一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法
技术领域
1.本发明涉及汽车技术领域，具体为一种耐低温的车用o型圈材料及其制 造方法。
背景技术：2.汽车制备组成各大小构架较多，其中o型圈是装配在机械构件中的密封 件，研究表明，橡胶制品的耐寒性主要取决于高聚物的两个基本因素：玻璃 化转变温度和结晶性，玻璃化温度是指橡胶的分子链段由运动到冻结的转变 温度，分子链段运动是通过主链单键内旋转实现的，所以橡胶分子链的柔顺 性决定橡胶的耐寒性，但是目前市场上的车用o型圈在装配应用时还存在以 下问题：
3.随着工业化进程的不断发展，自然环境受到不同程度的破坏，极寒天气 频发，在低温环境中，橡胶分子热运动减弱，分子链及分子链段因冻结而失 去弹性，橡胶制品用作密封元器件时，低温会导致橡胶硬度增加，失去应有 的弹性，密封性能减弱，继而影响机械的整体性能。
4.橡胶的耐低温性能通常在一定程度上由生胶的耐寒性能决定，在超低温 环境下使用时，分子链段必须能够保持运动，通常其运动是由其分子内单键 振动引起的，所以分子的刚性不利于其耐低温性能的改善，同时，橡胶的物 理性能与橡胶分子的结构、补强体系、硫化体系等配合体系有着密切的关系。
5.所以为保证橡胶制品的长期稳定使用，橡胶材料必须具有优异的力学性 能，热老化性能及在低温下的柔韧性，需要针对上述问题设计一种耐低温的 车用o型圈材料及其制造方法。
技术实现要素：6.本发明的目的在于提供一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，以 解决上述背景技术中提出在低温环境中，橡胶分子热运动减弱，分子链及分 子链段因冻结而失去弹性，橡胶制品用作密封元器件时，低温会导致橡胶硬 度增加，失去应有的弹性，密封性能减弱，继而影响机械整体性能的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐低温的车用o型圈 材料及其制造方法，所述制备车用o型圈的材料包括：氢化丁腈橡胶、氧化 锌、氧化镁、炭黑、白炭黑、加工助剂、防老剂、软化剂、硫化剂和促进剂；
8.且制备车用o型圈的各项材料重量分数区间如下：
9.氢化丁腈橡胶：100
10.氧化锌：3～5
11.氧化镁：2～4
12.炭黑：50～70
13.白炭黑：5～15
14.加工助剂：1～3
15.防老剂：1～2
16.软化剂：10～20
17.硫化剂：4～6
18.促进剂：0.5～1.5。
19.优选的，所述o型圈制备的各项材料重量分数取量为：氢化丁腈橡胶： 100；氧化锌：4；氧化镁：3；炭黑：60；白炭黑：10；加工助剂：2；防老 剂：1；软化剂：15；硫化剂：5；促进剂：1。
20.优选的，所述氢化丁腈橡胶为低丙烯腈高饱和的氢化丁腈橡胶，且低丙 烯腈的氢化丁腈橡胶的丙烯腈含量小于22％，并且高饱和的氢化丁腈橡胶饱 和度大于99％，保证了极好的高低温及耐臭氧性能。
21.优选的，所述硫化剂是过氧化物，硫化剂优选用昆山亚特曼过氧化物dcp 硫化剂，促进剂优选用昆山亚特曼的三烯丙基异氰脲酸酯；
22.炭黑优选用上海卡博特高耐磨炭黑，该种炭黑有较好的分散性、较高的 耐磨性能和低压缩永久变形，但材料的撕裂性偏低，产品在耐久试验时易被 啃噬。白炭黑优选用比利时索尔维的白炭黑，该种白炭黑有较好的延伸性和 撕裂性，但分散性能不是很好，加入量不宜多，选用炉黑和白炭黑两种不同 类型炭黑可最大限度优势互补，即可增强材料的耐磨性能，又可增加材料的 撕裂性，从而提高产品寿命；
23.加工助剂优选用美国struktol的wb系列，该系列产品不仅能提高混炼 的加工性，而且对硫化脱模也有很好的帮助。
24.优选的，一种耐低温的车用o型圈材料的制造方法，包括以下步骤：
25.步骤一、第一次混炼：按照所述重量份数将除了硫化剂和促进剂的其它 原料组分(包括氢化丁腈橡胶、氧化锌、氧化镁、炭黑、白炭黑、加工助剂、 防老剂、软化剂)置于密炼机进行第一次密炼，将经第一次密炼后的混炼胶 转入开炼机进行第一次开炼；
