汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料及气阀制备方法
技术领域
本发明涉及汽车材料技术领域，尤其涉及一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料及该气阀的制备方法。
背景技术
随着汽车的不断发展，人们对汽车安全性的要求也不断提升，上世纪80年代防抱死系统(ABS)被应用于汽车，这是最早的功能单一的车辆稳定性控制系统，现在几乎每台车都已配备。如今车辆稳定性控制系统相继增加了驱动防滑系统(ASR)、车辆动力学控制(VDC)、上坡辅助(HHC)和胎压监测(TPM)等安全驾驶功能。时至今日，车辆稳定性控制系统在紧急危险的情况下已挽救了无数人的生命和无数个家庭。
车辆稳定性控制系统是通过检测方向盘转角，车辆横摆角速度和车轮转速判定现在是否需要刹车系统自动介入稳定车辆行驶轨迹，甚至自动降低发动机输出扭矩保障安全。ESC主要被博世(ESP系列)、天合(EBC系列)和大陆(MKC系列)三家国外供应商垄断。
汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀是ESC主要的橡胶元件，主要起降噪和密封的作用。电子车辆稳定性控制系统用气阀性能要求苛刻，硬度高且还需具备较高的柔韧耐磨性，再加上整个ESC总成及子零件长期被国外供应商垄断，所以国内基本没有供应商进行配套，是国内汽车行业的一个瓶颈。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料及该气阀的制备方法，所述气阀材料压缩永久变形好、柔韧性好、耐高低温、耐磨、抗撕裂性能优异，所述制备方法过程简单，生产效率高，得到的气阀性能稳定，合格率高，使用寿命长，能增强汽车电子车辆稳定性控制系统的密封性和灵敏性。
本发明提出的一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡胶100份、热塑性弹性体5-10份、氧化锌3-5份、炉黑50-70份、白炭黑5-15份、加工助剂1-3份、防老剂1-2份、过氧化物硫化剂2.5-3.5份、硫磺0.1-0.2份。
优选地，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡胶100份、热塑性弹性体7份、氧化锌5份、炉黑60份、白炭黑10份、加工助剂2份、防老剂1份、过氧化物硫化剂3份、硫磺0.15份。
优选地，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量小于55wt％；所述热塑性弹性体是1，2-聚丁二烯；所述氧化锌为间接法氧化锌；所述防老剂为防老剂TMQ、防老剂445、防老剂NBC、防老剂DDA、防老剂MB中的一种或者多种的混合物；所述过氧化物硫化剂为过氧化物DCP。
优选地，所述防老剂为防老剂TMQ、防老剂NBC、防老剂MB的混合物，且防老剂TMQ、防老剂NBC、防老剂MB的重量比为3-6：1-5：2-4。
本发明还提出的一种使用所述汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料制备所述气阀的方法，包括以下步骤：
S1、按照所述重量份数将除过氧化物硫化剂和硫磺外的其它原料组分置于密炼机中进行第一次密炼，然后转入开炼机中进行第一次开炼，得到一次混炼胶；
S2、向一次混炼胶中加入过氧化物硫化剂和硫磺后置于密炼机中进行第二次密炼，然后转入开炼机中进行第二次开炼，得到二次混炼胶；
S3、将得到的二次混炼胶过滤并压制为预成型件；
S4、将预成型件放入模具中进行硫化，得到半成品；
S5、将硫化后得到的半成品冷冻去边，然后清洗烘干包装。
优选地，在S1中，在第一次密炼过程中，包括在140-145℃排胶；在第一次开炼过程中，包括2-4次薄通和在所述薄通之后的4-5次的翻炼；在S2中，在第二次密炼过程中，包括在95-100℃排胶；在第二次开炼过程中，包括2-4次薄通和在所述薄通之后的3-4次的翻炼。
优选地，在S1和S2中，薄通厚度为4mm以下。
优选地，所述S2的步骤在S1步骤结束至少24h后进行。
优选地，在S4中，所述硫化的温度为180-190℃，时间为210-270s，压力为160-200kgf/cm2。
优选地，所述硫化的温度为180-185℃，时间为210-250s，压力为160-180kgf/cm2。
优选地，在S5中，所述冷冻去边的温度为-90～-100℃，时间为600-900s；所用塑料粒子的直径为0.8-1mm。
优选地，在S5中，所述清洗所用溶液为纯水；清洗方式为超声波和喷淋清洗组合方式；所述清洗烘干包装在无尘车间进行。
上述技术方案中的三元乙丙橡胶优选用阿朗新科公司的低乙烯含量的产品。热塑性弹性体优选用日本JSR公司RB系列产品。既可以降低高硬度混炼胶的门尼，提升混炼胶的加工工艺，又可以避免在客户装配时出现产品开裂。
炉黑优选用上海卡博特高耐磨炉黑，该种炉黑有较好的分散性、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。
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。
硫化剂优选用昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂，硫磺优选用昆山亚特曼的不溶性硫磺。
