一種寬溫域?qū)掝l率高阻尼改性丁基橡膠材料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及阻尼橡膠材料技術領域，尤其涉及一種寬溫域?qū)掝l率高阻尼改性丁基橡膠材料。
【背景技術】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，在工程中，機械振動和噪音造成的危害日趨嚴重，地震等自然災害對人民生命財產(chǎn)安全的威脅也越來越突出，有害振動以及噪聲的減弱與消除是當今社會亟待解決的技術問題之一。由于不同的振動具有不同的頻率，如地震、風引起的振動振動頻率低于20Hz，而各種機械設備的振動頻率高達幾千赫茲，因此，制備寬頻率的阻尼材料具有極大的現(xiàn)實意義。
[0003]高分子材料由于具有特殊的粘彈性性能而被廣泛的用作阻尼減震材料，其阻尼性能依賴于其分子鏈段的力學松弛，在力學松弛過程中，分子鏈段摩擦生熱而消耗掉一部分機械能，損耗能量的能力由損耗因子tan δ的大小決定，在實際應用中，一般要求，tan δ值大于0.3的溫度范圍至少為60?80°C，但是現(xiàn)有的橡膠的有效阻尼溫域在30°C左右，相對比較窄，且僅出現(xiàn)在低溫，限制了其應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術】存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種寬溫域?qū)掝l率高阻尼改性丁基橡膠材料，其最大損耗因子高，有效阻尼溫度范圍和頻率范圍廣，具有良好的阻尼性能，且強度高、扯斷永久變形小，粘合性好。
[0005]本發(fā)明提出的一種寬溫域?qū)掝l率高阻尼改性丁基橡膠材料，其原料按重量份包括以下組分:氯化丁基橡膠40-55份、丁腈橡膠20-30份、氯丁橡膠10-20份、環(huán)氧化天然橡膠10-15份、白炭黑20-35份、片狀云母粉10-25份、羧基化多壁碳納米管5_20份、氧化鋅1-3份、硬脂酸0.5-1.5份、2-乙基乙酸鋅0.5-2份、硫磺0.3-0.8份、酚醛樹脂10-20份、促進劑CZ 0.8-2.5份、促進劑DTDM 0.5-1.5份、四甲基丙烯酸二丙三醇鄰苯二甲酸酯2_8份、硼?；?.5-2份、二甘醇1-5份、三乙醇胺2-5份、防老劑2-5份。
[0006]優(yōu)選地，其原料中，氯化丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、環(huán)氧化天然橡膠的重量比為 45-53:22-29:12-19:11-13.5。
[0007]優(yōu)選地，其原料中，白炭黑、片狀云母粉、羧基化多壁碳納米管、二甘醇、三乙醇胺的重量比為 26-33:12-23:8-17:2~4.5:3_4.5。
[0008]優(yōu)選地，其原料中，氧化鋅、硬脂酸、2-乙基乙酸鋅、硫磺、酚醛樹脂、促進劑CZ、促進劑 DTDM 的重量比為 1.5-2.7:0.6-1.3:0.8-1.7:0.38-0.68:12-17:1.3-2.0:0.7-1.4。
[0009]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:氯化丁基橡膠50-53份、丁腈橡膠25-28份、氯丁橡膠14-17份、環(huán)氧化天然橡膠12-13.5份、白炭黑28-32份、片狀云母粉15-21份、羧基化多壁碳納米管10-15份、氧化鋅1.9-2.4份、硬脂酸0.8-1.2份、2-乙基乙酸鋅1-1.5份、硫磺0.5-0.6份、酚醛樹脂13-16份、促進劑CZ 1.5-2份、促進劑DTDM 0.9-1.3份、四甲基丙烯酸二丙三醇鄰苯二甲酸酯4-6.8份、硼酰化鈷0.9-1.5份、二甘醇3-3.8份、三乙醇胺3.7-4.3份、防老劑3.5-4.3份。
