本發(fā)明涉及一種氯化丁基橡膠阻尼材料及其制備方法，具體說，是涉及一種改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料及其制備方法，屬于阻尼材料
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：隨著科技的發(fā)展和社會的進步，機器化生產(chǎn)越來越多。與此同時，隨著大型機器的生產(chǎn)和運行，避免不了會產(chǎn)生振動和噪音。振動和噪音不僅嚴(yán)重影響和破壞機器運行的可靠性和穩(wěn)定性，還污染了環(huán)境，尤其還影響到了人們的生活。阻尼材料不僅可以吸收振動機械能為主的力學(xué)性能，還能將機械能轉(zhuǎn)化為熱能并消耗掉。因此，利用阻尼材料的這一特性可以降低體系的共振振幅，延長機械設(shè)備的使用壽命。氯化丁基橡膠(CIIR)是由丁基橡膠溶液通入氯氣而制得，分子極性較高，除與丁基橡膠擁有類似的綜合性能之外，兼具有優(yōu)良的加工工藝性、高的反應(yīng)活性、較快的硫化速度、好的粘結(jié)性等優(yōu)點，因此廣泛應(yīng)用于制作輪胎、膠管、膠帶、工業(yè)橡膠制品、藥用橡膠制品、文體用橡膠制品、建筑密封材料和化工防腐襯里等。同時，由于氯原子的取代，分子間摩擦系數(shù)增大，氯化丁基橡膠的阻尼性能較好，可用于制作各種阻尼減震材料。但是氯化丁基橡膠目前還存在有效阻尼溫域范圍不夠?qū)拸V、阻尼性能不夠穩(wěn)定以及力學(xué)性能不佳等缺陷，因此其應(yīng)用領(lǐng)域具有一定的局限性。為此，需要采取一定的措施對氯化丁基橡膠進行改性。目前關(guān)于氯化丁基橡膠性能的改進，主要是添加一些炭黑、氧化鋁粉等無機填料(無機填料/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料力學(xué)性能的研究，閻浩、黃志雄、王雁冰，第十七屆玻璃鋼/復(fù)合材料學(xué)術(shù)年會論文集，2008-12-01)，上述填料主要是改進氯化丁基橡膠的力學(xué)性能，對其阻尼性能的改進很小，同時由于這些填料與氯化丁基橡膠的相容性較差，以致其對氯化丁基橡膠力學(xué)性能的改進也有限。硅藻土是海洋或湖泊中生長的硅藻類殘骸在水底沉積，經(jīng)自然環(huán)境作用而逐漸形成的生物成因硅質(zhì)沉積巖，其化學(xué)成分以SiO2為主，化學(xué)式可表示為SiO2·nH2O。硅藻土表面含有較多的羥基，而且有氫鍵的存在，故呈現(xiàn)出弱酸性。硅藻土壁殼上有較多的微小細孔，而且這些孔都有著較大的比表面積，吸附性能很好。目前以硅藻土代替炭黑做補強填料以提高橡膠基體的力學(xué)性能，已有廣泛而深入的研究。但是使用硅藻土作為氯化丁基橡膠的填料實現(xiàn)同時提高橡膠基體阻尼和力學(xué)性能的研究至今未見報道，究其原因在于硅藻土本身阻尼性能差。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有氯化丁基橡膠材料的缺陷。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料，由以下組分混煉得到：氯化丁基橡膠：100質(zhì)量份；硫化劑：1～3質(zhì)量份；促進劑：1～3質(zhì)量份；硬脂酸：2～4質(zhì)量份；納米氧化鋅：1～2質(zhì)量份；防老劑：2～4質(zhì)量份；輕質(zhì)氧化鎂：1～3質(zhì)量份；改性硅藻土：2.5～10質(zhì)量份；所述改性硅藻土是由受阻酚對經(jīng)過焙燒后的硅藻土改性得到。作為一種優(yōu)選方案，所述硫化劑為硫磺。作為一種優(yōu)選方案，所述促進劑為促進劑M(化學(xué)名稱為2-巰醇基苯并噻唑)。作為一種優(yōu)選方案，所述納米氧化鋅的粒徑為50～70nm。作為一種優(yōu)選方案，所述防老劑為防老劑A(化學(xué)名稱為N-苯基-1-萘胺)。作為一種優(yōu)選方案，所述輕質(zhì)氧化鎂的粒徑為2～5μm。作為一種優(yōu)選方案，所述改性硅藻土是將硅藻土經(jīng)過焙燒、酸化、偶聯(lián)改性處理后再由受阻酚改性處理得到。