專利名稱:一種樹枝形阻尼劑及其制備方法和應用的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種阻尼劑及其制備方法和應用,具體說,是涉及一種樹枝形阻尼劑及其制備方法和應用,屬于阻尼材料技術領域。
背景技術:
隨著現(xiàn)代科技和現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,機械設備趨于高速化和自動化,因此就不可避免的產(chǎn)生振動、噪音、疲勞斷裂等一系列問題,從而影響機械的加工精度和產(chǎn)品質量, 加速機械結構的疲勞損壞,縮短機械的使用壽命,污染環(huán)境,危害人們的身體健康。因此,研制和開發(fā)綜合性能優(yōu)異的新型、高效阻尼材料是一個亟待解決的問題。
阻尼材料是一種能吸收振動機械能并把它轉化為熱能的功能材料,可分為粘彈性阻尼材料(高分子阻尼材料)、復合阻尼材料、陶瓷類耐高溫阻尼材料和高阻尼合金材料及近年來發(fā)展起來的壓電阻尼復合材料和有機雜化阻尼材料。其中高分子阻尼材料是研究最多、應用最廣泛的一類阻尼材料。
目前,國內(nèi)外對阻尼性能的研究主要集中于共聚和共混改性、互穿聚合物網(wǎng)絡、導電壓電阻尼。但是,共聚和共混改性僅對低溫環(huán)境下使用的材料阻尼效果較好,不利于高溫阻尼;互穿聚合物網(wǎng)絡主要用于涂料中,結構阻尼材料由于溶劑去除困難,成本高,難于大面積使用;對于導電壓電型阻尼材料,盡管其阻尼機理不依賴于聚合物的玻璃化轉變,但由于無機填充粒子與聚合物基體之間的不匹配,能量轉換效率較低,吸振效果不佳,無法滿足實際需要。
因此,有必要研究各種阻尼減振機理以及各種因數(shù)對阻尼減振效果的影響,合理利用各種阻尼減振機理的長處,來探索一種能夠滿足實際工程所需的高阻尼要求的新型減振降噪阻尼材料,這對生產(chǎn)和產(chǎn)品質量的提高,對人們生活環(huán)境的改善以及降低保養(yǎng)、維修以及設備更換的成本都具有非常重要的現(xiàn)實意義。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術所存在的上述問題和需求,本發(fā)明的目的是提供一種阻尼效果好的樹枝形阻尼劑及其制備方法和應用。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術方案如下
一種樹枝形阻尼劑,是由樹枝形有機蒙脫土與受阻酚進行縮合反應而得。
一種所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,包括如下步驟在隊保護下,使樹枝形有機蒙脫土與受阻酚在100 120°C反應2 3小時;抽真空至真空度為120 130pa,再繼續(xù)反應2 4小時;結束反應,加入丙酮使產(chǎn)物完全溶解,然后滴加入乙醚中進行沉淀;過濾, 干燥,即得所述的樹枝形阻尼劑。
所述的樹枝形有機蒙脫土與受阻酚的質量比優(yōu)選為1 16 1 4。
所述的乙醚與丙酮的體積比優(yōu)選為1 1 3 1。
所述的干燥推薦為在80 100°C真空干燥3 5小時。4
所述的樹枝形有機蒙脫土的制備,推薦包括如下步驟
a)制備有機蒙脫土
將有機化插層劑和無機蒙脫土的混合物加入體積濃度為40 60%的乙醇水溶液中,在70 90°C下反應2 3小時后,于70 100°C進行真空干燥而得;
b)制備11-氫全甲基-1-六硅氧烷醇
將八甲基環(huán)四硅氧烷和甲基氫二氯硅烷加入乙酸中,在室溫及通N2情況下攪拌 20 40分鐘后升溫至40 60°C,保溫3 5小時后進行脫水而得;
C)制備9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷
將步驟b)制得的11-氫全甲基-1-六硅氧烷醇和三甲基氯硅烷加入吡啶中,在通 N2情況下攪拌40 60分鐘后升溫至60 80°C,進行保溫2 4小時而得;
d)制備樹枝形有機蒙脫土
在隊保護下,將步驟C)制得的9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷及對甲苯磺酸滴加入步驟a)制得的有機蒙脫土中,滴畢,于100 120°C攪拌反應8 10小時,然后抽真空以除去未反應的單體,再用甲醇反復洗滌得到的產(chǎn)物,直到洗滌液中檢測不到未反應的物質和聚合物為止;將洗滌后的產(chǎn)物于40 50°C真空干燥5 7小時,即得到樹枝形有機蒙脫土。
