專利名稱：一種基于丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子阻尼材料領(lǐng)域。具體地說，涉及一種基于丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，振動和噪聲出現(xiàn)的頻率和場所越來越多，振動、沖擊、噪聲對社會生產(chǎn)和社會生活產(chǎn)生了嚴重的危害，振動、噪聲污染已成為與水污染和大氣污染相提并論的世界三大環(huán)境污染之一。因此，減振降噪是當前環(huán)境保護迫切需要解決的重要問題之一，而采用高阻尼結(jié)構(gòu)材料是解決上述問題的一種有效手段。聚合物具有粘彈性，特別是在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi)，由分子鏈運動產(chǎn)生內(nèi)摩擦，將吸收的機械能和聲能轉(zhuǎn)化為熱能耗散。所呈現(xiàn)出的高阻尼性使其特別適合用作阻尼材料，起到減振降噪的目的，被廣泛的應(yīng)用于宇航事業(yè)，交通運輸、機械設(shè)備、建筑工程及日常生活等各個領(lǐng)域。例如:在重載與高速的雙重運輸強度作用下，橋梁阻尼墊板要有足夠的剛度和強度，才能抵御車輛對橋梁的破壞作用，確保車輛高速運行下的平穩(wěn)安全。由于橡膠墊板的高彈性，能夠提供軌道結(jié)構(gòu)中所必需的緩沖、減振、絕緣等功能，從而成為鐵路軌道中重要的部件高分子材料作為阻尼材料的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)較狹窄，有效的阻尼溫域往往只有20 30°C，而實際應(yīng)用至少需要60 80°C的溫域。為了得到性能優(yōu)異的高分子阻尼材料，即在寬廣的溫度范圍內(nèi)具有較高的阻尼值，前人主要從兩個方面進行了設(shè)計。一方面，從高分子材料基體的角度出發(fā)，選擇具有相對高阻尼的聚合物，并采用不同聚合物的共混、接枝或嵌段共聚和互穿網(wǎng)絡(luò)體系的方法。另一方面，加入有效的添加劑對聚合物基體進行改性，如填料、增塑劑、增粘樹脂和能與基體形成氫鍵雜化體系的有機小分子等作為阻尼賦予劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服天然橡膠tan δ峰值較低，溫域范圍較窄的缺陷，提供一種性能更優(yōu)異的寬溫域的實用阻尼材料，通過加入丁基橡膠(3745，美國埃默森公司)及其它助劑來提高材料的阻尼性能，在保證較好力學性能的同時大幅度改善了材料的阻尼性能，拓寬溫域范圍，同時制備方法工藝簡單，使其能夠用于生產(chǎn)中。本發(fā)明的另一目的是提供一種基于丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料的制備方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種基于丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料，通過共混、壓片制得，所述阻尼材料的組分及質(zhì)量份數(shù)如下:天然橡膠50 100
丁基橡膠25 200
石油樹脂35 70
炭黑70
助劑2 10
硫化劑2 10其中，所述的丁基橡膠是美國埃默森公司生產(chǎn)的、牌號為3745的丁基橡膠，所述的石油樹脂為C9石油樹脂和C5石油樹脂中的一種或兩種，所述的炭黑為N339和N220的一種或兩種，所述的助劑為防老劑和促進劑，其中，所述的促進劑為促進劑CZ、促進劑DM、促進劑TMTD中的一種或多種，其中，所述的防老劑為防老劑A、防老劑BLE、防老劑4010NA中的一種或多種，其中，所述的硫化劑為硫磺。上述炭黑N339和N220，促進劑CZ、促進劑DM、促進劑TMTD、防老劑A、防老劑BLE、防老劑4010NA均為市售產(chǎn)品。其中:炭黑是由山東省章丘市永振炭黑設(shè)備廠生產(chǎn)，N339和N220為炭黑的牌號，促進 劑由上海成錦化工有限公司生產(chǎn)，CZ、DM、TMTD為促進劑的牌號；防老劑由廣州東新化工有限公司生產(chǎn)，A、BLE、4010NA為防老劑的牌號。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料的制備方法，包括步驟如下:(I)將促進劑、防老劑、硫化劑在60 100°C下真空干燥2 10小時，除去其中的水分，(2)用雙輥開煉機在室溫下將天然橡膠、C9石油樹脂、促進劑、防老劑以及炭黑進行混煉，再將丁基橡膠、硫化劑加入混煉均勻成片。(3)出片后，用25噸平板硫化儀在100 200°C，5 IOMPa下熱壓I IOmin成型得到片狀的所述材料。采用動態(tài)力學分析儀(DMA)對阻尼材料進行動態(tài)力學分析。測試條件:頻率llhz，溫度-100°c 200°C，升溫速率3°C / min，采用拉伸夾具。本發(fā)明的丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料成型后所得制品拉伸強度為15 30MPa，tan δ >0.3的溫域范圍為_50°C 50°C，損耗阻尼因子峰值為0.6 2。有益效果本發(fā)明通過加入丁基橡膠顯著改善了天然橡膠的阻尼性能，同時保證了較好力學性能，從而獲得了一種性能更優(yōu)異的寬溫域的實用阻尼材料。由于丁基橡膠的加工性能很好，制備方法工藝簡單，更適合于產(chǎn)業(yè)化。本發(fā)明的丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料具有力學性能好，溫域范圍廣，阻尼性能好，工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點，可用于橋梁阻尼橡膠墊板等阻尼材料中。


