專(zhuān)利名稱(chēng)：丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料及其制備方法，屬于高分子材料成型加工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
橡膠類(lèi)高聚物阻尼材料即粘彈性阻尼材料是一種能夠有效吸收振動(dòng)能量的功能材料，其工作原理是在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi)，通過(guò)分子鏈的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，將外場(chǎng)作用的機(jī)械能和聲能轉(zhuǎn)化為熱能耗散，從而具有減振降噪的作用。高分子阻尼材料廣泛用于導(dǎo)彈、海軍艦船、火箭、衛(wèi)星等軍事和高科技領(lǐng)域。隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，近年來(lái)在民用工業(yè)如小汽車(chē)、精密儀器、地震預(yù)防等方面開(kāi)始得到應(yīng)用，發(fā)展極為迅速。
一般高分子均聚物的玻璃化溫度(Tg)轉(zhuǎn)變區(qū)比較狹窄，能夠產(chǎn)生有效阻尼功能區(qū)的溫度范圍大致在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度附近20～30℃，不能滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要。為此，通常需要將兩種Tg相隔較遠(yuǎn)的聚合物采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ瞥蓮?fù)合阻尼材料，以拓寬其使用溫度范圍。常用的方法有共混、接枝或嵌段共聚以及互貫聚合物網(wǎng)絡(luò)等。其中，共混改性由于具有過(guò)程簡(jiǎn)單、加工方便等優(yōu)點(diǎn)，成為目前聚合物改性最常用的方法。至今為止所制得的復(fù)合阻尼材料均存在阻尼性能改善不理想或者由于阻尼性能的改善而造成一些使用特性(如抗壓縮永久變形、耐熱性能及力學(xué)性能、服役壽命等)的降低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料及其制備方法，其特點(diǎn)是以丁基橡膠為基體，酚醛樹(shù)脂為硫化劑，氯化聚烯烴為改性劑研究開(kāi)發(fā)了一系列具有工業(yè)化實(shí)用價(jià)值的高性能阻尼材料。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，其中所述原料用量除特殊說(shuō)明外，均為質(zhì)量份數(shù)。
丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料的配方組分為丁基橡膠100份氯化聚烯烴 30～100份硫化劑 9～30份硫化助劑1.5～6.0份增塑劑 5～15份丁基橡膠為未鹵化丁基橡膠(IIR)、氯化丁基橡膠(CIIR)或溴化丁基橡膠(BIIR)中的任一種。
氯化聚烯烴為氯化聚乙烯(CPE)、氯化聚丙烯(CPP)或氯化聚氯乙烯(CPVC)中的任一種。
硫化劑為酚醛樹(shù)脂。
硫化助劑為氧化鋅、氧化鎂和硬脂酸中的至少一種。
增塑劑為石蠟或者氯化石蠟。
硫化劑、硫化助劑和增塑劑均為本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的技術(shù)，可配合使用，其前提條件是這些助劑對(duì)本發(fā)明的目的的實(shí)現(xiàn)以及本發(fā)明的優(yōu)良效果的取得不產(chǎn)生不利影響。
丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料的制備方法將丁基橡膠100份和氯化聚烯烴30～100份在雙輥筒煉膠機(jī)上于溫度100～160℃共混5～20分鐘，或在雙輥筒煉膠機(jī)上于室溫下共混5～20分鐘；在溫度30～60℃加入硫化劑9～30份、硫化助劑1.5～6.0份和增塑劑5～15份共混均勻；再將共混物在溫度140～170℃，壓力5～10MPa的液壓平板硫化機(jī)上模壓10～30分鐘，獲得丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料。
采用動(dòng)態(tài)力學(xué)分析儀(DMA Q800)對(duì)阻尼材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析。測(cè)試結(jié)果詳見(jiàn)圖1～7所示。測(cè)試條件頻率125Hz，溫度-100～+100℃，升溫速率2℃/min，雙懸臂梁夾具。測(cè)試結(jié)果表明丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料具有高的阻尼損耗因子和貯能模量，阻尼功能區(qū)的溫度范圍從-33℃延伸到+72℃。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1)采用氯化聚烯烴作為第二組分，可以顯著改善丁基橡膠在室溫附近的阻尼性能，極大的提高其阻尼值。
2)改變氯化聚烯烴的種類(lèi)，添加量和硫化劑的用量可以調(diào)節(jié)阻尼功能區(qū)的溫度范圍，滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用的需要。
3)經(jīng)硫化的丁基橡膠賦予共混復(fù)合阻尼材料良好的力學(xué)性能、耐熱性能和抗壓縮永久變形能力。詳見(jiàn)表1所示。
4)氯化聚烯烴的加入可以大幅度降低阻尼材料的成本。


圖1是CIIR/CPE＝100∶30動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜圖2是CIIR/CPE＝100∶30(低溫共混技術(shù))動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜圖3是CIIR/D-CPE＝100∶30(機(jī)械降解氯化聚乙烯)動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜圖4是IIR/CPE＝100∶50動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜圖5是BIIR/CPE＝100∶100動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜圖6是CIIR/CPP＝100∶30動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜圖7是CIIR