作為進一步優(yōu)選方案，所述改性硅藻土的制備，包括如下步驟：a)將硅藻土于300～600℃下焙燒3～5小時后過篩(100～500目篩)，得到預(yù)處理硅藻土；b)將步驟a)得到的預(yù)處理硅藻土分散于乙醇水溶液中，攪拌得混合溶液后，加酸使溶液呈酸性，再于70～90℃下進行酸化反應(yīng)1～4小時；c)酸化反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中滴加偶聯(lián)劑，再于70～90℃下進行偶聯(lián)反應(yīng)2～4小時；d)偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中加入受阻酚，再于70～90℃下反應(yīng)12～20小時；結(jié)束反應(yīng)，進行固液分離、洗滌、于60～80℃干燥，即得所述改性硅藻土。作為更進一步優(yōu)選方案，步驟b)中所述乙醇水溶液中乙醇：水的體積比為(1～3)：(1～3)。作為更進一步優(yōu)選方案，100～300mL的乙醇水溶液中加入8～20g的的預(yù)處理硅藻土，加入100～200mL乙酸調(diào)節(jié)至溶液pH值為4～6。作為更進一步優(yōu)選方案，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560。作為更進一步優(yōu)選方案，預(yù)處理硅藻土：偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為(8～20)：(10～30)。作為更進一步優(yōu)選方案，所述受阻酚為抗氧化劑245。作為更進一步優(yōu)選方案，預(yù)處理硅藻土：受阻酚的質(zhì)量比為(8～20)：(10～30)。一種制備上述改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：按配方，將各組分按比例加入開煉機中；在輥筒溫度為30～50℃的條件下進行混煉，即得所述改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著性有益效果：本發(fā)明將硅藻土進行焙燒，提高其比表面積，然后采用受阻酚對經(jīng)過焙燒后的硅藻土進行改性處理，得到改性硅藻土，將制得的改性硅藻土添加到氯化丁基橡膠中，可以同時顯著的改進氯化丁基橡膠的阻尼性能、力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能，提高了氯化丁基橡膠的復(fù)合性能，擴大了氯化丁基橡膠的使用范圍；另外，本發(fā)明的制備工藝經(jīng)濟實用，制備過程簡單，成本低廉，無需特殊設(shè)備和苛刻條件，易于實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，具有極強的實用價值。具體實施方式下面結(jié)合實施例和對比例對本發(fā)明技術(shù)方案做進一步詳細、完整地說明。采用《材料結(jié)構(gòu)及表征》(吳剛.化學(xué)工業(yè)出版社.2004)報道的方法，測試改性硅藻土的紅外光譜；采用掃描電鏡法觀察改性硅藻土的粒子尺寸；采用德國耐馳公司生產(chǎn)的DMA-242型動態(tài)力學(xué)分析儀測試橡膠的阻尼性能；采用GB528-83測試氯化丁基橡膠的力學(xué)性能；采用GB/T11205-2009測試氯化丁基橡膠的導(dǎo)熱性能。實施例1一、改性硅藻土的制備：a)將100g硅藻土于300℃下焙燒5小時，得到焙燒后硅藻土，將焙燒后硅藻土過100目篩，得到預(yù)處理硅藻土；b)將8g預(yù)處理硅藻土分散于100mL乙醇水溶液(乙醇：水的體積比為1:1)中，攪拌得混合溶液，加入100mL乙酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為4，然后于70℃下酸化反應(yīng)4小時，攪拌速率為200r/min；c)酸化反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中逐滴緩慢多次滴加10g硅烷偶聯(lián)劑KH560，于70℃下偶聯(lián)反應(yīng)4小時，攪拌速率為300r/min；d)偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中加入10g抗氧劑245，于70℃下反應(yīng)20小時，攪拌速率為300r/min；結(jié)束反應(yīng)，抽濾使固液分離，濾餅用去離子水反復(fù)洗滌除去未反應(yīng)的抗氧劑245，然后于60℃鼓風(fēng)干燥36小時，即得改性硅藻土，備用。