26.步骤二、第二次混炼：向经第一次开炼后的混炼胶中加入硫化剂和促进 剂后置于密炼机进行第二次密炼；将经第二次密炼后的混炼胶转入开炼机进 行第二次开炼；
27.步骤三、将第二次开炼后的混炼胶过滤并压制为预成型件；
28.步骤四、将预成型件放入模具中进行硫化，硫化的温度为180～190℃， 时间为210～270s，压力为160～200kgf/cm2；
29.步骤五、将硫化后半成品冷冻去边，去边冷冻温度为-90～-100℃，去边 冷冻时间为600～900s，得到成品；
30.步骤六、将成品转入无尘车间，清洗烘干包装；
31.该方法制得的材料混合均匀，性能稳定，同时又避免了焦烧的风险，实 现产品高温短时间硫化，提高了生产效率。
32.优选的，所述车用o型圈制备材料第一次密炼在140～145℃排胶，第一 次开炼过程包括2～4次薄通和在薄通之后的4～5次的翻炼。
33.优选的，所述车用o型圈制备材料第二次密炼在95～100℃排胶，第二次 开炼过程包括2～4次薄通和在薄通之后的3～4次的翻炼。
34.优选的，所述车用o型圈制备材料第一次开练和第二次开练的薄通厚度 为4mm以下，并且第二次混炼在第一次混炼后24h进行。
35.优选的，所述车用o型圈制备材料去边冷冻所用塑料粒子直径为0.8～ 1mm。
36.优选的，所述车用o型圈制备材料清洗溶液为纯水，且清洗方式为超声 波和喷淋清洗组合方式，并且清洗烘干包装在无尘车间进行。
37.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该耐低温的车用o型圈材料及 其制造方法，具体包括以下内容：
38.车用o型圈制备使用高饱和度、低丙烯腈含量的材料，合理复配炭黑和 白炭黑两种炭黑，使得该材料不仅具有较高的耐磨性、耐高低温性，而且柔 韧性也显著提高，并且该o型圈材料使用过氧化物硫化，使得该材料既保证 了较低的压缩永久变形能力，同时也保证了材料的抗撕裂性能，同时该o型 圈材料及制造方法制作的产品不仅增强耐低温和灵敏性，且性能稳定，合格 率高，使用寿命长。
具体实施方式
39.下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描 述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，所述制备车用o型圈的材 料包括：氢化丁腈橡胶、氧化锌、氧化镁、炭黑、白炭黑、加工助剂、防老 剂、软化剂、硫化剂和促进剂；
41.且制备车用o型圈的各项材料重量分数区间如下：
42.氢化丁腈橡胶：100
43.氧化锌：3～5
44.氧化镁：2～4
45.炭黑：50～70
46.白炭黑：5～15
47.加工助剂：1～3
48.防老剂：1～2
49.软化剂：10～20
50.硫化剂：4～6
51.促进剂：0.5～1.5。
52.实施例1
53.o型圈制备的各项材料重量分数取量为：
54.氢化丁腈橡胶(选用阿朗新科氢化丁腈橡胶)：100；
55.氧化锌(选用间接法氧化锌)：4；
56.氧化镁：3；
57.炭黑(选用上海卡博特高耐磨炭黑)：55；
58.白炭黑(选用比利时索尔维白炭黑)：20；
59.加工助剂(选用美国struktol的wb系列加工助剂)：3；
60.防老剂：1；
61.软化剂：17；
62.硫化剂(选用昆山亚特曼过氧化物dcp硫化剂)：5；
63.促进剂(选用昆山亚特曼taic)：1；
64.按照以上配方如以下方法制造车用o型圈：
65.(1)第一次混炼：按照重量份数将除除硫化剂和促进剂的其它原料组分 置于密炼机进行第一次密炼，所述第一次密炼包括在140℃排胶；然后将经第 一次密炼后的混炼胶转入开炼机进行第一次开炼，所述第一次开炼过程包括2 次薄通和在所述薄通之后的5次的翻炼，薄通厚度4mm以下，取片冷却后包 装；
