一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘EPDM材料及其制备方法和应用与流程
一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于橡胶领域，具体涉及一种三元乙丙橡胶，尤其是一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料及其制备方法和应用。
背景技术：
2.汽车用橡胶零部件对汽车的防振、减噪、提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性等起着很大作用。汽车的通用橡胶材料用量比较大，但随着近年来发动机趋于大功率、小型化方向发展，发动机周围的环境温度升高，排气控制法规要求更加严格，加之含醇燃料的使用，迫使橡胶零部件提高耐热、耐寒、耐油、耐老化等各项性能。所以，高性能特种合成橡胶的用量不断增加，汽车是这些特种合成橡胶的主要市场。因此，汽车用橡胶的胶种将向具有优良性能的特种胶方向发展。
3.由于汽车速度提高导致发动机室温升高，汽车配件的环境温度通常要达到150℃甚至180℃以上，因此目前主要通过为发动机提供冷源的冷却系统来确保发动机温度不至于过高，进而不会对汽车上一些不耐高温的零配件造成影响。电子水泵为冷却液在冷却系统的循环提供动力，以提高冷却系统的冷却效率。电子水泵一般通过电子水泵支架固定在整车上，具体来说就是，电子水泵支架固定在车辆上，电子水泵固定在电子水泵支架上。电动汽车通常有两个甚至更多的电子水泵，电子水泵是整个冷却系统的动力来源，现有电动汽车的动力电池、驱动电机等均需要靠水泵带动冷却液进行循环冷却。可见，电子水泵及其支架对汽车领域的重要性。尽管冷却系统会为发动机带走大部分热量，但发动机周围温度仍显著高于常温，因此对发动机周边的零配件材质的耐高温性等性能要求非常严格。如何获得能够长期在更高温度环境中使用的汽车电子水泵发动机舱用支架成为产业关注的焦点。此外，汽车在使用中，不仅会有高温，更会有在低温下碰撞等情况的频发，所以对于汽车电池包冷却电子水泵支架用材料也提出了更高的要求。
4.现有的橡胶密封件在高温、低温、大温差、腐蚀介质及长寿命等工况下,其密封性能很难令人满意，研究出高性能的混炼胶成为目前国内橡胶业发展的趋势。
5.现有技术中，公开号为cn102775686a的专利公开了一种硅橡胶/三元乙丙橡胶共混料及加工方法，硅橡胶/三元乙丙橡胶共混料，含有硅橡胶生胶、三元乙丙橡胶生胶、二苯甲烷双马来酰亚胺和有机过氧化物硫化剂；其中以硅橡胶生胶和三元乙丙橡胶生胶的总质量为100份，二苯甲烷双马来酰亚胺的质量份数为0.1～5.0份，有机过氧化物硫化剂的质量份数为0.5～5.0份。该文件中对高低温以及击穿和绝缘等性能未进行改善和说明。
6.因此，开发一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料具有重要的研究意义和经济价值。
技术实现要素：
7.本发明的目的在于克服现有技术中epdm材料的耐高低温、耐击穿以及绝缘性能不
足的问题，提供一种同时具备以上性能的复合材料。本发明提供的一种电子水泵支架用epdm材料可同时实现耐高低温、耐击穿和绝缘，具有广泛的应用前景。
8.本发明的另一目的在于提供上述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料的制备方法。
9.本发明的另一目的在于提供上述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料在汽车领域的应用。
10.为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
11.一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，包括如下重量份数的组分：epdm(三元乙丙橡胶)：60～90份；针状碳酸钙：20～70份；二氧化硅：5～20份；引发剂1～3份；抗氧剂：0.5～1份，所述抗氧剂为主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的复合抗氧剂。
12.本发明通过在配方中添加特定含量特定规格的针状碳酸钙以提高epdm材料的耐击穿电压值，以实现高耐电压值，最终制得的epdm材料具有良好机械性能的同时，具有高的耐电压击穿性能以及绝缘性。
13.本发明通过采用复合抗氧剂以进一步提高epdm材料的高温性能。
14.优选地，按照每份epdm的重量为100％计，所述epdm包括如下质量百分比的组分：乙烯含量为45％～70％，丙烯含量为25％～50％，亚乙基-降冰片烯含量4％～5％。
15.优选地，所述针状碳酸钙的平均直径为0.5～2μm，平均长度为25～35μm。
16.更优选地，所述针状碳酸钙直径分布为0.5-2μm的质量占比为50％～70％，所述针状碳酸钙长度分布为25～35μm的质量占比为80％～90％。
17.优选地，所述二氧化硅的平均粒径为20～80nm。
18.优选地，所述引发剂为过氧化物类，其本身不参与交联，主要起引发作用，进一步优选为taic。
