一種主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物及其制備方法和應用與流程

本發明涉及車輛懸架裝置領域，尤其涉及空氣懸架系統及其采用的空氣彈簧（氣囊），具體涉及一種主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物及其制備方法、主動式空氣彈簧用囊皮、主動式空氣彈簧。

背景技術：

1、現有的空氣彈簧種類頗多，主動式空氣彈簧已經成為一類較大的方向；與常規的空氣彈簧不同，主動式空氣彈簧可以讓乘客依據不同的駕駛需求，調整不同的角度和剛度，這就造成空氣彈簧組主副囊皮不可避免地發生摩擦，如果囊皮外層膠的耐磨性能不足、摩擦系數較大，則囊皮極易因摩擦而發生破損。目前大多使用耐磨性較好的氯丁橡膠(cr)作為改善或并用膠種使用，但由于越來越嚴苛的使用工況，單氯丁橡膠耐磨性仍舊不夠，氣囊外層膠破裂的情況時有出現。

2、需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于對本技術的背景的理解，因此本發明的背景部分可以包含關于本發明的問題或環境的背景信息，而不一定是描述現有技術。因此，在背景技術部分中包含的內容并不是申請人對現有技術的承認。

技術實現思路

1、本發明的目的是克服現有技術中的一個或多個不足，提供一種改進的具有高耐磨性的主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物。

2、本發明同時還提供了一種上述具有高耐磨性的主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物的制備方法及其在制備主動式空氣彈簧用囊皮或主動式空氣彈簧中的應用。

3、本發明同時還提供了一種高耐磨、可有效地減少空氣壓縮過程中的噪音、無需使用聲學包、有效節約成本和可能量回收的主動式空氣彈簧。

4、為達到上述目的，本發明采用的一種技術方案是：

5、一種主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物，該膠料組合物的原料包括氯丁橡膠、助劑，所述助劑包括硫化劑，特別地，該助劑還包括耐磨組分，所述耐磨組分包括炭黑和聚乙烯粉末；其中，所述炭黑的碘吸收值為50-100mg/g，油吸收值為80-110ml/100g，比表面積為50-110m2/g，所述炭黑的添加量小于等于所述聚乙烯粉末的添加量。

6、根據本發明的一些優選方面，所述炭黑的碘吸收值為65-90mg/g，油吸收值為90-110ml/100g，比表面積為60-110m2/g。

7、進一步地，所述炭黑的碘吸收值為75-88mg/g，油吸收值為95-108ml/100g，比表面積為65-110m2/g。

8、本發明中，“碘吸收值”根據astm?d1510-24測定；

9、“油吸收值”根據astm?d2414-01測定；

10、“比表面積”根據astm?d6556-19a測定。

11、在本發明的一些實施方式中，所述炭黑的氧含量為0.5wt.%-1.0wt.%，氫含量為0.27wt.%-0.34wt.%。

12、根據本發明的一個具體方面，所述炭黑為炭黑n330。

13、根據本發明的一些優選方面，以重量百分含量計，所述耐磨組分的添加量為2.0wt.%-12.0wt.%。

14、進一步地，以重量百分含量計，所述耐磨組分的添加量為5.5wt.%-12.0wt.%。

15、在本發明的一些實施方式中，以重量百分含量計，所述耐磨組分的添加量可以為2.5wt.%、3.0wt.%、3.5wt.%、4.0wt.%、4.5wt.%、5.0wt.%、6.0wt.%、7.0wt.%、7.5wt.%、8.0wt.%、8.5wt.%、9.0wt.%?、9.5wt.%?、10.0wt.%?、10.5wt.%?、11.0wt.%等。

16、根據本發明的一些優選方面，所述炭黑與所述聚乙烯粉末的投料質量比為1∶1-10。

17、進一步地，所述炭黑與所述聚乙烯粉末的投料質量比為1∶1-5。

18、在本發明的一些實施方式中，所述炭黑與所述聚乙烯粉末的投料質量比可以為1∶1、1∶1.5、1∶2、1∶2.5、1∶3、1∶3.5、1∶4、1∶4.5、1∶5.5、1∶6、7∶1、1∶8、1∶9等。

