一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣EPDM材料及其制備方法和應用與流程
一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料及其制備方法和應用
技術領域
1.本發明屬于橡膠領域，具體涉及一種三元乙丙橡膠，尤其是一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料及其制備方法和應用。
背景技術：
2.汽車用橡膠零部件對汽車的防振、減噪、提高車輛的行駛穩定性和乘坐舒適性等起著很大作用。汽車的通用橡膠材料用量比較大，但隨著近年來發動機趨于大功率、小型化方向發展，發動機周圍的環境溫度升高，排氣控制法規要求更加嚴格，加之含醇燃料的使用，迫使橡膠零部件提高耐熱、耐寒、耐油、耐老化等各項性能。所以，高性能特種合成橡膠的用量不斷增加，汽車是這些特種合成橡膠的主要市場。因此，汽車用橡膠的膠種將向具有優良性能的特種膠方向發展。
3.由于汽車速度提高導致發動機室溫升高，汽車配件的環境溫度通常要達到150℃甚至180℃以上，因此目前主要通過為發動機提供冷源的冷卻系統來確保發動機溫度不至于過高，進而不會對汽車上一些不耐高溫的零配件造成影響。電子水泵為冷卻液在冷卻系統的循環提供動力，以提高冷卻系統的冷卻效率。電子水泵一般通過電子水泵支架固定在整車上，具體來說就是，電子水泵支架固定在車輛上，電子水泵固定在電子水泵支架上。電動汽車通常有兩個甚至更多的電子水泵，電子水泵是整個冷卻系統的動力來源，現有電動汽車的動力電池、驅動電機等均需要靠水泵帶動冷卻液進行循環冷卻。可見，電子水泵及其支架對汽車領域的重要性。盡管冷卻系統會為發動機帶走大部分熱量，但發動機周圍溫度仍顯著高于常溫，因此對發動機周邊的零配件材質的耐高溫性等性能要求非常嚴格。如何獲得能夠長期在更高溫度環境中使用的汽車電子水泵發動機艙用支架成為產業關注的焦點。此外，汽車在使用中，不僅會有高溫，更會有在低溫下碰撞等情況的頻發，所以對于汽車電池包冷卻電子水泵支架用材料也提出了更高的要求。
4.現有的橡膠密封件在高溫、低溫、大溫差、腐蝕介質及長壽命等工況下,其密封性能很難令人滿意，研究出高性能的混煉膠成為目前國內橡膠業發展的趨勢。
5.現有技術中，公開號為cn102775686a的專利公開了一種硅橡膠/三元乙丙橡膠共混料及加工方法，硅橡膠/三元乙丙橡膠共混料，含有硅橡膠生膠、三元乙丙橡膠生膠、二苯甲烷雙馬來酰亞胺和有機過氧化物硫化劑；其中以硅橡膠生膠和三元乙丙橡膠生膠的總質量為100份，二苯甲烷雙馬來酰亞胺的質量份數為0.1～5.0份，有機過氧化物硫化劑的質量份數為0.5～5.0份。該文件中對高低溫以及擊穿和絕緣等性能未進行改善和說明。
6.因此，開發一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料具有重要的研究意義和經濟價值。
技術實現要素：
7.本發明的目的在于克服現有技術中epdm材料的耐高低溫、耐擊穿以及絕緣性能不
足的問題，提供一種同時具備以上性能的復合材料。本發明提供的一種電子水泵支架用epdm材料可同時實現耐高低溫、耐擊穿和絕緣，具有廣泛的應用前景。
8.本發明的另一目的在于提供上述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料的制備方法。
9.本發明的另一目的在于提供上述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料在汽車領域的應用。
10.為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：
11.一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，包括如下重量份數的組分：epdm(三元乙丙橡膠)：60～90份；針狀碳酸鈣：20～70份；二氧化硅：5～20份；引發劑1～3份；抗氧劑：0.5～1份，所述抗氧劑為主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168的復合抗氧劑。
12.本發明通過在配方中添加特定含量特定規格的針狀碳酸鈣以提高epdm材料的耐擊穿電壓值，以實現高耐電壓值，最終制得的epdm材料具有良好機械性能的同時，具有高的耐電壓擊穿性能以及絕緣性。
13.本發明通過采用復合抗氧劑以進一步提高epdm材料的高溫性能。
14.優選地，按照每份epdm的重量為100％計，所述epdm包括如下質量百分比的組分：乙烯含量為45％～70％，丙烯含量為25％～50％，亞乙基-降冰片烯含量4％～5％。
15.優選地，所述針狀碳酸鈣的平均直徑為0.5～2μm，平均長度為25～35μm。
16.更優選地，所述針狀碳酸鈣直徑分布為0.5-2μm的質量占比為50％～70％，所述針狀碳酸鈣長度分布為25～35μm的質量占比為80％～90％。
17.優選地，所述二氧化硅的平均粒徑為20～80nm。
18.優選地，所述引發劑為過氧化物類，其本身不參與交聯，主要起引發作用，進一步優選為taic。
19.所述抗氧劑中主抗氧劑為受阻酚類抗氧劑，如抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑1024、抗氧劑1098。輔抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑，如抗氧劑168、抗氧劑626、抗氧劑tp80。
