝膠法制備的白炭黑用量較大，氣相法和沉淀法制備的白炭黑用量較少。適量填充白炭黑可以提高橡膠材料的力學性能，特別是斷裂伸長率和撕裂性能。