本发明所述汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料，其原料中，使用低乙烯三元乙丙橡胶和热塑性弹性体为主料，同时合理复配炉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。该气阀材料使用过氧化物硫化，并加入少量的硫磺来提高交联活性，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。所述制备方法过程简单，能使材料混合均匀，性能稳定，同时又避免了焦烧的风险，实现了产品高温短时间硫化，提高了生产效率，该制备方法制作的产品不仅增强汽车电子车辆稳定性控制系统的密封性和灵敏性，且性能稳定，合格率高，使用寿命长。
本发明具有如下优点：
1、改善了汽车电子车辆稳定性控制系统气阀装配开裂问题，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；
2、积累了开发具备优异的加工性能及良好的机械性能气阀产品的开发经验，打破了国外对该产品的技术垄断；
3、电子车辆稳定性控制系统用气阀的开发，替代了进口件，在节约大量外汇的同时，为国家创造外汇收入；
4、我国汽车电子车辆稳定性控制系统起步较晚，本发明能为国家的汽车产业发展添砖加瓦。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料，其原料按重量份数包括：
三元乙丙橡胶：100份
热塑性弹性体：10份
间接法氧化锌：5份
高耐磨炉黑：70份
白炭黑：5份
加工助剂：3份
防老剂TMQ：1份
过氧化物DCP硫化剂：2.5份
不溶性硫磺：0.1份；
其中，所述三元乙丙橡胶为阿朗新科三元乙丙橡胶：所述热塑性弹性体为JSR%20RB系列热塑性弹性体；所述高耐磨炉黑为上海卡博特高耐磨炉黑；所述白炭黑为比利时索尔维白炭黑：所述加工助剂为美国struktol的WB系列加工助剂：所述过氧化物DCP硫化剂为昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂；所述不溶性硫磺为昆山亚特曼不溶性硫磺。
按照以上配方制备所述气阀的方法，包括以下步骤：
S1、第一次混炼：按照重量份数将除过氧化物DCP硫化剂和不溶性硫磺外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得到的胶料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，得到一次混炼胶；
S2、第二次混炼：在第一次混炼结束24h后，向经S1得到的一次混炼胶中加入过氧化物DCP硫化剂和不溶性硫磺后置于密炼机进行第二次密炼，所述第二次密炼包括在100℃排胶；然后将经第二次密炼后的胶料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，得到二次混炼胶；
S3、将S2中得到二次混炼胶过滤并压制为预成型件；其中，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；
S4、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，还避免了产品留痕，缺料，烫伤等缺陷，待硫化270s后取出，得到半成品；
S5、将硫化后得到的半成品和直径为1mm的塑料粒子放入到冷冻箱中，温度控制在-100℃，将冷冻箱加速后运转600s，达到去除飞边毛刺的效果；将冷冻去边好的产品转入到无尘车间，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。
对实施例1所得产品进行测试，测试结果如下：
实施例2
本发明提出的一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料，其原料按重量份数包括：
阿朗新科三元乙丙橡胶：100份
JSR RB系列热塑性弹性体：5份
间接法氧化锌：3份
上海卡博特高耐磨炉黑：50份
比利时索尔维白炭黑：15份
美国struktol的WB系列加工助剂：1份
防老剂TMQ：2份
昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂：3.5份
昆山亚特曼不溶性硫磺：0.2份。
按照以上配方制备所述气阀的方法，包括以下步骤：
S1、第一次混炼：按照重量份数将除昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂和昆山亚特曼不溶性硫磺外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得到的胶料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，得到一次混炼胶；
S2、第二次混炼：在第一次混炼结束24h后，向经S1后得到的一次混炼胶中加入昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂和昆山亚特曼不溶性硫磺后置于密炼机进行第二次密炼，所述第二次密炼包括在95℃排胶；然后将经第二次密炼后得到的胶料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，得到二次混炼胶；
S3、将S2中得到的二次混炼胶过滤并压制为预成型件，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；