66.(2)第二次混炼：在第一次混炼结束24h后，向经第一次开炼后的混炼 胶中加入除硫化剂和促进剂后置于密炼机进行密炼，所述第二次密炼包括在 100℃排胶；然后将经密炼后的混炼胶转入开炼机进行第二次开炼，所述第二 次开炼过程包括4次薄通和在所述薄通之后的3次的翻炼，薄通厚度4mm以 下，取片冷却后包装；
67.(3)过滤并压制成型件。采用巴维尔预成型机，预成型机头装入120目 滤网后，再装入预成型夹具，整个设备采用循环水冷却系统，将胶料控制在 70℃的范围内，确保混炼胶在整个过程中安全；
68.(4)将预成型件装入模具的模腔中，并将压力稳定在200kgf/cm2下进行 第一次硫化，模具的温度控制在180℃，此范围温度不仅保证生产效率高，还 需避免了产品留痕，缺料，烫伤等缺陷。待硫化270s后取出；
69.(5)将硫化后的半成品和1mm的塑料粒子放入到冷冻箱中，温度控制 在-100℃，然后将冷冻箱加速到高速运转状态，整个高速运转时间设定600s， 达到去除飞边毛刺的效果；
70.(6)将去边好的产品转入到无尘车间，清洗时将产品放入清洗机中，加 入纯水，采用超声波和喷淋相组合方式清洗，然后烘干包装；
71.对实施例1进行测试，测试结果如下：
[0072][0073]
实施例2
[0074]
o型圈制备的各项材料重量分数取量为：
[0075]
氢化丁腈橡胶(选用阿朗新科氢化丁腈橡胶)：100；
[0076]
氧化锌(选用间接法氧化锌)：4；
[0077]
氧化镁：3；
[0078]
炭黑(选用上海卡博特高耐磨炭黑)：50；
[0079]
白炭黑(选用比利时索尔维白炭黑)：20；
[0080]
加工助剂(选用美国struktol的wb系列加工助剂)：2；
[0081]
防老剂：2；
[0082]
软化剂：12；
[0083]
硫化剂(选用昆山亚特曼过氧化物dcp硫化剂)：5；
[0084]
促进剂(选用昆山亚特曼taic)：1；
[0085]
按照以上配方如以下方法制造车用o型圈：
[0086]
(1)第一次混炼：按照重量份数将除硫化剂的其它原料组分置于密炼机 进行第一次密炼，所述第一次密炼包括在145℃排胶；然后将经第一次密炼后 的混炼胶转入开炼机进行第一次开炼，所述第一次开炼过程包括4次薄通和 在所述薄通之后的4次的翻炼，薄通厚度4mm以下，取片冷却后包装。
[0087]
(2)第二次混炼：在第一次混炼结束24h后，向经第一次开炼后的混炼 胶中加入硫化剂后置于密炼机进行密炼，所述第二次密炼包括在95℃排胶； 然后将经密炼后的混炼胶转入开炼机进行第二次开炼，所述第二次开炼过程 包括2次薄通和在所述薄通之后的4次的翻炼，薄通厚度4mm以下，取片冷 却后包装。
[0088]
(3)过滤并压制成型件。采用巴维尔预成型机，预成型机头装入120目 滤网后，再装入预成型夹具，整个设备采用循环水冷却系统，将胶料控制在 70℃的范围内，确保混炼胶在整个过程中安全。
[0089]
(4)将预成型件装入模具的模腔中，并将压力稳定在160kgf/cm2下进行 第一次硫化，模具的温度控制在190℃，此范围温度不仅保证生产效率高，还 需避免了产品留痕，缺料，烫伤等缺陷。待硫化210s后取出。
[0090]
(5)将硫化后的半成品和0.8mm的塑料粒子放入到冷冻箱中，温度控制 在-90℃，然后将冷冻箱加速到高速运转状态，整个高速运转时间设定900s， 达到去除飞边毛刺的效果。
[0091]
(6)将去边好的产品转入到无尘车间，清洗时将产品放入清洗机中，加 入纯水，采用超声波和喷磷相组合方式清洗，然后烘干包装。
[0092]
对实施例2进行测试，测试结果如下：
[0093][0094]
实施例3
[0095]
o型圈制备的各项材料重量分数取量为：
[0096]
氢化丁腈橡胶(选用阿朗新科氢化丁腈橡胶)：100；
[0097]
氧化锌(选用间接法氧化锌)：4；
[0098]
氧化镁：3；
[0099]
炭黑(选用上海卡博特高耐磨炭黑)：60；
[0100]
白炭黑(选用比利时索尔维白炭黑)：10；