所述的有機化插層劑優(yōu)選甲基三氯硅烷或二甲基二氯硅烷。
步驟a)的1毫升乙醇水溶液中有機化插層劑的加入量優(yōu)選為0. 5 0. 6毫升, 無機蒙脫土的加入量優(yōu)選為0. 5 1. 5克。
步驟b)的1毫升乙酸中八甲基環(huán)四硅氧烷的加入量優(yōu)選為0. 01 0. 03摩爾, 甲基氫二氯硅烷的加入量優(yōu)選為0. 01 0. 04摩爾。
步驟c)的1毫升吡啶中11-氫全甲基-1-六硅氧烷醇的加入量優(yōu)選為0.01 0. 04摩爾,三甲基氯硅烷的加入量優(yōu)選為0. 005 0. 02摩爾。
步驟d)中9-氯-1,17-二氫全甲基九硅烷與有機蒙脫土的質量比優(yōu)選為 3 1 6 1,對甲苯磺酸與有機蒙脫土的質量比優(yōu)選為0.015 1 0.06 1。
—種應用所述的樹枝形阻尼劑制備的阻尼橡膠材料,其特征在于,在100質量份的橡膠基體中加入所述的樹枝形阻尼劑10 15質量份。
作為優(yōu)選方案,所述的阻尼橡膠材料的組成及配比如下
橡膠基體硫化劑2-硫醇基苯并噻唑(促進劑M) 雙(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物(促進劑TMTD) 硬脂酸氧化鋅N-苯基-α-萘胺(防老劑A) 樹枝形阻尼劑100質量份2 3質量份 1 1.5質量份 0.3 0.5質量份 0.5 1.0質量份3 5質量份 1 3質量份10 15質量份。
所述的橡膠基體優(yōu)選為丁基橡膠、氯化丁基橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠中的任意一種或幾種的組合。
所述的硫化劑優(yōu)選為硫磺。
一種所述的阻尼橡膠材料的制備方法,是將配比量的各組成加入開煉機中,在 40 60°C進行混煉而得。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的樹枝形阻尼劑解決了小分子阻尼劑在橡膠基體中的遷移問題,利用本發(fā)明的樹枝形阻尼劑制得的阻尼橡膠材料具有阻尼效果好,力學性能和耐磨性能相對優(yōu)良,及制備成本低、易于實施等優(yōu)點。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細、完整的說明。
實施例中所用的無機蒙脫土為浙江豐虹粘土有限公司生產(chǎn)的SMP牌號的產(chǎn)品,受阻酚為南京米蘭化工有限公司生產(chǎn)的2246牌號的產(chǎn)品。
采用透射電鏡法觀察樹枝形阻尼劑的粒徑大小。
采用《聚合物/層狀硅酸鹽納米復合材料理論與實踐》(漆宗能,尚文宇編著,化學工業(yè)出版社,200 的熱失重法,測試樹枝形阻尼劑的熱失重中心溫度。
采用德國耐馳公司生產(chǎn)的DMA-242型動態(tài)力學分析儀測試橡膠的阻尼性能。
采用GB 528-83和GB/T1689-1998測試橡膠的拉伸性能和磨耗性能。
實施例1
a)將25g無機蒙脫土和25mL甲基三氯硅烷加入到三口燒瓶中,并加入50mL體積濃度為40%的乙醇水溶液,加熱至70°C,攪拌反應3小時,然后進行固液分離,將分離得到的固體進行洗滌,再于70°C真空干燥,即得有機蒙脫土 ;
b)將0. IOmol八甲基環(huán)四硅氧烷、0. 20mol甲基氫二氯硅烷和IOmL乙酸加入四口燒瓶中,在室溫和通隊情況下,攪拌20min后升溫至40°C保溫證,然后脫水lOmin,得到一種無色透明液體,即得Ii-氫全甲基-ι-六硅氧烷醇;
c)將0. 20mol 11-氫全甲基六硅氧烷醇及0. IOmol三甲基氯硅烷和IOmL吡啶加入四口燒瓶中,在室溫和通隊情況下,攪拌40min后升溫至60°C保溫4h,得到一種無色透明液體,即得9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷;