/CPVC＝100∶43動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析圖譜具體實(shí)施方案下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，有必要在此指出的是本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容作出非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實(shí)施例1將氯化丁基橡膠100克和氯化聚乙烯30克，于溫度160℃在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉20分鐘，然后在30℃加入酚醛樹(shù)脂20克、氧化鋅5克、氧化鎂0.5克、硬脂酸1克和氯化石蠟15克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度160℃，壓力10MPa的壓機(jī)上模壓15分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖1所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.72，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+16.5℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-23～+62℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為4.72MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為700％，壓縮永久變形低于33％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為108％。
實(shí)施例2將氯化丁基橡膠100克和氯化聚乙烯30克，于室溫在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉20分鐘，然后在40℃下加入酚醛樹(shù)脂20克、氧化鋅5克、氧化鎂0.5克、硬脂酸1克和氯化石蠟10克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到3mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度170℃，壓力8MPa的壓機(jī)上模壓10分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖2所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.56，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+13℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-19～+67℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為2.64MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為490％，壓縮永久變形低于34％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為166％。
實(shí)施例3將氯化丁基橡膠100克和機(jī)械降解氯化聚乙烯(即通過(guò)振動(dòng)球磨機(jī)上粉碎12小時(shí))30克，于溫度140℃在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉5分鐘，然后在60℃下加入酚醛樹(shù)脂20克、氧化鋅1.5克和氯化石蠟5克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度150℃，壓力8MPa的壓機(jī)上模壓15分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖3所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.74，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+12.5℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-21～+55℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為6.42MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為720％，壓縮永久變形低于29％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為101％。
實(shí)施例4將丁基橡膠100克和氯化聚乙烯50克，于溫度150℃在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉20分鐘，然后在40℃下加入酚醛樹(shù)脂10克、氧化鋅3克、硬脂酸1克和液體石蠟5克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度140℃，壓力5MPa的壓機(jī)上模壓30分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖4所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.83，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+12℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-23～+72℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為5.14MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為750％，壓縮永久變形低于45％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為90％。