[0101]
加工助剂(选用美国struktol的wb系列加工助剂)：2；
[0102]
防老剂：1；
[0103]
软化剂：15；
[0104]
硫化剂(选用昆山亚特曼过氧化物dcp硫化剂)：5；
[0105]
促进剂(选用昆山亚特曼taic)：1；
[0106]
按照以上配方如以下方法制造车用o型圈：
[0107]
(1)第一次混炼：按照重量份数将除硫化剂的其它原料组分置于密炼机 进行第一次密炼，所述第一次密炼包括在145℃排胶；然后将经第一次密炼后 的混炼胶转入开炼机进行第一次开炼，所述第一次开炼过程包括3次薄通和 在所述薄通之后的4次的翻炼，薄通厚度4mm以下，取片冷却后包装。
[0108]
(2)第二次混炼：在第一次混炼结束24h后，向经第一次开炼后的混炼 胶中加入硫化剂后置于密炼机进行密炼，所述第二次密炼包括在95℃排胶； 然后将经密炼后的混炼胶转入开炼机进行第二次开炼，所述第二次开炼过程 包括3次薄通和在所述薄通之后的4次的翻炼，薄通厚度4mm以下，取片冷 却后包装。
[0109]
(3)过滤并压制成型件。采用巴维尔预成型机，预成型机头装入120目 滤网后，再装入预成型夹具，整个设备采用循环水冷却系统，将胶料控制在 70℃的范围内，确保混炼胶在整个过程中安全。
[0110]
(4)将预成型件装入模具的模腔中，并将压力稳定在180kgf/cm2下进行 第一次硫化，模具的温度控制在185℃，此范围温度不仅保证生产效率高，还 需避免了产品留痕，缺料，烫伤等缺陷。待硫化240s后取出。
[0111]
(5)将硫化后的半成品和1mm的塑料粒子放入到冷冻箱中，温度控制 在-100℃，然后将冷冻箱加速到高速运转状态，整个高速运转时间设定750s， 达到去除飞边毛刺的效果。
[0112]
(6)将去边好的产品转入到无尘车间，清洗时将产品放入清洗机中，加 入纯水，采用超声波和喷磷相组合方式清洗，然后烘干包装。
[0113]
对实施例3进行测试，测试结果如下：
[0114][0115]
从三种实施例案的检测结果看，实施例3为本发明的最佳方案，故选择 方案3为本产品配方及制造方法，本发明具有如下优点：
[0116]
1、改善了车用o型圈材料耐低温，且价格相对较低，按照本发明配方混 炼的胶料，完全满足低压缩永久变形、抗撕裂、耐磨、耐高低温等性能，已 经达到了国际领先水平；
[0117]
2、积累了开发具备优异的加工性能及良好的机械性能o型圈产品的开发 经验，打破了国外对该产品的技术垄断；
[0118]
3、车用o型圈材料耐低温的开发，替代了进口件，目前为国外知名的汽 车制动系统生产商配套，在节约大量外汇的同时，为国家创造外汇收入；
[0119]
4、我国商用车制动系统材料耐低温基础不足，国内一些汽车制动系统的 公司，邀请我司共同参与开发，帮助他们制定相关试验和标准，为国家的汽 车产业发展添砖加瓦。
[0120]
应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求保护的本发明的精 神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进，因 此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
[0121]
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。