關(guān)于所制備的改性硅藻土的性能測試數(shù)據(jù)見表1所示。二、改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的制備：將100g氯化丁基橡膠、2g硬脂酸、1g納米氧化鋅、1g促進劑M、2g防老劑A、1g輕質(zhì)氧化鎂、1g硫磺及2.5g本實例制得的改性硅藻土加入開煉機中，在輥筒溫度為30℃的條件下進行混煉，即得到本發(fā)明所述的改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料。關(guān)于所制備的改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的性能測試數(shù)據(jù)見表2所示。對比例1將100g氯化丁基橡膠、2g硬脂酸、1g納米氧化鋅、1g促進劑M、2g防老劑A、1g輕質(zhì)氧化鎂、1g硫磺加入開煉機中，在輥筒溫度為30℃的條件下進行混煉，即得到對比氯化丁基橡膠阻尼材料。關(guān)于所制備的對比氯化丁基橡膠阻尼材料的性能測試數(shù)據(jù)見表2所示。實施例2一、改性硅藻土的制備：a)將150g硅藻土于450℃下焙燒4小時，得到焙燒后硅藻土，將焙燒后硅藻土過300目篩，得到預(yù)處理硅藻土；b)將14g預(yù)處理硅藻土分散于200mL乙醇水溶液(乙醇：水的體積比為1:1)中，攪拌得混合溶液，加入150mL乙酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為5，然后于80℃下酸化反應(yīng)2.5小時，攪拌速率為300r/min；c)酸化反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中逐滴緩慢多次滴加20g硅烷偶聯(lián)劑KH560，于80下偶聯(lián)反應(yīng)3小時，攪拌速率為400r/min；d)偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中加入20g抗氧劑245，于80℃下反應(yīng)16小時，攪拌速率為400r/min；結(jié)束反應(yīng)，抽濾使固液分離，濾餅用去離子水反復(fù)洗滌除去未反應(yīng)的抗氧劑245，然后于70℃鼓風(fēng)干燥24小時，即得改性硅藻土，備用。關(guān)于所制備的改性硅藻土的性能測試數(shù)據(jù)見表1所示。二、改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的制備：將100g氯化丁基橡膠、3g硬脂酸、1.5g納米氧化鋅、2g促進劑M、3g防老劑A、2g輕質(zhì)氧化鎂、2g硫磺及5g本實例制得的改性硅藻土加入開煉機中，在輥筒溫度為40℃的條件下進行混煉，即得到本發(fā)明所述的改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料。關(guān)于所制備的改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的性能測試數(shù)據(jù)見表2所示。對比例2將100g氯化丁基橡膠、3g硬脂酸、1.5g納米氧化鋅、2g促進劑M、3g防老劑A、2g輕質(zhì)氧化鎂、2g硫磺加入開煉機中，在輥筒溫度為40℃的條件下進行混煉，即得到對比氯化丁基橡膠阻尼材料。關(guān)于所制備的對比氯化丁基橡膠阻尼材料的性能測試數(shù)據(jù)見表2所示。