[0010]優(yōu)選地，其原料按重量份包括以下組分:氯化丁基橡膠52份、丁腈橡膠27份、氯丁橡膠15份、環(huán)氧化天然橡膠12.8份、白炭黑30份、片狀云母粉19份、羧基化多壁碳納米管14份、氧化鋅2.1份、硬脂酸I份、2-乙基乙酸鋅1.3份、硫磺0.55份、酚醛樹脂14.2份、促進劑CZ 1.8份、促進劑DTDM 1.1份、四甲基丙烯酸二丙三醇鄰苯二甲酸酯6.2份、硼?；?.2份、二甘醇3.5份、三乙醇胺4份、防老劑4.2份。
[0011]優(yōu)選地，丁腈橡膠中丙烯腈的含量為20-40% ;丁腈橡膠中丙烯腈的含量對丁腈橡膠的性能影響很大，本發(fā)明選用20-40%的丙烯腈，得到的橡膠材料密度大、膠料硫化性好、耐磨耗，并且具備更大的定伸應力和拉伸強度，與氯化丁基橡膠、氯丁橡膠、環(huán)氧化天然橡膠的相容性好，能產(chǎn)生更大的阻尼效應。
[0012]優(yōu)選地，所述環(huán)氧化天然橡膠的環(huán)氧化程度為55-65% ;環(huán)氧化天然橡膠中環(huán)氧化程度對環(huán)氧化天然橡膠的影響很大，本發(fā)明中，選擇了環(huán)氧化程度為55-65 %的環(huán)氧化天然橡膠，其既保持了天然橡膠優(yōu)異的彈性和力學性能，又具有優(yōu)異的耐油性、氣密性和高阻尼性能等，加入到體系中，與各原料的相容性好，使體系在寬溫度范圍和寬頻率范圍內(nèi)具有優(yōu)良的減震性能、力學性能、加工性能以及耐熱氧老化性能。
[0013]優(yōu)選地，所述酚醛樹脂為苯酚甲醛樹脂、叔丁基苯酚甲醛樹脂、叔辛基苯酚甲醛樹月旨、溴甲基對叔丁基苯酚甲醛樹脂、溴甲基對叔辛基苯酚甲醛樹脂中的一種或多種的組合。
[0014]優(yōu)選地，所述防老劑為防老劑D、防老劑RD、防老劑AW、防老劑4020、防老劑4010、防老劑401NA中的一種或者多種的組合。
[0015]本發(fā)明中，氯化丁基橡膠和丁腈橡膠共混后，利用大的空間位阻作用和共交聯(lián)后的強制纏繞，增加了體系中橡膠分子鏈段運動的阻力，使體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度移向高溫，相對應的作用力頻率移向低頻，加入阻尼性能好、玻璃化溫度和極性介于氯化丁基橡膠和丁腈橡膠之間的氯丁橡膠后，改善了氯化丁基橡膠和丁腈橡膠的界面相容性，使其界面結合增強，限制了各橡膠分子鏈段的運動能力，進一步提高了體系的阻尼性能，再加入粘合性好的環(huán)氧化天然橡膠共混后，共混物的相容性好，在硼?；挼妮o助下，提高體系阻尼性能的同時改善了體系的粘合性能；酚醛樹脂作為硫化劑加入到體系中，能與體系中的橡膠發(fā)生化學反應而產(chǎn)生交聯(lián)，且能在體系中形成結合力較弱的氫鍵，增加了分子鏈段的內(nèi)摩擦，擴展了體系的有效阻尼溫度和頻率范圍，氫鍵較單硫鍵或者雙硫鍵弱，在受外力時會發(fā)生氫鍵的斷裂而吸收能量，達到減震的目的，但是單純的酚醛樹脂作為硫化劑硫化速度不是很理想，配合添加了少量硫磺和促進劑，在不影響體系性能的同時改善了體系的硫化性能；為了維持體系的強度，選擇了白炭黑、片狀云母粉和羧基化多壁碳納米管為填料，填料表面的羥基可以與環(huán)氧化天然橡膠中的環(huán)氧基團產(chǎn)生作用力，增加了填料與橡膠分子的相容性，賦予體系高的力學性能并進一步提高了體系的阻尼性能，環(huán)氧化天然橡膠與三乙醇胺、二甘醇配合后，使填料表面的羥基減少，酸性降低，避免了填料對硫化劑和促進劑的吸附，改善了填料的補強作用；加入的四甲基丙烯酸二丙三醇鄰苯二甲酸酯能進一步改善體系的相容性，避免了體系中的粗糙分布，使體系具有優(yōu)異的物理機械性能。
