一种重卡板簧支座用耐老化天然橡胶复合材料及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种重卡板簧支座用耐老化天然橡胶复合材料及其应用。本发明专利技术的复合材料由天然橡胶、顺丁橡胶、改性共价有机骨架、炭黑、防老剂、石蜡油和硫化剂复配而成，本发明专利技术利用改性共价有机骨架材料的片层结构和独特性质起到阻隔氧气及捕捉自由基双重作用，在减少传统防老剂的用量下延缓天然橡胶的老化过程，赋予材料优异的耐老化性能。此外，通过配方的合理设计，本发明专利技术天然橡胶复合材料加工性能更好，良好的加工性能可降低橡胶混炼过程的能耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种重卡板簧支座用耐老化天然橡胶复合材料及其应用


[0001]本专利技术属于车用材料
，具体涉及一种重卡板簧支座用天然橡胶复合材料及其应用。

技术介绍

[0002]悬架系统是车辆底盘的重要组成部分，而板簧悬架支座作为板簧与车架的连接机构，是重型载运汽车重要的减振部件。由于复杂的工作环境易导致板簧橡胶支座出现故障而损坏，给企业带来巨大的经济损失，因此支座材料的耐久性直接影响着整车安全性。天然橡胶因具有良好的回弹性、高拉伸强度和耐疲劳性能，同时滞后损失较小、生热较低，因此是组成板簧支座必不可少的一种橡胶材料。
[0003]天然橡胶主要成分为顺式
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1,4
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聚异戊二烯，由于大量不饱和双键及烯丙基氢的存在，在光照、高温等条件下，容易发生不可逆的老化降解与交联，宏观表现为制品开裂、物理机械性能下降等。天然橡胶的热氧老化遵从自由基链式氧化反应机理，首先是碳碳双键旁的α
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H在受热获得能量的条件下发生碳氢键断裂，并产生不稳定烷基自由基，可迅速和空气中的氧气形成过氧自由基。过氧自由基可夺取天然橡胶主链中不稳定的氢原子形成氢过氧化物与另一个烷基自由基，再进一步反应使主链双键断裂。从天然橡胶热氧老化的机理来看，氧是引起老化的主要因素。
[0004]要预防天然橡胶在光、热条件下的老化，主要考虑以下两个方面：一方面是改变天然橡胶的自身结构，如设法减少碳碳双键和烯丙基结构，但该方法成本较高。另一方面是通过添加剂来提高天然橡胶的防老化性能，如添加防老剂、自由基抑制剂、氢过氧化物分解剂、金属离子钝化剂或防老剂复配物等。此外，还可以通过在橡胶中加入填料来提高防老化性能，因填料的颜色、大小、形状不同，具有阻隔环境因子的能力，如具有一定长径比的填料阻隔氧气渗透等；同时也有研究认为，有的纳米粒子，如碳纳米管、层状硅酸盐等具有捕获自由基的能力。对于板簧支座的橡胶材料来说，优良的耐老化性能可以保证材料在一定时间内分子结构不发生大的改变，维持较好的弹性，避免发生不可逆的塑性变形而影响制品的减振性能。提高板簧支座橡胶材料的耐老化性能对于支座的耐久性以及整车的安全性意义重大。
[0005]现有专利技术专利中公开的耐老化天然橡胶复合材料或是从补强体系入手，或是从硫化体系入手，未检索到可同时兼顾补强和抗老化的重卡减振制品用天然橡胶复合材料的专利技术专利。CN201110387879公开了一种耐热氧老化天然橡胶纳米复合材料及其制备方法，采用有机纳米蒙脱土和炭黑为填料，核心路线是补强；CN201611023378公开了一种耐老化天然橡胶复合材料，采用添加防老偶联剂改性填料来制备防老化天然橡胶，所述防老偶联剂的主要特点为混炼所需温度偏低；CN202211236472公开了一种具有高耐热氧老化性能的天然橡胶复合材料及其制备方法，通过同时在天然橡胶复合材料中添加过氧化物硫化剂和自由基捕捉剂来提高天然橡胶复合材料的耐热氧老化性能。上述专利技术专利中天然橡胶材料耐热空气老化性能不够好，需要进一步改善。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提供了一种重卡板簧支座用耐老化天然橡胶复合材料及其应用，本专利技术的复合材料由天然橡胶、顺丁橡胶、改性共价有机骨架、炭黑、防老剂、石蜡油和硫化剂复配而成，本专利技术利用改性共价有机骨架材料的片层结构和独特性质起到阻隔氧气及捕捉自由基双重作用，在减少传统防老剂的用量下延缓天然橡胶的老化过程，赋予材料优异的耐老化性能，且通过配方的合理设计，使其加工性能更好，从而能够满足板簧橡胶支座用橡胶材料的使用要求。
[0007]本专利技术通过以下技术方案实现：一种重卡板簧支座用耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：天然橡胶80～90份、顺丁橡胶10～20份，改性共价有机骨架3～8份，炭黑80～100份，防老剂1～2份，石蜡油5～10份，硫化剂10～15份。
[0008]上述的改性共价有机骨架为：1,3,5
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三(4
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氨苯基)苯和均苯三甲醛进行反应，获得具有微孔结构的纳米片层结构，然后采用磷钨酸改性，磷钨酸可以化学键合填充到微孔中，从而获得改性共价有机骨架。
[0009]上述制备方法，具体包括以下步骤：
[0010](1)首先将1,3,5
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三(4