19、根據本發明的一些優選方面，所述聚乙烯粉末的粒徑為20-150μm。

20、根據本發明的一些優選方面，所述聚乙烯粉末中的聚乙烯的重均分子量為300萬至800萬。

21、在本發明的一些實施方式中，以重量份數計，所述膠料組合物的原料包括：

22、氯丁橡膠??80-100份

23、硫化劑????1-5份

24、耐磨組分??4-20份。

25、在本發明的一些實施方式中，所述助劑還包括選自硫化促進劑、硬脂酸、炭黑n770、防老劑中的一種或多種的組合。

26、在本發明的一些實施方式中，所述硫化劑包括氧化鎂和氧化鋅，所述氧化鎂與所述氧化鋅的投料質量比為1∶1.1-3。

27、進一步地，所述氧化鎂與所述氧化鋅的投料質量比可以為1∶1.5、1∶1.8、1∶2、1∶2.2、1∶2.5等。

28、根據本發明的一些具體方面，以重量份數計，所述膠料組合物的原料包括：

29、氯丁橡膠??80-100份

30、硫化劑????1-5份

31、耐磨組分??4-20份

32、硬脂酸????0.5-3份

33、炭黑n770??60-80份

34、硫化促進劑0.1-1.5份

35、防老劑????2-8份。

36、進一步地，以重量份數計，所述膠料組合物的原料包括：

37、氯丁橡膠??85-95份

38、硫化劑????2-4份

39、耐磨組分??4-20份

40、硬脂酸????0.5-2份

41、炭黑n770??60-75份

42、硫化促進劑0.1-1.0份

43、防老劑????4-8份。

44、在本發明的一些實施方式中，所述硫化促進劑包括但不限于可以為促進劑na-22（中文名稱為：1,2-亞乙基硫脲或乙撐硫脲）。

45、在本發明的一些實施方式中，所述防老劑包括但不限于可以為防老劑dtpd、防老劑4010na、防老劑4020等。

46、本發明提供的又一技術方案：一種上述所述的主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物的制備方法，所述制備方法包括：

47、將氯丁橡膠、硬脂酸、炭黑n770、耐磨組分、防老劑進行混煉，混煉后排出膠料，降溫，然后加入開煉機中，加入硫化劑、硫化促進劑，薄通塑煉，得到主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物。

48、進一步地，所述混煉的溫度為60-80℃。根據本發明的一些具體方面，所述混煉的溫度為65-75℃。

49、在本發明的一些實施方式中，所述混煉在密煉機中進行，所述密煉機的轉速為50-100rpm，進一步可為60-80rpm。

50、進一步地，所述排出膠料的排膠溫度為100-150℃。

51、進一步地，所述開煉機內的溫度為60-80℃。

52、在本發明的一些實施方式中，所述的主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物的制備方法包括：

53、a、將稱重好的氯丁橡膠加入密煉機中混煉0.5-5min；

54、b、加入抗老化劑等小料混煉0.5-5min；

55、c、加入炭黑n770混煉0.5-5min；

56、d、加入耐磨組分混煉0.5-5min；

57、e、排膠溫度控制在100-150℃，停留0.5-5min后排出膠料，混煉完成；

58、f、待混煉膠料冷卻2-3h后，置于開煉機，并調節至最小輥距，加入硫化劑、硫化促進劑；

59、g、薄通多次（例如可以為2-3次等），下片冷卻。

60、本發明提供的又一技術方案：一種上述所述的主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物在制備主動式空氣彈簧用囊皮中的應用。

61、本發明提供的又一技術方案：一種主動式空氣彈簧用囊皮，所述主動式空氣彈簧用囊皮采用上述所述的主動式空氣彈簧用耐磨膠料組合物加工制成。

62、進一步地，所述加工包括硫化處理，所述硫化處理的溫度為160-170℃。

63、本發明同時提供的又一技術方案：一種主動式空氣彈簧，所述主動式空氣彈簧包括空簧本體、用于儲存壓力介質的介質罐、第一電磁閥，所述空簧本體包括空簧活塞、分別設于所述空簧活塞上的主囊皮和副囊皮，以及主腔、副腔，所述主腔通過所述第一電磁閥與所述介質罐連通；在所述副腔內充入的壓力介質的量變化時，所述副囊皮能夠發生形變并帶動所述主囊皮形變進而改變所述空簧本體的剛度，特別地：