20.優選地，抗氧劑為主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168的復合抗氧劑。
21.更優選地，復合抗氧劑為主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168的質量比為5～10：1。
22.上述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料的制備方法，包括如下步驟：
23.1)、依次將epdm、二氧化硅、針狀碳酸鈣、抗氧劑按重量份投入高混機中混合，常溫混合2～4min；
24.2)、將混合好的物料加入雙螺桿擠出機，經擠出拉條、水槽冷卻、風干、造粒，制得半成品；
25.3)、將所得半成品粒料，與對應重量份的引發劑加入高混機中，混合1～2min；
26.4)、將混合好的粒料加入雙螺桿擠出機，經擠出拉條、水槽冷卻、風干、造粒，制得成品。
27.其中雙螺桿擠出機的長徑比為1:38～50。
28.一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料在汽車領域中的應用。
29.與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
30.通過在配方中添加特定含量特定規格的針狀碳酸鈣以及使用復合抗氧劑以提高
epdm材料的耐擊穿電壓值，以實現高耐電壓值，最終制得的epdm材料具有良好機械性能的同時，具有高的耐電壓擊穿性能及絕緣性，同時具有良好的高低溫性能。
31.綜上所述，本發明具有以下有益效果：
32.具備良好的耐高低溫性能、耐擊穿性以及良好的電絕緣性，且力學性能和外觀均良好，滿足實際生產的需求。
具體實施方式
33.下面結合實施例進一步闡述本發明。這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。下例實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照本領域常規條件或按照制造廠商建議的條件；所使用的原料、試劑等，如無特殊說明，均為可從常規市場等商業途徑得到的原料和試劑。本領域的技術人員在本發明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬于本發明所要求保護的范圍。
34.本發明各實施例及對比例選用的部分試劑說明如下：
35.三元乙丙橡膠epdm 1：乙烯含量為50％，丙烯含量為30％，亞乙基-降冰片烯含量5％，市售；
36.三元乙丙橡膠epdm 2：乙烯含量為30％，丙烯含量為20％，亞乙基-降冰片烯含量3％，市售；
37.二氧化硅1：平均粒徑為60nm，市售；
38.二氧化硅2：平均粒徑為260nm，市售；
39.針狀碳酸鈣均市售，具體規格如下；
40.針狀碳酸鈣1：平均直徑為1μm，平均長度為30μm；直徑分布為0.5-2μm的質量占比為50％以及長度分布為25～35μm的質量占比為80％；
41.針狀碳酸鈣2：平均直徑為1μm，平均長度為30μm；直徑分布為0.5-2μm的質量占比為70％以及長度分布為25～35μm的質量占比為90％；
42.針狀碳酸鈣3：平均直徑為1μm，平均長度為30μm；直徑分布為0.5-2μm的質量占比為40％以及長度分布為25～35μm的質量占比為70％；
43.針狀碳酸鈣4：平均直徑為3μm，平均長度為40μm；
44.受阻酚類抗氧劑：1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]酯)，德國巴斯夫公司；
[0045]
亞磷酸酯類抗氧劑：168(三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)，德國巴斯夫公司：
[0046]
引發劑：taic，市售。
[0047]
本發明各實施例及對比例的一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料進行如下測試：
[0048]
介電常數：gb/t 12636微波介質基片復介電常數帶狀線測試方法
[0049]
擊穿強度：iec 60243-1electric strength of insulating materials-test method-part 1:test at power frequencies
[0050]
低溫脆性：gb/t 15256-2014硫化橡膠或熱塑性橡膠低溫脆性的測定(多試樣法)
[0051]
熱變形溫度：gb/t 1634.1-2019塑料負荷變形溫度的測定第1部分：通用試驗方法
[0052]
本發明各實施例及對比例按照以下步驟進行制備：
[0053]
1)、依次將epdm、二氧化硅、針狀碳酸鈣、抗氧劑按重量份投入高混機中混合，常溫混合2～4min；
[0054]
2)、將混合好的物料加入雙螺桿擠出機，經擠出拉條、水槽冷卻、風干、造粒，制得半成品；
[0055]
3)、將所得半成品粒料，與對應重量份的引發劑加入高混機中，混合1～2min；
[0056]
4)、將混合好的粒料加入雙螺桿擠出機，經擠出拉條、水槽冷卻、風干、造粒，制得一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料。