[0016]本發(fā)明中，以氯化丁基橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、環(huán)氧化天然橡膠為基體，以白炭黑、片狀云母粉、羧基化多壁碳納米管為填料，以酚醛樹脂配合硫磺為硫化劑，采用常規(guī)的橡膠加工工藝進行加工，制備的寬溫域?qū)掝l率高阻尼橡膠材料的阻尼性能優(yōu)異，最大損耗因子彡1.8，拉伸強度彡19MPa，拉斷伸長率彡238%，拉斷永久變形彡35%，有效阻尼溫域可達155°C以上，有效阻尼頻率范圍為10 5?1012Hz。
【具體實施方式】
[0017]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0018]在具體實施例中，本發(fā)明提出的一種寬溫域?qū)掝l率高阻尼改性丁基橡膠材料，其原料中，氯化丁基橡膠的重量份可以為40、42、43、44.5、46、47、48.5,49,49.3、50、51、53、54.2、55 份；丁腈橡膠的重量份可以為 20,20.6、21、23、24、25.3、26、27、28.4,29,29.3、30份、氯丁橡膠的重量份可以為 10,10.8、12、13、14、15.6、16、17、17.3,18,18.4,19,19.3、20份；環(huán)氧化天然橡膠的重量份可以為10、10.6、11、11.3、12、12.7、14、14.3、15份；白炭黑的重量份可以為 20、21、23、24、25.6、27、28、28.3、29、29.3、30、31、32、34.2、35 份；片狀云母粉的重量份可以為 10,10.6、11、11.3,12,12.8、14、15、16、18、19、21、23、24、24.3、25 份；羧基化多壁碳納米管的重量份可以為 5、6、7、8、9、10、10.6、12、13、15、16、17、18.6,19,19.3、20份；氧化鋅的重量份可以為1、1.2、1.3、1.4、1.8、2、2.3、2.6、2.75、、2.9、3份；硬脂酸的重量份可以為 0.5、0.58、0.6、0.7、0.84、0.9、1、1.Ul.16、1.2、1.3、1.46、1.5 份；2_ 乙基乙酸鋅的重量份可以為 0.5、0.58、0.6、0.67、0.8、0.9、1、1.2、1.35、1.4、1.56、1.7、1.86、1.9、1.94、2 份；硫磺的重量份可以為 0.3,0.38,0.5,0.53,0.6,0.64,0.7,0.75,0.8 份；酚醛樹脂的重量份可以為 10、10.6、11、11.3、12、12.7、13、13.8、14、14.6、15、15.3、16、16.4、17、17.5、18、19、19.3、20 份；促進劑 CZ 的重量份可以為 0.8、0.86、0.9、1、1.2、1.3、1.38、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.3、2.34、2.45、2.5 份；促進劑 DTDM 的重量份可以為 0.5、0.58、0.7、
0.86、0.9、1、1.2、1.3、1.38、1.4、1.46、1.5份；四甲基丙烯酸二丙三醇鄰苯二甲酸酯的重量份可以為 2、2.3、2.6、2.85、3、3.4、3.8、4、4.2、4.6、5、5.3、5.7、6、6.4、7、7.3、8 份；硼?；挼闹亓糠菘梢詾?0.5、0.58、0.6、0.68、0.9、0.93、1、1.2、1.6、1.75、1.86、1.9、1.94、2 份；二甘醇的重量份可以為 1、1.2、1.35、1.4、1.6、1.85,2,2.3,2.7、3、3.4,3.8、4、4.2、4.6、5份；三乙醇胺的重量份可以為2、2.3,2.56,2.8、3、3.4,3.7、4、4.2,4.8、5份；防老劑的重量份可以為 2、2.3、2.6、2.85、3、3.4、3.8、4、4.2、4