64、所述主動式空氣彈簧還包括增壓閥和第二電磁閥；

65、所述增壓閥包括容腔、設置在所述容腔內的聯動活塞和復位件，所述聯動活塞將所述容腔分隔為在所述容腔內相互不連通的第一腔、第二腔、第三腔，所述聯動活塞能夠在所述容腔內發生位移并同時改變所述第一腔、所述第二腔、所述第三腔三者的容積；所述第一腔向所述介質罐單向輸送壓力介質，所述第二腔通過設置在所述容腔之外的單向閥向所述第一腔單向輸送壓力介質，所述第二腔還設置有用于補充壓力介質的入口，所述第三腔通過所述第二電磁閥與所述副腔連通；

66、所述第一腔、所述第二腔、所述第三腔中的一者或者二者或者三者設置有所述復位件，所述復位件用于使所述聯動活塞復位。

67、目前市面上的空氣懸架系統的一般組成部件有：空氣彈簧、空氣供給單元、儲氣罐介質罐、ecu等。空氣供給單元主要由空氣壓縮機、聲學包等部件組成。空氣壓縮機將空氣增壓后排入介質罐，介質罐向空氣彈簧提供高壓氣體以實現舉升，聲學包用于降低空氣壓縮機工作過程中產生的噪音。但現有的空氣懸架系統中的空氣壓縮機存在以下問題：1.組成零部件多、結構復雜；2.工作噪音大、需搭配聲學包使用，成本較高；本發明上述方案可以解決該些問題。

68、進一步地，所述主囊皮、所述副囊皮中的一者或者二者采用上述所述的主動式空氣彈簧用囊皮制成。

69、在本發明的一些實施方式中，所述主囊皮與所述空簧活塞外側壁之間形成所述主腔，所述副囊皮套設于所述空簧活塞的外側壁上，所述空簧活塞的側壁上開設有通孔，所述副囊皮與所述空簧活塞的外側壁之間以及所述空簧活塞內部通過所述通孔連通并形成所述副腔，所述主囊皮具有部分與所述副囊皮貼合。

70、根據本發明的一些優選且具體的方面，所述增壓閥還包括上閥體、與所述上閥體連通的下閥體；

71、所述聯動活塞包括周面與所述上閥體的內側壁密封連接且能夠在所述上閥體內上下移動的第一活塞、周面與所述下閥體的內側壁密封連接且能夠在所述下閥體內上下移動的第二活塞、連接于所述第一活塞和所述第二活塞之間使所述第一活塞和所述第二活塞聯動的聯動桿；

72、所述上閥體內形成位于所述第一活塞上方的所述第一腔，所述下閥體內分別形成所述第二腔、所述第三腔，所述第二腔位于所述第一活塞和所述第二活塞之間，所述第三腔位于所述第二活塞的下方。

73、在本發明的一些實施方式中，所述聯動活塞沿線性方向活動地設置。

74、在本發明的一些實施方式中，所述第一電磁閥能夠導通大氣。

75、在本發明的一些實施方式中，所述復位件為復位彈簧。

76、由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

77、本發明基于現有主動式空氣彈簧用膠料組合物存在的耐磨性較差等問題，發明人經過大量實驗研究，意外發現，采用具有獨特碘吸收值、油吸收值、比表面積的炭黑與聚乙烯粉末組合，可以實現出乎意料的高耐磨性等優異性能，大大地提高了主動空氣彈簧組外層膠之間的耐磨能力，降低了破損風險；經過進一步的機理研究，分析認為，應是獨特的碘吸收值、油吸收值、比表面積賦予了炭黑特定的表面化學組成及其特定的結構形態，當與聚乙烯粉末組合并進入摩擦表面的微細間隙之后，起到了足夠的降低摩擦系數的作用，提高了囊皮的耐摩擦性能。

78、此外，本發明同時提供的改進式主動式空氣彈簧，其采用了本發明的上述高耐磨膠料組合物，大大地提高了使用壽命，降低了囊皮破損的風險，而且通過對結構進行改進，同時還賦予了主動式空氣彈簧可在沒有空氣壓縮機的情況下實現補氣、舉升、降低車身高度的功能，實現空簧本體高度以及剛度的迅速調整和能量回收，無需空氣壓縮機，有效地減少空氣壓縮過程中的噪音，無需使用聲學包，有效節約成本。