d)在N2保護下,將40g 9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷及0. 3g對甲苯磺酸滴加入IOg有機蒙脫土中,滴畢,于100°C強烈攪拌10h,然后抽真空以除去未反應的單體,用甲醇反復洗滌得到的固體產(chǎn)物,直到在洗滌液中檢測不到未反應的物質和聚合物為止;將洗滌后的固體產(chǎn)物于40°c真空干燥7h,即得樹枝形有機蒙脫土 ;
e)在N2保護下,將IOg樹枝形有機蒙脫土與40g受阻酚混合均勻,于100°C反應 3h,然后抽真空至真空度為130pa,繼續(xù)反應池,加入IOmL丙酮使產(chǎn)物完全溶解,然后再逐滴滴入IOmL乙醚中進行沉淀;過濾,在80°C真空干燥5小時,即得樹枝形阻尼劑;
f)將IOOg 丁基橡膠、2g硫磺、Ig促進劑M、0. 3g促進劑TMTD、0. 5g硬脂酸、3g氧化鋅、Ig防老劑A、IOg樹枝形阻尼劑加入開煉機中,在40°C進行混煉,即得本發(fā)明所述的阻尼橡膠材料。
樹枝形阻尼劑的平均粒徑及熱失重中心溫度的測試數(shù)據(jù)見表1所示。
阻尼橡膠材料的損耗因子、拉伸強度、斷裂伸長率及磨耗體積的測試數(shù)據(jù)見表2 所示。
實施例2
a)將60g無機蒙脫土和33mL甲基三氯硅烷加入到三口燒瓶中,并加入60mL體積濃度為50%的乙醇水溶液,加熱至80°C,攪拌反應2. 5小時,然后進行固液分離,將分離得到的固體進行洗滌,再于80°C真空干燥,即得有機蒙脫土 ;
b)將0. 20mol八甲基環(huán)四硅氧烷、0. 30mol甲基氫二氯硅烷和15mL乙酸加入四口燒瓶中,在室溫和通隊情況下,攪拌30min后升溫至50°C保溫4h,然后脫水15min,得到一種無色透明液體,即得Ii-氫全甲基-ι-六硅氧烷醇;
c)將0. 30mol 11-氫全甲基六硅氧烷醇及0. 15mol三甲基氯硅烷和15mL吡啶加入四口燒瓶中,在室溫和通隊情況下,攪拌50min后升溫至70°C保溫3h,得到一種無色透明液體,即得9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷;
d)在N2保護下,將50g 9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷及0. 5g對甲苯磺酸滴加入15g有機蒙脫土中,滴畢,于110°C強烈攪拌9h,然后抽真空以除去未反應的單體,用甲醇反復洗滌得到的固體產(chǎn)物,直到在洗滌液中檢測不到未反應的物質和聚合物為止;將洗滌后的固體產(chǎn)物于45°C真空干燥6h,即得樹枝形有機蒙脫土 ;
e)在N2保護下,將IOg樹枝形有機蒙脫土與80g受阻酚混合均勻,于110°C反應 2. 5h,然后抽真空至真空度為125pa,繼續(xù)反應3h,加入IOmL丙酮使產(chǎn)物完全溶解,然后再逐滴滴入20mL乙醚中進行沉淀;過濾,在90°C真空干燥4小時,即得樹枝形阻尼劑;
f)將IOOg氯化丁基橡膠、2. 5g硫磺、1. 2g促進劑M、0. 4g促進劑TMTD、0. 8g硬脂酸、4g氧化鋅、2g防老劑A、12g樹枝形阻尼劑加入開煉機中,在50°C進行混煉,即得本發(fā)明所述的阻尼橡膠材料。
樹枝形阻尼劑的平均粒徑及熱失重中心溫度的測試數(shù)據(jù)見表1所示。
阻尼橡膠材料的損耗因子、拉伸強度、斷裂伸長率及磨耗體積的測試數(shù)據(jù)見表2 所示。
實施例3
a)將105g無機蒙脫土和42mL 二甲基二氯硅烷加入到三口燒瓶中,并加入70mL體積濃度為60%的乙醇水溶液,加熱至90°C,攪拌反應2小時,然后進行固液分離,將分離得到的固體進行洗滌,再于90°C真空干燥,即得有機蒙脫土 ;
b)將0. 30mol八甲基環(huán)四硅氧烷、0. 40mol甲基氫二氯硅烷和20mL乙酸加入四口燒瓶中,在室溫和通隊情況下,攪拌40min后升溫至60°C保溫池,然后脫水20min,得到一種無色透明液體,即得Ii-氫全甲基-ι-六硅氧烷醇;
c)將0. 40mol 11-氫全甲基六硅氧烷醇及0. 20mol三甲基氯硅烷和20mL吡啶加入四口燒瓶中,在室溫和通隊情況下,攪拌60min后升溫至60°C保溫2h,得到一種無色透明液體,即得9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷;