19.所述抗氧剂中主抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，如抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂1024、抗氧剂1098。辅抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂，如抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂tp80。
20.优选地，抗氧剂为主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的复合抗氧剂。
21.更优选地，复合抗氧剂为主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的质量比为5～10：1。
22.上述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料的制备方法，包括如下步骤：
23.1)、依次将epdm、二氧化硅、针状碳酸钙、抗氧剂按重量份投入高混机中混合，常温混合2～4min；
24.2)、将混合好的物料加入双螺杆挤出机，经挤出拉条、水槽冷却、风干、造粒，制得半成品；
25.3)、将所得半成品粒料，与对应重量份的引发剂加入高混机中，混合1～2min；
26.4)、将混合好的粒料加入双螺杆挤出机，经挤出拉条、水槽冷却、风干、造粒，制得成品。
27.其中双螺杆挤出机的长径比为1:38～50。
28.一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料在汽车领域中的应用。
29.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
30.通过在配方中添加特定含量特定规格的针状碳酸钙以及使用复合抗氧剂以提高
epdm材料的耐击穿电压值，以实现高耐电压值，最终制得的epdm材料具有良好机械性能的同时，具有高的耐电压击穿性能及绝缘性，同时具有良好的高低温性能。
31.综上所述，本发明具有以下有益效果：
32.具备良好的耐高低温性能、耐击穿性以及良好的电绝缘性，且力学性能和外观均良好，满足实际生产的需求。
具体实施方式
33.下面结合实施例进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
34.本发明各实施例及对比例选用的部分试剂说明如下：
35.三元乙丙橡胶epdm 1：乙烯含量为50％，丙烯含量为30％，亚乙基-降冰片烯含量5％，市售；
36.三元乙丙橡胶epdm 2：乙烯含量为30％，丙烯含量为20％，亚乙基-降冰片烯含量3％，市售；
37.二氧化硅1：平均粒径为60nm，市售；
38.二氧化硅2：平均粒径为260nm，市售；
39.针状碳酸钙均市售，具体规格如下；
40.针状碳酸钙1：平均直径为1μm，平均长度为30μm；直径分布为0.5-2μm的质量占比为50％以及长度分布为25～35μm的质量占比为80％；
41.针状碳酸钙2：平均直径为1μm，平均长度为30μm；直径分布为0.5-2μm的质量占比为70％以及长度分布为25～35μm的质量占比为90％；
42.针状碳酸钙3：平均直径为1μm，平均长度为30μm；直径分布为0.5-2μm的质量占比为40％以及长度分布为25～35μm的质量占比为70％；
43.针状碳酸钙4：平均直径为3μm，平均长度为40μm；
44.受阻酚类抗氧剂：1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]酯)，德国巴斯夫公司；
[0045]
亚磷酸酯类抗氧剂：168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)，德国巴斯夫公司：
[0046]
引发剂：taic，市售。
[0047]
本发明各实施例及对比例的一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料进行如下测试：
[0048]
介电常数：gb/t 12636微波介质基片复介电常数带状线测试方法
[0049]
击穿强度：iec 60243-1electric strength of insulating materials-test method-part 1:test at power frequencies
[0050]
低温脆性：gb/t 15256-2014硫化橡胶或热塑性橡胶低温脆性的测定(多试样法)
[0051]
热变形温度：gb/t 1634.1-2019塑料负荷变形温度的测定第1部分：通用试验方法
[0052]
本发明各实施例及对比例按照以下步骤进行制备：
[0053]
1)、依次将epdm、二氧化硅、针状碳酸钙、抗氧剂按重量份投入高混机中混合，常温混合2～4min；
[0054]
2)、将混合好的物料加入双螺杆挤出机，经挤出拉条、水槽冷却、风干、造粒，制得半成品；
[0055]
3)、将所得半成品粒料，与对应重量份的引发剂加入高混机中，混合1～2min；
[0056]