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氨苯基)苯和均苯三甲醛分别超声溶解在冰醋酸中；然后将上述两种溶液在室温下混合搅拌3～6小时，待反应完全后，分别用四氢呋喃及去离子水洗涤、过滤后得到黄色粉末；
[0011](2)将步骤(1)的黄色粉末超声分散在去离子水中；将磷钨酸溶于盐酸溶液中；然后将上述两种溶液混合搅拌1～2小时，随后将分散液在水热釜内140～160℃下反应18～36小时；将产物用水洗涤、过滤、冷冻干燥后得到暗红色粉末，即为改性共价有机骨架。
[0012]上述1,3,5
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三(4
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氨苯基)苯和均苯三甲醛的摩尔比为1:0.95～1.05；磷钨酸和黄色粉末的质量比为3～5:1；盐酸溶液的浓度为1～2mol/L。
[0013]优选的，所述炭黑为炭黑N332与N774的混合物，炭黑N332与N774的质量比为1:2～3。
[0014]优选的，所述的防老剂为N
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异丙基
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N'
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苯基对苯二胺和6
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乙氧基
‑
2,2,4
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三甲基
‑
1,2
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二氢化喹啉的混合物，质量比为1:0.8～1.2。
[0015]优选的，所述的硫化剂的组分及重量份为：氧化锌5～7份，硬脂酸2～3份，4,4'
‑
二硫化二吗啉1～2份，N
‑
叔丁基
‑2‑
苯并噻唑次磺酰胺0.5～1份，硫黄1.5～2份。
[0016]上述天然橡胶复合材料在制备防老化重卡板簧支座中的应用。
[0017]本专利技术使用改性共价有机骨架可对橡胶材料起到抗老化及补强的双重作用。共价有机骨架具有二维纳米片层结构材料，且具有纳米微孔结构，经过磷钨酸改性后，磷钨酸可以化学键合填充到共价有机骨架的微孔中，形成新型的改性共价有机骨架，纳米片层可对橡胶材料起到很好的增强作用。具有纳米片层结构的改性共价有机骨架本身是一种很好的阻隔填料，可有效阻碍光、热、氧及水等到达橡胶链段，且键合到纳米片层上的磷钨酸可以与氢过氧化物、自由基发生反应，捕捉自由基，从而减少氢过氧化物的初始浓度和自由基数量，进一步阻止自由基链式自催化氧化反应的进行，从而减缓天然橡胶基体材料的老化过程，赋予材料优异的耐老化性能。
[0018]本专利技术中的补强填料为炭黑N332与N774的混合物。炭黑N332为新工艺高耐磨炉黑，其表面积、着色强度、补强性能优异，赋予胶料高拉伸强度、抗撕裂等性能；炭黑774为非
污染高定伸半补强炉黑，胶料工艺性能好，填充量也可以很高，其硫化胶的弹性高、生热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重卡板簧支座用耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：天然橡胶80～90份、顺丁橡胶10～20份，改性共价有机骨架3～8份，炭黑80～100份，防老剂1～2份，石蜡油5～10份，硫化剂10～15份。2.如权利要求1所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述改性共价有机骨架为：1,3,5
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三(4
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氨苯基)苯和均苯三甲醛进行反应，获得具有微孔结构的纳米片层结构，然后采用磷钨酸改性，磷钨酸化学键合填充到微孔中，从而获得改性共价有机骨架。3.如权利要求2所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述改性共价有机骨架的制备方法，具体包括以下步骤：(1)首先将1,3,5
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三(4
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氨苯基)苯和均苯三甲醛分别超声溶解在冰醋酸中；然后将上述两种溶液在室温下混合搅拌3～6小时，待反应完全后，分别用四氢呋喃及去离子水洗涤、过滤后得到黄色粉末；(2)将步骤(1)的黄色粉末超声分散在去离子水中；将磷钨酸溶于盐酸溶液中；然后将上述两种溶液混合搅拌1～2小时，随后将分散液在水热釜内140～160℃下反应18～36小时；将产物用水洗涤、过滤、冷冻干燥后得到暗红色粉末，即为改性共价有机骨架。4.如权利要求3所述的耐老化天然橡胶复合材料，其特征在于，所述步骤(1)中，1,3,5
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三(4
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氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：周勇，徐真，刘纪华，刘娟，何科，何少剑，李凡珠，
申请(专利权)人：中国重汽集团济南动力有限公司，
类型：发明
国别省市：