d)在N2保護下,將60g 9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷及0. 6g對甲苯磺酸滴加入20g有機蒙脫土中,滴畢,于120°C強烈攪拌他,然后抽真空以除去未反應的單體,用甲醇反復洗滌得到的固體產(chǎn)物,直到在洗滌液中檢測不到未反應的物質和聚合物為止;將洗滌后的固體產(chǎn)物于50°C真空干燥5h,即得樹枝形有機蒙脫土 ;
e)在隊保護下,將IOg樹枝形有機蒙脫土與160g受阻酚混合均勻,于120°C反應池,然后抽真空至真空度為120pa,繼續(xù)反應4h,加入IOmL丙酮使產(chǎn)物完全溶解,然后再逐滴滴入30mL乙醚中進行沉淀;過濾,在100°C真空干燥3小時,即得樹枝形阻尼劑;
f)將IOOg 丁腈橡膠、3g硫磺、1.5g促進劑M、0. 5g促進劑TMTD、1.0g硬脂酸、5g 氧化鋅、3g防老劑A、15g樹枝形阻尼劑加入開煉機中,在60°C進行混煉,即得本發(fā)明所述的阻尼橡膠材料。
樹枝形阻尼劑的平均粒徑及熱失重中心溫度的測試數(shù)據(jù)見表1所示。
阻尼橡膠材料的損耗因子、拉伸強度、斷裂伸長率及磨耗體積的測試數(shù)據(jù)見表2 所示。
對比例1
將IOOg 丁基橡膠、2g硫磺、Ig促進劑M、0. 3g促進劑TMTD、0. 5g硬脂酸、3g氧化鋅、Ig防老劑A及IOg受阻酚加入開煉機中,在40°C進行混煉,即得現(xiàn)有的阻尼橡膠材料。
所制得的阻尼橡膠材料的損耗因子、拉伸強度、斷裂伸長率及磨耗體積的測試數(shù)據(jù)見表2所示。
對比例2
將IOOg氯化丁基橡膠、2. 5g硫磺、1. 2g促進劑M、0. 4g促進劑TMTD、0. 8g硬脂酸、 4g氧化鋅、2g防老劑A、12g受阻酚加入開煉機中,在50°C進行混煉,即得現(xiàn)有的阻尼橡膠材料。
所制得的阻尼橡膠材料的損耗因子、拉伸強度、斷裂伸長率及磨耗體積的測試數(shù)據(jù)見表2所示。
對比例3
將IOOg 丁腈橡膠、3g硫磺、1. 5g促進劑M、0. 5g促進劑TMTD、1. Og硬脂酸、5g氧化鋅、3g防老劑A、15g受阻酚加入開煉機中,在60°C進行混煉,即得現(xiàn)有的阻尼橡膠材料。
所制得的阻尼橡膠材料的損耗因子、拉伸強度、斷裂伸長率及磨耗體積的測試數(shù)據(jù)見表2所示。
表1樹枝形阻尼劑的平均粒徑及熱失重中心溫度
權利要求
1.一種樹枝形阻尼劑,其特征在于是由樹枝形有機蒙脫土與受阻酚進行縮合反應而得。
2.—種權利要求1所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于,包括如下步驟在隊保護下,使樹枝形有機蒙脫土與受阻酚在100 120°C反應2 3小時;抽真空至真空度為 120 130pa,再繼續(xù)反應2 4小時;結束反應,加入丙酮使產(chǎn)物完全溶解,然后滴加入乙醚中進行沉淀;過濾,干燥,即得所述的樹枝形阻尼劑。
3.根據(jù)權利要求2所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于所述的樹枝形有機蒙脫土與受阻酚的質量比為1 16 1 4。
4.根據(jù)權利要求2所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于所述的乙醚與丙酮的體積比為1 1 3 1。
5.根據(jù)權利要求2所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于所述的干燥是在 80 100°C真空干燥3 5小時。
6.根據(jù)權利要求2所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于,所述的樹枝形有機蒙脫土的制備包括如下步驟a)制備有機蒙脫土將有機化插層劑和無機蒙脫土的混合物加入體積濃度為40 60%的乙醇水溶液中, 在70 90°C下反應2 3小時后,于70 100°C進行真空干燥而得;b)制備11-氫全甲基-1-六硅氧烷醇將八甲基環(huán)四硅氧烷和甲基氫二氯硅烷加入乙酸中,在室溫及通N2情況下攪拌20 40分鐘后升溫至40 60°C,保溫3 5小時后進行脫水而得;c)制備9-氯-1,17-二氫全甲基九硅烷將步驟b)制得的11-氫全甲基-1-六硅氧烷醇和三甲基氯硅烷加入吡啶中,在通隊情況下攪拌40 60分鐘后升溫至60 80°C,進行保溫2 4小時而得;d)制備樹枝形有機蒙脫土在N2保護下,將步驟c)制得的9-氯-1,17- 二氫全甲基九硅烷及對甲苯磺酸滴加入步驟a)制得的有機蒙脫土中,滴畢,于100 120°C攪拌反應8 10小時,然后抽真空以除去未反應的單體,再用甲醇反復洗滌得到的產(chǎn)物,直到洗滌液中檢測不到未反應的物質和聚合物為止;將洗滌后的產(chǎn)物于40 50°C真空干燥5 7小時,即得到樹枝形有機蒙脫土。