S4、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，还避免了产品留痕，缺料，烫伤等缺陷，待硫化210s后取出，得到半成品；
S5、将硫化后得到的半成品和直径为0.8mm的塑料粒子放入到冷冻箱中，温度控制在-90℃，将冷冻箱加速后运转900s，达到去除飞边毛刺的效果；将去边好的产品转入到无尘车间，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。
对实施例2所得产品进行测试，测试结果如下：
实施例3
本发明提出的一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料，其原料按重量份数包括：
阿朗新科三元乙丙橡胶：100份
JSR RB系列热塑性弹性体：7份
间接法氧化锌：5份
上海卡博特高耐磨炉黑：60份
比利时索尔维白炭黑：10份
美国struktol的WB系列加工助剂：2份
防老剂TMQ：1份
昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂：3份
昆山亚特曼不溶性硫磺：0.15份。
按照以上配方制备所述气阀的方法，包括以下步骤：
S1、第一次混炼：按照重量份数将除昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂和昆山亚特曼不溶性硫磺外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得到的胶料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，得到一次混炼胶；
S2、第二次混炼：在第一次混炼结束24h后，向经S1后得到的一次混炼胶中加入昆山亚特曼过氧化物DCP硫化剂和昆山亚特曼不溶性硫磺后置于密炼机进行第二次密炼，所述第二次密炼包括在95℃排胶；然后将经第二次密炼后得到的胶料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，得到二次混炼胶；
S3、将S2中得到的二次混炼胶过滤并压制为预成型件；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；
S4、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，还避免了产品留痕，缺料，烫伤等缺陷，待硫化240s后取出得到半成品；
S5、将硫化后得到的半成品和直径为1mm的塑料粒子放入到冷冻箱中，温度控制在-100℃，将冷冻箱加速后运转750s，达到去除飞边毛刺的效果；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。
对实施例3所得产品进行测试，测试结果如下：
实施例4
本发明提出的一种汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料，其原料按重量份数包括：三元乙丙橡胶100份、热塑性弹性体6.5份、氧化锌4.2份、炉黑55份、白炭黑12份、加工助剂1.6份、防老剂1.4份、过氧化物硫化剂2.9份、硫磺0.13份；其中，所述三元乙丙橡胶的乙烯含量小于55wt％；所述热塑性弹性体是1，2-聚丁二烯；所述氧化锌为间接法氧化锌；所述防老剂为防老剂TMQ、防老剂NBC、防老剂MB的混合物，且防老剂TMQ、防老剂NBC、防老剂MB的重量比为5：3：2。
本发明还提出的一种使用所述汽车电子车辆稳定性控制系统用气阀材料制备所述气阀的方法，包括以下步骤：
S1、按照所述重量份数将除过氧化物硫化剂和硫磺外的其它原料组分置于密炼机中进行第一次密炼，然后转入开炼机中进行第一次开炼，得到一次混炼胶；
S2、S1步骤结束24h后向一次混炼胶中加入过氧化物硫化剂和硫磺后置于密炼机中进行第二次密炼，然后转入开炼机中进行第二次开炼，得到二次混炼胶；
S3、将得到的二次混炼胶过滤并压制为预成型件；
S4、将预成型件放入模具中进行硫化，得到半成品；
S5、将硫化后得到的半成品冷冻去边，然后清洗烘干包装；
其中，在S1中，在第一次密炼过程中，包括在140℃排胶；在第一次开炼过程中，包括3次薄通和在所述薄通之后的5次的翻炼；在S2中，在第二次密炼过程中，包括在95℃排胶；在第二次开炼过程中，包括3次薄通和在所述薄通之后的3次的翻炼；在S4中，所述硫化的温度为185℃，时间为250s，压力为180kgf/cm2；在S5中，所述冷冻去边的温度为-95℃，时间为800s，所用塑料粒子的直径为0.6mm；在S5中，所述清洗所用溶液为纯水；清洗方式为超声波和喷淋清洗组合方式；所述清洗烘干包装在无尘车间进行。
本发明具有如下优点：
1、改善了汽车电子车辆稳定性控制系统气阀装配开裂问题，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；
2、积累了开发具备优异的加工性能及良好的机械性能气阀产品的开发经验，打破了国外对该产品的技术垄断；
3、电子车辆稳定性控制系统用气阀的开发，替代了进口件，在节约大量外汇的同时，为国家创造外汇收入；
4、我国汽车电子车辆稳定性控制系统起步较晚，本发明能为国家的汽车产业发展添砖加瓦。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