實(shí)施例5將溴化丁基橡膠100克和氯化聚乙烯100克，于溫度160℃在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉20分鐘，然后在30℃下加入酚醛樹(shù)脂9克、氧化鋅5克、氧化鎂0.5克、硬脂酸1克和液體石蠟15克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度160℃，壓力10MPa的壓機(jī)上模壓15分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖5所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.52，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+4℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-33～+48℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為4.15MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為950％，壓縮永久變形低于47％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為95％。
實(shí)施例6將氯化丁基橡膠100克和氯化聚丙烯30克，于溫度140℃在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉10分鐘，然后在30℃下加入酚醛樹(shù)脂10克、氧化鋅5克、氧化鎂0.5克、硬脂酸1克和氯化石蠟15克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度155℃，壓力10MPa的壓機(jī)上模壓10分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖6所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.21，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+5℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-20～+71℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為8.47MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為410％，壓縮永久變形低于25％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為79％。
實(shí)施例7將氯化丁基橡膠100克和43克氯化聚氯乙烯，于溫度160℃在雙輥筒煉膠機(jī)上混煉10分鐘，然后在30℃下加入酚醛樹(shù)脂30克、氧化鋅5克、氧化鎂0.5克、硬脂酸1克和氯化石蠟15克。待膠料混合均勻后，薄通并打三角包、打卷各5次，將輥距調(diào)到2mm出片，停放24小時(shí)待用。將混煉膠在平板硫化機(jī)上于溫度160℃，壓力10MPa的壓機(jī)上模壓15分鐘制得樣品。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)測(cè)試分析儀對(duì)材料進(jìn)行動(dòng)態(tài)力學(xué)性能表征，如圖7所示。結(jié)果表明該材料的力學(xué)內(nèi)耗峰高度為1.33，最大損耗因子對(duì)應(yīng)溫位為+17.7℃，損耗因子大于0.7的溫度范圍是-9～+60℃。對(duì)該共混硫化復(fù)合阻尼材料的物理機(jī)械性能進(jìn)行表征，如表1所示。結(jié)果表明該材料的拉伸強(qiáng)度為2.88MPa，扯斷伸長(zhǎng)率為425％，壓縮永久變形低于33％，在150℃×24hr條件下拉伸強(qiáng)度保持率為92％。
表1為丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化的物理機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果

權(quán)利要求
1.丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料，其特征在于該共混硫化復(fù)合阻尼材料的配方組分按質(zhì)量份計(jì)為丁基橡膠100份氯化聚烯烴 30～100份硫化劑 9～30份硫化助劑1.5～6.0份增塑劑 5～15份其中，丁基橡膠為未鹵化丁基橡膠、氯化丁基橡膠或溴化丁基橡膠中的任一種；氯化聚烯烴為氯化聚乙烯、氯化聚丙烯或氯化聚氯乙烯中的任一種。
2.如權(quán)利要求1所述丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料，其特征在于硫化劑為酚醛樹(shù)脂。
3.如權(quán)利要求1所述丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料，其特征在于硫化助劑為氧化鋅、氧化鎂或硬脂酸中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料，其特征在于增塑劑為石蠟或者氯化石蠟。
5.如權(quán)利要求1～4所述丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料的制備方法，其特征在于該方法含有以下步驟(1)將丁基橡膠100質(zhì)量份和氯化聚烯烴30～100質(zhì)量份，在雙輥筒煉膠機(jī)或擠出機(jī)上于溫度100～160℃共混5～20分鐘，或在雙輥筒煉膠機(jī)上于室溫下共混5～20分鐘；在溫度30～60℃加入硫化劑9～30質(zhì)量份，硫化助劑1.5～6.0質(zhì)量份和增塑劑5～15質(zhì)量份共混均勻；(2)將共混物在溫度140～170℃，壓力5～10MPa的液壓平板硫化機(jī)上模壓10～30分鐘，獲得丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料及其制備方法，其特點(diǎn)是將丁基橡膠100質(zhì)量份和氯化聚烯烴30～100質(zhì)量份，在雙輥筒煉膠機(jī)或擠出機(jī)上于溫度100～160℃共混5～20分鐘，或在雙輥筒煉膠機(jī)上于室溫下共混5～20分鐘；在溫度30～60℃加入硫化劑9～30質(zhì)量份，硫化助劑1.5～6.0質(zhì)量份和增塑劑5～15質(zhì)量份共混均勻；將共混物在溫度140～170℃，壓力5～10MPa的液壓平板硫化機(jī)上模壓10～30分鐘，獲得性能優(yōu)異的丁基橡膠/氯化聚烯烴共混硫化復(fù)合阻尼材料。
文檔編號(hào)C08L91/06GK1834142SQ20061002040
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者黃光速, 潘啟英, 吳錦榮, 鄭靜, 唐振華 申請(qǐng)人:四川大學(xué)