7.根據(jù)權利要求6所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于所述的有機化插層劑為甲基三氯硅烷或二甲基二氯硅烷。
8.根據(jù)權利要求6所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于,步驟a)的1毫升乙醇水溶液中有機化插層劑的加入量為0. 5 0. 6毫升,無機蒙脫土的加入量為0. 5 1. 5 克。
9.根據(jù)權利要求6所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于,步驟b)的1毫升乙酸中八甲基環(huán)四硅氧烷的加入量為0.01 0. 03摩爾,甲基氫二氯硅烷的加入量為 0. 01 0. 04摩爾。
10.根據(jù)權利要求6所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于,步驟c)的1毫升吡啶中11-氫全甲基-1-六硅氧烷醇的加入量為0. 01 0. 04摩爾,三甲基氯硅烷的加入量為0. 005 0. 02摩爾。
11.根據(jù)權利要求6所述的樹枝形阻尼劑的制備方法,其特征在于,步驟d)中 9-氯-1,17-二氫全甲基九硅烷與有機蒙脫土的質量比為3 1 6 1,對甲苯磺酸與有機蒙脫土的質量比為0.015 1 0.06 1。
12.—種應用權利要求1所述的樹枝形阻尼劑制備的阻尼橡膠材料,其特征在于在 100質量份的橡膠基體中加入所述的樹枝形阻尼劑10 15質量份。
13.根據(jù)權利要求12所述的阻尼橡膠材料,其特征在于,其組成及配比如下 橡膠基體硫化劑2-硫醇基苯并噻唑(促進劑M) 雙(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物(促進劑TMTD) 硬脂酸氧化鋅N-苯基-α-萘胺(防老劑A) 樹枝形阻尼劑
14.根據(jù)權利要求13所述的阻尼橡膠材料,其特征在于所述的橡膠基體選自丁基橡膠、氯化丁基橡膠、丁腈橡膠、三元乙丙橡膠、丁苯橡膠、天然橡膠中的任意一種或幾種的組I=I O
15.根據(jù)權利要求13所述的阻尼橡膠材料,其特征在于所述的硫化劑為硫磺。
16.一種權利要求12或13所述的阻尼橡膠材料的制備方法,其特征在于將配比量的各組成加入開煉機中,在40 60°C進行混煉。100質量份 2 3質量份 1 1.5質量份 0.3 0.5質量份 0.5 1.0質量份 3 5質量份 1 3質量份 10 15質量份t
全文摘要
本發(fā)明公開了一種樹枝形阻尼劑及其制備方法和應用。所述的阻尼劑是由樹枝形有機蒙脫土與受阻酚進行縮合反應而得。所述的阻尼劑的制備方法包括如下步驟在N2保護下,使樹枝形有機蒙脫土與受阻酚在100~120℃反應2~3小時;抽真空至真空度為120~130pa,再繼續(xù)反應2~4小時;結束反應,加入丙酮使產(chǎn)物完全溶解,然后滴加入乙醚中進行沉淀;過濾,干燥。應用本發(fā)明所述的樹枝形阻尼劑可制備阻尼橡膠材料。與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明的樹枝形阻尼劑解決了小分子阻尼劑在橡膠基體中的遷移問題,利用本發(fā)明的樹枝形阻尼劑制得的阻尼橡膠材料具有阻尼效果好,力學性能和耐磨性能相對優(yōu)良,及制備成本低、易于實施等優(yōu)點。
文檔編號C08L9/02GK102504338SQ20111034702
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優(yōu)先權日2011年11月7日
發(fā)明者潘鑫辰, 王錦成, 董星宇, 趙藝, 郝文莉, 郭曦 申請人:上海工程技術大學