一种发动机小循环进水管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及汽车零部件技术领域，尤其涉及一种发动机小循环进水管及其制备方法，所述发动机小循环进水管由以下重量份的组分组成：丁腈橡胶100~120份，白炭黑30~40份，g‑C

A small cycle water inlet pipe of engine and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种发动机小循环进水管及其制备方法
本专利技术涉及一种汽车配件，尤其是涉及一种发动机小循环进水管及其制备方法。
技术介绍
目前，汽车发动机冷却系统多采用强制循环式水冷系，利用水泵强制水在冷却系统中循环流动。发动机冷却系统不仅具有冷却作用，还具有保温作用，该过程主要通过节温器实现发动机冷却系统的“大、小循环”的切换。当冷却液低于规定值时，节温器感温体内的石蜡呈固态，节温器阀关闭发动机与散热器间的通道，冷却液只在暖风里的小散热器内进行小循环；当冷却液温度达到规定值后，节温器感温体内的石蜡融化逐渐变成液体，体积随之增大压迫橡胶管使其收缩，节温器阀开启，冷却液经由散热器和节温器阀，再经水泵流回发动机，冷却液在发动机的散热器和暖风的小散热器中进行大循环。在发动机冷却系统进行小循环模式时，温度较低的冷却液通过发动机小循环进水管流入小循环系统。现有的发动机小循环进水管多采用橡胶管，其主要材质为丁腈橡胶(NBR)。丁腈橡胶是由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶，具有优异的耐油、物理机械性能和加工性能，但是其耐寒性和拉伸强度较差，发动机小循环进水管在冷却液长期低温的流通环境下，容易发生冻结现象，变硬、变脆，弹性降低，产生裂纹，甚至发生破裂，导致发动机冷却系统的小循环出现故障，影响汽车的正常使用。此外，发动机小循环进水管中丁腈橡胶内部大量不饱和双键的存在，导致其耐老化性、耐极性溶剂性能差和耐氧化性较差，其内壁长期与冷却液接触，置于潮湿的环境中，易腐蚀，使用寿命低，更换成本高。因此，开发一种性能优异的发动机小循环进水管材料，具有重要的研究意义。中国专利文献上公开了“一种耐低温丁腈橡胶及其制备方法”，其公告号为CN110157058A，该专利技术通过各组分的合理配比，提高了丁腈橡胶的耐低温性能，能达到零下65摄氏度不破坏，满足橡胶制品在低温下性能持续有效的密封作用。但是，该专利技术的丁腈橡胶耐水性不好，且工艺能耗较高，不适合应用于发动机小循环进水管。
技术实现思路
本专利技术为了克服传统发动机小循环进水管耐寒性、耐水性及拉伸强度差的问题，提供了一种具有优异的耐低温、耐水性和较高拉伸强度的发动机小循环进水管，使用寿命长，更换周期短，降低发动机冷却系统的小循环故障率。本专利技术还提供了一种发动机小循环进水管的制备方法，该方法工艺条件易于控制，对设备无特殊要求，能耗低，生产效率高，易于产业化。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种发动机小循环进水管，由以下重量份的组分制成：丁腈橡胶100～120份，白炭黑30～40份，g-C3N4改性炭黑50～60份，纳米氧化锌2～5份，硬脂酸20～30份，防老剂2～3份，促进剂DM0.5～1份，硫磺1.5～3份，碳酸钙60～80份，过氧化二异丙苯1.2～2.5份，PVC改性邻苯二甲酸二辛酯2.5～5份。本专利技术的发动机小循环进水管以丁腈橡胶为主料，并与其他助剂复配制得。传统的丁腈橡胶通常加入炭黑作为补强剂，但是炭黑在橡胶体系中的分散性较差，容易发生团聚，补强效果差。本专利技术采用g-C3N4改性炭黑替代传统炭黑，在炭黑表面包覆类石墨相的g-C3N4，g-C3N4是一种近似石墨烯的平面二维片层结构，具有缺电子结构，能够同时与丁腈橡胶分子中的极性基团-CN和白炭黑表面的羟基发生络合作用，形成网络结构，在提高分散性，增强补强效果的同时，进一步提高发动机小循环进水管的拉伸强度。g-C3N4是一种典型的聚合物半导体，禁带宽度为2.7eV，具有可见光催化作用，可以吸收太阳光谱中波长小于475的蓝紫光，当其包覆于比表面积较高的炭黑表面后，催化活性位点进一步增多，能在可见光条件下有效活化分子氧，产生超氧自由基，能够有效活化原料分子，产生超氧负离子，直接使得橡胶分子产生氧化断链，同时与橡胶机械断链所生成的小分子自由基结合，阻止其重新聚结，降低塑炼温度，降低能耗，缩短塑炼时间，提高生产效率。纳米氧化锌(P型半导体)的加入一方面可以与炭黑表面的g-C3N4形成异质结结构，扩宽禁带宽度，提高可见光吸收率，提高光催化效率，另一方面可以作为硫化剂使用，与硬脂酸反应生成锌离子，具有较高的溶解能力，与多硫键发生络合，降低多硫键的数目，提高耐老化性能，同时纳米氧化锌还具有杀菌性能，提高发动机小循环进水管的使用寿命。经硫化后的橡胶在室温附近很大的温度区域内都拥有弹性，随着温度下降，微粒的布朗运动减弱，橡胶会因内部粘性的增加而呈现出皮革状。当温度进一步降低微粒的布朗运动完全停止，橡胶就会产生冻结现象，既进入脆化玻璃状区域。这就是结晶性橡胶的结晶现象。本专利技术以PVC改性邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂，PVC是一种非结晶性材料，支化度较小，与邻苯二甲酸二辛酯和丁腈橡胶均具有较好的相容性，PVC改性邻苯二甲酸二辛酯是一种非极性增塑剂，加入到丁腈橡胶体系后，能够无规律渗透到大分子间，增大分子间的间距，削弱大分子间的作用力，使得大分子间滑移容易，在低温环境下分子流动性提高，结晶性降低，提高耐低温性；此外，结合g-C3N4改性炭黑的加入，基于g-C3N4类石墨相结构能够促进橡胶体系中的分子流动，低温下分子间的凝集能量相对得小，熔融熵较大，分子间的运动相对地容易而且结晶性低，PVC改性邻苯二甲酸二辛酯与g-C3N4改性炭黑协同提高材料的耐低温性能。作为优选，所述g-C3N4改性炭黑的制备方法为：将炭黑与尿素按照质量比(2～4)：1混合均匀，于氩气气氛中，550～600℃煅烧2～3h，降温后，得到g-C3N4改性炭黑。炭黑具有较高的耐高温性能，尿素则极易分解，本专利技术将其混合均匀后，通过简单的热分解反应，炭黑间隙的尿素发生分解反应在炭黑表面生成g-C3N4包覆层，得到g-C3N4改性炭黑。尿素的用量不易过多，否则容易团聚。作为优选，所述g-C3N4改性炭黑的平均粒径为20～80nm，煅烧改性过程中，炭黑进一步被活化，粒径得到缩小，纳米级的g-C3N4改性炭黑具有更高的光催化活性位点，降低塑炼温度，降低能耗。作为优选，所述纳米氧化锌的平均粒径为30～50nm，该粒径范围内的氧化锌，一方面能够较好的与与炭黑表面的g-C3N4形成异质结结构，扩宽禁带宽度，提高可见光吸收率，提高光催化效率；另一方面容易产生活性氧，破坏细菌的增殖能力，具有更好的杀菌性，提高发动机小循环进水管的使用寿命。作为优选，所述PVC改性邻苯二甲酸二辛酯的制备方法为：将邻苯二甲酸二辛酯与软质聚氯乙烯按照质量比1：(0.2～0.5)混合均匀，于100～120℃热处理1～1.5h，冷却后，得到PVC改性邻苯二甲酸二辛酯。软质聚氯乙烯具有较好的柔软性、断裂伸长率、和耐寒性，为无定形结构的白色粉末，支化度较小，本专利技术通过在邻苯二甲酸二辛酯中加入少量的软质聚氯乙烯，并经过高温活化复配，得到PVC改性邻苯二甲酸二辛酯增塑剂，作为母粒添加到丁腈橡胶体系，引入非结晶性材料，用来提高橡胶体系的耐低温性能。作为优选，所述防老剂选自防老剂4010和防老剂MBZ中的一种或两种。一种发动机小循环进水管的制备方法，包括以下步骤：(1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种发动机小循环进水管，其特征在于，由以下重量份的组分制成：丁腈橡胶100~120份，白炭黑30~40份，g-C