4)、将混合好的粒料加入双螺杆挤出机，经挤出拉条、水槽冷却、风干、造粒，制得一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料。
[0057]
实施例1～8和对比例1～3
[0058]
表1实施例1～8的配方(重量份)及测试数据
[0059][0060][0061]
表2对比例1-3的配方(重量份)及测试数据
[0062][0063]
由上述测试结果可知，从实施例1、2、4可以看出，采用配方组分制备的支架材料具备良好的综合性能。从实施例1和3可以看出，采用非优选的二氧化硅，材料的综合性能有所下降，但是较之对比例仍有较大的提升，仍旧能够满足实际生产的需要。从实施例1和5可以看出，采用复合抗氧剂时，主辅抗氧剂的重量份数比不在优选范围内时，制备的材料其主要是热变形温度略微有所下降，从120℃下降为112℃。从实施例6可以看出，采用其他种类的epdm对于实现产品整体的效果有一定的影响。
[0064]
从实施例7可以看出，采用的针状碳酸钙直径分布占比和长度分布占比不在优选范围内时，以及从实施例8可以看出，采用的针状碳酸钙平均直径和平均长度不在优选范围内时，对于材料的介电常数和击穿常数有一定的影响，但对于高低温性能没有太大的影响。
[0065]
从实施例1和对比例1和2可以看出，采用单一的抗氧剂(只采用抗氧剂1010或者抗氧剂168)对于产品的热变形温度有较大的影响，下降20％左右。
[0066]
从实施例1和对比例3可以看出，当不添加针状碳酸钙时，产品的整体性能均有较大的下降，无法满足实际生产的需要。
[0067]
本领域的普通技术人员将会意识到，这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
技术特征：
1.一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：epdm：60～90份；针状碳酸钙：20～70份；二氧化硅：5～20份；引发剂1～3份；抗氧剂：0.5～1份，所述抗氧剂为主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的复合抗氧剂。2.根据权利要求1所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，按照每份epdm的重量为100%计，所述epdm包括如下质量百分比的组分：乙烯含量为45％～70％，丙烯含量为25％～50％，亚乙基-降冰片烯含量4％～5％。3.根据权利要求1所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，所述针状碳酸钙的平均直径为0.5～2μm，平均长度为25～35μm。4.根据权利要求3所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，所述针状碳酸钙直径分布为0.5-2μm的质量占比为50％～70％，所述针状碳酸钙长度分布为25～35μm的质量占比为80％～90％。5.根据权利要求1所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，所述二氧化硅的平均粒径为20～80nm。6.根据权利要求1所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，所述引发剂为过氧化物类引发剂。7.根据权利要求6所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，所述过氧化物类引发剂为taic。8.根据权利要求1所述一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料，其特征在于，所述复合抗氧剂中主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的重量份数比为5～10：1。9.一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、依次将epdm、二氧化硅、针状碳酸钙、抗氧剂按重量份投入高混机中混合，常温混合2～4min；2)、将混合好的物料加入双螺杆挤出机，经挤出拉条、水槽冷却、风干、造粒，制得半成品；3)、将所得半成品粒料，与对应重量份的引发剂加入高混机中，混合1～2min；4)、将混合好的粒料加入双螺杆挤出机，经挤出拉条、水槽冷却、风干、造粒，制得一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料。10.一种电子水泵支架用耐高低温、耐击穿的绝缘epdm材料在汽车领域的应用。
技术总结
本发明公开了一种耐高低温、耐击穿的绝缘EPDM材料，耐高低温、耐击穿的绝缘EPDM材料各组份重量份如下：EPDM：60～90份；针状碳酸钙：20～70份；二氧化硅：5～20份；引发剂1～3份；抗氧剂：0.5～1份，所述抗氧剂为主抗氧剂1010和辅助抗氧剂168的复合抗氧剂。本发明通过在配方中添加特定含量特定规格的针状碳酸钙以及采用复合抗氧剂，得到的耐高低温、耐击穿的绝缘EPDM材料具有良好的耐击穿性和绝缘性，并且具有优异的耐高低温性能。具有优异的耐高低温性能。
