[00147442]一种汽车转向防尘罩用热塑性硫化橡胶材料及其制备方法

①课题来源与背景 汽车转向防尘罩应用在汽车转向系统上,与转向拉杆连接,起防尘、防摩擦,将刚性连接转成柔性连接作用。早期防尘罩材料为氯丁橡胶有良好的物理机械性能,耐老化、耐热、耐油、耐化学腐蚀性优异,耐候性和耐臭氧老化仅次于乙丙橡胶,耐热性与丁腈橡胶相当,短期可耐120—150℃,在80—100℃可长期使用,耐油性仅次于丁腈橡胶。其特性完全满足防尘罩产品的性能要求,所以早期产品均选材为氯丁橡胶。后来使用TPV的原因在于,TPV具有更好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于乙丙橡胶,同时耐油耐溶剂性能与通用型氯丁橡胶不相上下。TPV可在－60℃～135℃温度范围内使用, 使用时不需要硫化,可直接通过吹塑等方式加工成型,缩短加工工艺流程,降低成本。同时产生废料均可回收再用,不浪费。 ②技术原理及性能指标 1.硬度92~98邵A; 2.拉伸强度≥11.7MPa; 3.断裂伸长率≥300%; 4.拉伸强度变化率-35~0%; 5.压缩永久变形,120℃×70h ≤80 %; 6.耐寒性,低温脆性点 ≤-40 ℃. ③技术的创造性与先进性 3.1、材料重点研发 产品主要难点如下： 一是材料常温状态下物理机械性能要求, 这是基本要求。 二是耐热空气老化、耐化学介质、耐臭氧老化要求,防尘罩安装在发动机舱下,受发动机舱高温影响要求其材料具有较高耐高温性、因油品滴落、飞溅浸湿风险,要求具有耐油性、受发动机舱电子部件高浓度臭氧影响,要求其具有较高耐臭氧性。 三是耐低温要求,防尘罩安装位置暴露,在北方地区要经受严寒、干冷考验,要求其材料具有优异的耐低温性。 四是刚性要求,需其满足拉伸和压缩要求。 3.2.TPV材料配方设计和验证 考虑到防尘罩使用温度和环境,TPV的主要成分包括三元乙丙橡胶（EPDM）和聚丙烯（PP）。 通过对比分析乙丙橡胶的门尼粘度、第三单体ENB含量、乙烯含量,门尼粘度高的乙丙橡胶分子量高,橡胶强度和弹性好;ENB含量高可实现橡胶快速硫化,高拉伸强度、低压缩永久变形;高乙烯含量的乙丙橡胶有更高的拉伸强度和结晶度以及更好的挤出特性。 聚丙烯在TPV体系里面起到连续相的作用,保证材料的加工性。聚丙烯熔融指数（MFI）直接影响最终TPV的加工成型方式,因防尘罩多采用中空吹塑成型,故选用低MFI的PP作为连续相。均聚的聚丙烯较共聚的聚丙烯具有更高硬度、拉伸强度和耐NO.3油溶胀性能;共聚的PP弯曲模量较均聚的PP低,材料刚性稍弱,可以改善TPV手感偏硬难以压缩的问题。所以在选择PP时需综合考虑最终TPV材料性能需求和产品压缩力和拉伸力的需求。 为保证产品好的力学性能、120℃的高温压缩永久变形以及产品加工性能,分别选用硫磺硫化体系、过氧化物硫化体系和酚醛树脂硫化体系进行对比分析。其中酚醛树脂硫化体系和硫磺硫化体系制备的TPV有好的力学性能,而且酚醛树脂硫化体系制备的TPV有好的高温压缩永久变形和加工性能。过氧化物硫化体系制备的TPV综合性能一般,适合生产有颜色要求但力学性能和压变要求不高的的制品。 通过对比分析环烷油、低粘度石蜡油和高粘度石蜡油对TPV物性的影响,为保证TPV材料拉伸性能、耐高低温等性能,本次添加了高粘度低挥发性的石蜡油。确保TPV防尘罩的尺寸稳定性和好的拉伸强度以及高温压缩永久变形,通过对比分析碳酸钙、白炭黑和煅烧高岭土对TPV性能的影响,煅烧高岭土的性价比最高。 3.3、材料研发在催化剂和工艺上的先进性： 1.催化剂选择：本项目加入了一种金卤化物催化剂,极大提高了产品的力学性能,加快了动态交联的过程,并且可以保证交联密度; 2. 采用密炼机和双螺杆挤出机联用设计,先将橡胶和填料、油品以及加工助剂在密炼时充分剪切混合制成母胶,充分的密炼保证母胶中各种物料混合均匀,进一步加入塑料后,短时间内橡胶和塑料会形成均匀相态,避免填料、油品和各种加工助剂向塑料相中大量迁移的缺点。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 公司注资设立新公司,专攻新材料研发工作,其TPV材料为重点开发成功材料,2017年度销售3500多万元。材料各项指标经国家橡胶密封制品质量监督检测中心检测全部达标且已获授权2项发明专利,充分体现了材料的先进性和创造性。新材料已被广泛应用于汽车、电线电缆、轨道交通、食品包装、医疗器械等领域,并将陆续开发运用到家用电器、航天航空等领域。 ⑤应用情况及存在的问题 新材料研发成功至2018年9月30日,共销售材料近2400吨,销售收入达到10256万元,利润2563万元。 ⑥历年获奖情况 汽车转向防尘罩用热塑性硫化胶TPV项目被安徽省经济和信息化委员会认定为2018年度安徽省新产品。 ⑦成果简介要向社会公开 专利材料已经研发成功,并成功推向市场。