實施例3一、改性硅藻土的制備：a)將200g硅藻土于600℃下焙燒3小時，得到焙燒后硅藻土，將焙燒后硅藻土過500目篩，得到預(yù)處理硅藻土；b)將20g預(yù)處理硅藻土分散于300mL乙醇水溶液(乙醇：水的體積比為1:1)中，攪拌得混合溶液，加入200mL乙酸調(diào)節(jié)溶液的pH值為6，然后于90℃下酸化反應(yīng)1小時，攪拌速率為400r/min；c)酸化反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中逐滴緩慢多次滴加30g硅烷偶聯(lián)劑KH560，于90下偶聯(lián)反應(yīng)2小時，攪拌速率為500r/min；d)偶聯(lián)反應(yīng)結(jié)束后，向反應(yīng)溶液中加入30g抗氧劑245，于90℃下反應(yīng)12小時，攪拌速率為400r/min；結(jié)束反應(yīng)，抽濾使固液分離，濾餅用去離子水反復(fù)洗滌除去未反應(yīng)的抗氧劑245，然后于80℃鼓風(fēng)干燥12小時，即得改性硅藻土，備用。關(guān)于所制備的改性硅藻土的性能測試數(shù)據(jù)見表1所示。二、改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的制備：將100g氯化丁基橡膠、4g硬脂酸、2g納米氧化鋅、3g促進劑M、4g防老劑A、3g輕質(zhì)氧化鎂、3g硫磺及10g本實例制得的改性硅藻土加入開煉機中，在輥筒溫度為50℃的條件下進行混煉，即得到本發(fā)明所述的改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料。關(guān)于所制備的改性硅藻土/氯化丁基橡膠阻尼復(fù)合材料的性能測試數(shù)據(jù)見表2所示。對比例3將100g氯化丁基橡膠、4g硬脂酸、2g納米氧化鋅、3g促進劑M、4g防老劑A、3g輕質(zhì)氧化鎂、3g硫磺加入開煉機中，在輥筒溫度為50℃的條件下進行混煉，即得到對比氯化丁基橡膠阻尼材料。關(guān)于所制備的對比氯化丁基橡膠阻尼材料的性能測試數(shù)據(jù)見表2所示。表1改性硅藻土的性能測試數(shù)據(jù)樣品紅外光譜/cm-1平均粒徑/μm實施例1O-H:3100-3600；C-H:2800-30005～10實施例2O-H:3100-3600；C-H:2800-300011～15實施例3O-H:3100-3600；C-H:2800-300016～20表2氯化丁基阻尼橡膠的性能測試數(shù)據(jù)樣品tanδ拉伸強度/MPa斷裂伸長率/％導(dǎo)熱系數(shù)/W/m·K有效阻尼溫域/℃實施例12.5～2.67.1～8.2610～6500.20～0.22-60～-10對比例11.3～1.45.7～5.8580～5900.13～0.14-60～-50實施例22.8～2.99.3～10.8660～7000.23～0.25-70～10對比例21.4～1.55.9～6.0600～6100.14～0.15-60～-40實施例33.2～3.311.4～13.7750～8100.26～0.31-80～20對比例31.5～1.66.2～6.3630～6400.15～0.16-60～-30由表2可見：本發(fā)明提供的氯化丁基阻尼橡膠具有優(yōu)良的阻尼性能、力學(xué)性能、導(dǎo)熱性能及較寬的阻尼溫域范圍。綜上所述：本發(fā)明通過先對硅藻土進行焙燒處理，以提高其比表面積，再經(jīng)過酸化、偶聯(lián)改性處理，最后通過受阻酚進行改性處理，使得到的改性硅藻土的表面含有大量羥基等極性基團，具有較強的氫鍵作用，從而與氯化丁基橡膠基體具有優(yōu)良的相容性，當(dāng)將其添加到氯化丁基橡膠基體中，可同時顯著的改進氯化丁基橡膠的阻尼性能、力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能；另外，本發(fā)明的制備工藝經(jīng)濟實用，制備過程簡單，成本低廉，無需特殊設(shè)備和苛刻條件，易于實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，具有極強的實用價值，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，取得了顯著性進步和出乎意料的效果。最后需要在此指出的是：以上僅是本發(fā)明的部分優(yōu)選實施例，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3