圖1是NR/IIR=100/0動態(tài)力學測試分析譜圖2是NR/IIR=100/75動態(tài)力學測試分析譜圖；圖3是NR/IIR=100/100動態(tài)力學測試分析譜圖；圖4是NR/IIR=100/200動態(tài)力學測試分析譜圖；圖1 4中:橫軸表示溫度，縱軸表示損耗因子(tan δ )，tan δ =E" /E'，Ε' —儲能模量，Ε” 一損耗模量。
具體實施例方式本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例進行詳細說明，但所述實施例僅用于本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。對比例將天然橡膠100g、C9石油樹脂70g、防老劑Alg、防老劑4010NAlg、促進劑CZ0.5g、促進劑TMTD0.5g、炭黑N33940g、N22030g于室溫下在雙輥開煉機進行混煉，待膠料混合均勻后再將硫磺2g加入混煉均勻，薄通并打三角包10次后，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時待用。將膠料在25噸平板硫化機上于溫度160°C、壓力IOMPa下模壓20min制得2mm厚樣片進行動態(tài)力學性能測試和拉伸性能測試。由圖1可看出，該材料的損耗阻尼因子峰值為
0.38，峰值位于-15°C;損耗因子大于0.3的溫度范圍是-33 27°C。拉伸強度為16.5Mpa。實施例1將天然橡膠100g、C9石油樹脂70g、防老劑Alg、防老劑4010NAlg、促進劑CZ0.5g、促進劑TMTD0.5g、炭黑N33940g、N22030g于室溫下在雙輥開煉機進行混煉，待膠料混合均勻后再將丁基橡膠75g、硫磺3g加入混煉均勻，`薄通并打三角包10次后，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時待用。將膠料在25噸平板硫化機上于溫度160°C、壓力IOMPa下模壓20min制得2mm厚樣片進行動態(tài)力學性能測試和拉伸性能測試。由圖2可看出，該材料的損耗阻尼因子峰值為0.65，峰值位于-13°C ;損耗因子大于0.3的溫度范圍是-45 50°C。拉伸強度為9.3Mpa。實施例2將天然橡膠100g、C9石油樹脂70g、防老劑Alg、防老劑4010NAlg、促進劑CZ0.5g、促進劑TMTD0.5g、炭黑N33940g、N22030g于室溫下在雙輥開煉機進行混煉，待膠料混合均勻后再將丁基橡膠100g、硫磺4g加入混煉均勻，薄通并打三角包10次后，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時待用。將膠料在25噸平板硫化機上于溫度160°C、壓力IOMPa下模壓20min制得2_厚樣片進行動態(tài)力學性能測試和拉伸性能測試。由圖3可看出，該材料的損耗阻尼因子峰值為0.75，峰值位于-10°C ;損耗因子大于0.3的溫度范圍是-50 41°C。拉伸強度為12.8Mp。實施例3將天然橡膠100g、C9石油樹脂70g、防老劑Alg、防老劑4010NAlg、促進劑CZ0.5g、促進劑TMTD0.5g、炭黑N33940g、N22030g于室溫下在雙輥開煉機進行混煉，待膠料混合均勻后再將丁基橡膠200g、硫磺6g加入混煉均勻，薄通并打三角包10次后，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時待用。將膠料在25噸平板硫化機上于溫度160°C、壓力IOMPa下模壓20min制得2_厚樣片進行動態(tài)力學性能測試和拉伸性能測試。由圖4可看出，該材料的損耗阻尼因子峰值為0.85，峰值位于-6°C ;損耗因子大于0.3的溫度范圍是-47 46°C。拉伸強度 為 ο.6Mp。
權(quán)利要求
1.一種基于丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料，通過共混、壓片制得，其特征在于，所述阻尼材料的組分及質(zhì)量份數(shù)如下:天然橡膠50 100丁基橡膠25 200石油樹脂35 70炭黑35 70助劑2 10硫化劑2 10 其中，所述的丁基橡膠是美國埃默森公司生產(chǎn)的、牌號為3745的丁基橡膠； 所述的石油樹脂為C9石油樹脂和C5石油樹脂中的一種或兩種； 所述的炭黑為N339和N220的一種或兩種； 所述的助劑為防老劑和促進劑，促進劑為促進劑CZ、促進劑DM、促進劑TMTD中的一種或多種，防老劑為防老劑A、防老劑BLE、防老劑4010NA中的一種或多種； 所述的硫化劑為硫磺。
2.如權(quán)利要求1所述的阻尼材料的制備方法，其特征在于，所述的方法包括步驟如下: (1)將促進劑、防老齊U、硫化劑在60 100°C下真空干燥2 10小時，除去其中的水分， (2)用雙輥開煉機在20 30°C下將天然橡膠、C9石油樹脂、促進劑、防老劑以及炭黑進行混煉，再將丁基橡膠、硫化劑加入混煉均勻成片， (3)出片后，用25噸平板硫化儀在100 200°C，5 IOMPa下熱壓I IOmin成型得到片狀的所述材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于丁基橡膠和天然橡膠共混的阻尼材料及其制備方法。該復合材料由天然橡膠、丁基橡膠、石油樹脂、炭黑、促進劑、助劑組成，該阻尼材料由以下步驟制得首先將天然橡膠50-100份、石油樹脂35-70份、助劑2-10份以及炭黑35-70份進行混煉，再將丁基橡膠0-200份、硫化劑2-10份加入混煉均勻成片；最后將得到的膠料在5-10MPa，100-200℃下熱壓成型得到阻尼材料。本發(fā)明得到的阻尼材料在保證較好力學性能的同時大幅度改善了材料的阻尼性能，應(yīng)用范圍廣。同時提供的制備方法工藝簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C08L7/00GK103194010SQ20131011153
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月2日
發(fā)明者郭衛(wèi)紅, 傅曉偉, 任佳偉, 程艷, 李幼辰, 張桂新, 張唯舟, 汪濟奎 申請人:華東理工大學