[0057]
實施例1～8和對比例1～3
[0058]
表1實施例1～8的配方(重量份)及測試數據
[0059][0060][0061]
表2對比例1-3的配方(重量份)及測試數據
[0062][0063]
由上述測試結果可知，從實施例1、2、4可以看出，采用配方組分制備的支架材料具備良好的綜合性能。從實施例1和3可以看出，采用非優選的二氧化硅，材料的綜合性能有所下降，但是較之對比例仍有較大的提升，仍舊能夠滿足實際生產的需要。從實施例1和5可以看出，采用復合抗氧劑時，主輔抗氧劑的重量份數比不在優選范圍內時，制備的材料其主要是熱變形溫度略微有所下降，從120℃下降為112℃。從實施例6可以看出，采用其他種類的epdm對于實現產品整體的效果有一定的影響。
[0064]
從實施例7可以看出，采用的針狀碳酸鈣直徑分布占比和長度分布占比不在優選范圍內時，以及從實施例8可以看出，采用的針狀碳酸鈣平均直徑和平均長度不在優選范圍內時，對于材料的介電常數和擊穿常數有一定的影響，但對于高低溫性能沒有太大的影響。
[0065]
從實施例1和對比例1和2可以看出，采用單一的抗氧劑(只采用抗氧劑1010或者抗氧劑168)對于產品的熱變形溫度有較大的影響，下降20％左右。
[0066]
從實施例1和對比例3可以看出，當不添加針狀碳酸鈣時，產品的整體性能均有較大的下降，無法滿足實際生產的需要。
[0067]
本領域的普通技術人員將會意識到，這里的實施例是為了幫助讀者理解本發明的原理，應被理解為本發明的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領域的普通技術人員可以根據本發明公開的這些技術啟示做出各種不脫離本發明實質的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發明的保護范圍內。
技術特征：
1.一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，包括如下重量份數的組分：epdm：60～90份；針狀碳酸鈣：20～70份；二氧化硅：5～20份；引發劑1～3份；抗氧劑：0.5～1份，所述抗氧劑為主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168的復合抗氧劑。2.根據權利要求1所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，按照每份epdm的重量為100%計，所述epdm包括如下質量百分比的組分：乙烯含量為45％～70％，丙烯含量為25％～50％，亞乙基-降冰片烯含量4％～5％。3.根據權利要求1所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，所述針狀碳酸鈣的平均直徑為0.5～2μm，平均長度為25～35μm。4.根據權利要求3所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，所述針狀碳酸鈣直徑分布為0.5-2μm的質量占比為50％～70％，所述針狀碳酸鈣長度分布為25～35μm的質量占比為80％～90％。5.根據權利要求1所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，所述二氧化硅的平均粒徑為20～80nm。6.根據權利要求1所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，所述引發劑為過氧化物類引發劑。7.根據權利要求6所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，所述過氧化物類引發劑為taic。8.根據權利要求1所述一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料，其特征在于，所述復合抗氧劑中主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168的重量份數比為5～10：1。9.一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)、依次將epdm、二氧化硅、針狀碳酸鈣、抗氧劑按重量份投入高混機中混合，常溫混合2～4min；2)、將混合好的物料加入雙螺桿擠出機，經擠出拉條、水槽冷卻、風干、造粒，制得半成品；3)、將所得半成品粒料，與對應重量份的引發劑加入高混機中，混合1～2min；4)、將混合好的粒料加入雙螺桿擠出機，經擠出拉條、水槽冷卻、風干、造粒，制得一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料。10.一種電子水泵支架用耐高低溫、耐擊穿的絕緣epdm材料在汽車領域的應用。
技術總結
本發明公開了一種耐高低溫、耐擊穿的絕緣EPDM材料，耐高低溫、耐擊穿的絕緣EPDM材料各組份重量份如下：EPDM：60～90份；針狀碳酸鈣：20～70份；二氧化硅：5～20份；引發劑1～3份；抗氧劑：0.5～1份，所述抗氧劑為主抗氧劑1010和輔助抗氧劑168的復合抗氧劑。本發明通過在配方中添加特定含量特定規格的針狀碳酸鈣以及采用復合抗氧劑，得到的耐高低溫、耐擊穿的絕緣EPDM材料具有良好的耐擊穿性和絕緣性，并且具有優異的耐高低溫性能。具有優異的耐高低溫性能。