【技术特征摘要】
1.一种发动机小循环进水管，其特征在于，由以下重量份的组分制成：丁腈橡胶100~120份，白炭黑30~40份，g-C3N4改性炭黑50~60份，纳米氧化锌2~5份，硬脂酸20~30份，防老剂2~3份，促进剂DM0.5~1份，硫磺1.5~3份，碳酸钙60~80份，过氧化二异丙苯1.2~2.5份，PVC改性邻苯二甲酸二辛酯2.5~5份。


2.根据权利要求1所述的一种发动机小循环进水管，其特征在于，所述g-C3N4改性炭黑的制备方法为：将炭黑与尿素按照质量比（2~4）：1混合均匀，于氩气气氛中，550~600℃煅烧2~3h，降温后，得到g-C3N4改性炭黑。


3.根据权利要求1所述的一种发动机小循环进水管，其特征在于，所述g-C3N4改性炭黑的平均粒径为20~80nm，所述纳米氧化锌的平均粒径为30~50nm。


4.根据权利要求1所述的一种发动机小循环进水管的制备，其特征在于，所述PVC改性邻苯二甲酸二辛酯的制备方法为：将邻苯二甲酸二辛酯与软质聚氯乙烯按照质量比1：（0.2~0.5）混合均匀，于100~120℃热处理1~1.5h，冷却后，得到PVC改性邻苯二甲酸二辛酯。


5.根据权利要求1所述的一种发动机小循环进水管，其特征在于，所述防老剂选自防老剂4010和防老剂MBZ中的一种或两种。


6.一种如权利要求1-5任一所述的发动机小循环进水管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：闻浩泉，林开阳，王金钟，管建华，穆祥松，贺一舟，邱国强，
申请(专利权)人：浙江久运汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33