技术特征：1.一种耐低温的车用o型圈材料，其特征在于，所述制备车用o型圈的材料包括：氢化丁腈橡胶、氧化锌、氧化镁、炭黑、白炭黑、加工助剂、防老剂、软化剂、硫化剂和促进剂；且制备车用o型圈的各项材料重量分数区间如下：氢化丁腈橡胶：100氧化锌：3～5氧化镁：2～4炭黑：50～70白炭黑：5～15加工助剂：1～3防老剂：1～2软化剂：10～20硫化剂：4～6促进剂：0.5～1.5。2.根据权利要求1所述的一种耐低温的车用o型圈材料，其特征在于：所述o型圈制备的各项材料重量分数取量为：氢化丁腈橡胶：100；氧化锌：4；氧化镁：3；炭黑：60；白炭黑：10；加工助剂：2；防老剂：1；软化剂：15；硫化剂：5；促进剂：1。3.根据权利要求2所述的一种耐低温的车用o型圈材料，其特征在于：所述氢化丁腈橡胶为低丙烯腈高饱和的氢化丁腈橡胶，且低丙烯腈的氢化丁腈橡胶的丙烯腈含量小于22％，并且高饱和的氢化丁腈橡胶饱和度大于99％。4.根据权利要求1所述的一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，其特征在于：所述硫化剂是过氧化物。5.根据权利要求1所述的一种耐低温的车用o型圈材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、第一次混炼：按照所述重量份数将除了硫化剂和促进剂的其它原料组分(包括氢化丁腈橡胶、氧化锌、氧化镁、炭黑、白炭黑、加工助剂、防老剂、软化剂)置于密炼机进行第一次密炼，将经第一次密炼后的混炼胶转入开炼机进行第一次开炼；步骤二、第二次混炼：向经第一次开炼后的混炼胶中加入硫化剂和促进剂后置于密炼机进行第二次密炼；将经第二次密炼后的混炼胶转入开炼机进行第二次开炼；步骤三、将第二次开炼后的混炼胶过滤并压制为预成型件；步骤四、将预成型件放入模具中进行硫化，硫化的温度为180～190℃，时间为210～270s，压力为160～200kgf/cm2；步骤五、将硫化后半成品冷冻去边，去边冷冻温度为-90～-100℃，去边冷冻时间为600～900s，得到成品；步骤六、将成品转入无尘车间，清洗烘干包装。6.根据权利要求5所述的一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，其特征在于：所述车用o型圈制备材料第一次密炼在140～145℃排胶，第一次开炼过程包括2～4次薄通和在薄通之后的4～5次的翻炼。7.根据权利要求5所述的一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，其特征在于：所述车用o型圈制备材料第二次密炼在95～100℃排胶，第二次开炼过程包括2～4次薄通和在
薄通之后的3～4次的翻炼。8.根据权利要求6、7所述的一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，其特征在于：所述车用o型圈制备材料第一次开练和第二次开练的薄通厚度为4mm以下，并且第二次混炼在第一次混炼后24h进行。9.根据权利要求5所述的一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，其特征在于：所述车用o型圈制备材料去边冷冻所用塑料粒子直径为0.8～1mm。10.根据权利要求5所述的一种耐低温的车用o型圈材料及其制造方法，其特征在于：所述车用o型圈制备材料清洗溶液为纯水，且清洗方式为超声波和喷淋清洗组合方式，并且清洗烘干包装在无尘车间进行。
技术总结本发明公开了一种耐低温的车用O型圈材料及其制造方法，包括。该耐低温的车用O型圈材料及其制造方法，该车用O型圈材料的各原料组分的重量份数如下：氢化丁腈橡胶：100、氧化锌：3～5、氧化镁：2～4、炭黑：50～70、白炭黑：5～15加工助剂：1～3、防老剂：1～2、软化剂：10～20、硫化剂：4～6、促进剂：0.5～1.5。本发明商耐低温的车用O型圈材料使用高饱和、低丙烯腈的氢化丁腈橡胶，合理复配炭黑和白炭黑两种炭黑，以及使用过氧化物硫化，使得该材料不仅具有较高的耐磨性、耐高低温性，而且柔韧性也显著提高，同时也保证了材料的抗撕裂性能，该O型圈材料产品不仅增强耐低温和灵敏性，且性能稳定、合格率高、使用寿命长。使用寿命长。
技术研发人员：刘明辉 徐加勇 姜涛 吴迪 袁玉虎
受保护的技术使用者：德特威勒密封技术（安徽）有限公司
技术研发日：2022.06.07
技术公布日：2022/11/1
