本發(fā)明屬于橡膠材料，尤其涉及一種生物基高阻尼橡膠材料及其制備方法。

背景技術：

1、生物基衣康酸酯橡膠是以綠色環(huán)保生物質衣康酸酯為主要單體，通過低溫乳液聚合制備的新型橡膠材料，是國際首創(chuàng)的生物基合成橡膠品種。相比于天然橡膠，衣康酸酯橡膠具有更佳的阻尼性能和屈撓性能，尤其是屈撓性能。當采用衣康酸酯橡膠替代部分天然橡膠作為主體生膠時，為了改善衣康酸酯橡膠和/或天然橡膠的阻尼性能，通常會并用部分高阻尼生膠(如氯丁橡膠、丁腈橡膠等)或添加部分高阻尼材料(如ao-80、抗氧劑1010或部分阻尼樹脂)，因衣康酸酯橡膠和天然橡膠為非極性生膠，其與具有高阻尼特性的極性橡膠(如氯丁橡膠、丁腈橡膠等)并用時，二者相容性較差，膠料的力學性能較差，無法滿足產品使用需求。

技術實現思路

1、為了克服現有技術中的問題，本發(fā)明提供一種生物基高阻尼橡膠材料及其制備方法，制備的阻尼材料與生膠具有良好的相容性，在實際使用過程中不會存在析出問題，解決了傳統(tǒng)阻尼膠料及產品阻尼性能不穩(wěn)定性問題，同時解決了傳統(tǒng)阻尼材料阻尼性能和疲勞性能無法兼顧的難題。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案如下：

3、本發(fā)明提供一種生物基高阻尼橡膠材料，包括以下質量份數的原料：生膠：100份；氧化鋅：3-10份；硬脂酸：1-3份；補強填充劑：10-60份；增塑劑：2-20份；防老劑：4-10份；阻尼材料：2-15份；硫化體系：1.5-6份；所述橡膠為衣康酸酯橡膠，或衣康酸酯橡膠和天然橡膠的混合物，所述阻尼材料中包括聚降冰片烯橡膠。

4、本發(fā)明中使用衣康酸酯橡膠和天然橡膠作為生膠，相比于天然橡膠，衣康酸酯橡膠具有更佳的阻尼性能和屈撓性能，尤其是屈撓性能，二者組合使用，保證阻尼性能的前提下，疲勞性能也得到了大幅提升。同時加入具有高阻尼特性的聚降冰片烯橡膠(pnr)，其同時存在順式和反式結構，能夠避免結晶，玻璃化轉變溫度為35-37℃，具有高減震阻尼性，損耗因子可高達3，甚至更高，可將大部分振動能量轉換為熱能；此外，其分子鏈中含有c＝c雙鍵，可與衣康酸酯/天然橡膠分子鏈中的c＝c雙鍵發(fā)生化學反應，從而通過硫化劑的交聯作用將聚降冰片烯橡膠與衣康酸酯/天然橡膠有機結合在一起，提高二者相容性，從而大幅提升衣康酸酯/天然橡膠的阻尼性能。

5、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述阻尼材料中還包括阻尼助劑a，所述阻尼助劑a的結構式如下式(1)所示：

6、

7、本發(fā)明中為了進一步提升衣康酸酯橡膠和/或天然橡膠的阻尼性能，還添加了阻尼助劑a，其分子結構中含有大量苯環(huán)結構，可增加空間位阻效應，進一步大幅提升膠料的阻尼性能；此外，該新型阻尼助劑分子結構中的羧基可與填料表面的羥基或增塑劑分子結構中的環(huán)氧基團在一定條件下發(fā)生化學反應或形成氫鍵，形成化學和/或物理結合鍵；其分子結構中的氨基可與橡膠分子鏈中的雙鍵在高溫及縮合劑條件下發(fā)生化學反應，從而將橡膠分子鏈與填料/增塑劑有機結合在一起，從根本上解決了阻尼劑析出問題。

8、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述衣康酸酯橡膠選自二元衣康酸酯和三元衣康酸酯橡膠中的一種或幾種；所述天然橡膠選自煙片膠、恒粘膠和全乳膠中的一種或幾種。

9、進一步地，衣康酸酯橡膠優(yōu)選三元衣康酸酯橡膠；天然橡膠優(yōu)選煙片膠。

10、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述阻尼材料中聚降冰片烯橡膠為2-12份，阻尼助劑a為1-10份。

11、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述阻尼助劑a由5-氨基-2,4,6-三碘間苯二甲酸和三芳基咪唑催化反應后得到。

12、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述阻尼助劑a的合成過程如下：將5-氨基-2,4,6-三碘間苯二甲酸和三芳基咪唑置于反應容器中，加入碘化亞銅和配體l-脯氨酸后，氮氣氛圍下在溶劑中，60-80℃溫度下攪拌反應12-48h后，抽濾，取下層清液，濃縮溶劑，真空干燥即得阻尼助劑a。

13、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述5-氨基-2,4,6-三碘間苯二甲酸和三芳基咪唑的摩爾比為(1-1.1)：(3.1-4)。

14、本發(fā)明中，控制5-氨基-2,4,6-三碘間苯二甲酸和三芳基咪唑在(1-1.1)：(3.1-4)，若超出該范圍，制備的得到的阻尼助劑a中可能會有小分子物質殘留，影響阻尼效果。

15、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺或二甲基亞砜中的一種。

16、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述補強填充劑選自生物基炭黑、稻殼灰白炭黑、生物基碳酸鈣、白炭黑、高嶺土、強威粉和蒙脫土中的一種或多種。

17、進一步地，優(yōu)選生物基炭黑、稻殼灰白炭黑和生物基碳酸鈣。

18、本發(fā)明中采用生物基炭黑、稻殼灰白炭黑、生物基碳酸鈣，其中生物基炭黑由甲烷、二氧化碳和植物油三種原料制備而成，與傳統(tǒng)炭黑相比，碳排放量大大減少；稻殼灰白炭黑是采用大米加工的副產品稻殼灰制備而成；生物基碳酸鈣采用牡蠣殼制備而成，可以替代橡膠產品中高達80％的炭黑，從而降低80％-90％的碳排放。

19、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述增塑劑選自大豆油、蓖麻油、環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧腰果酚月桂酸酯、環(huán)氧腰果酚乙酸酯、環(huán)氧蓖麻油中的一種或多種。

20、進一步地，優(yōu)選為環(huán)氧化大豆油、環(huán)氧腰果酚月桂酸酯、環(huán)氧腰果酚乙酸酯、環(huán)氧蓖麻油中的一種或多種。

21、本發(fā)明中采用植物油基增塑劑替代石油基增塑劑(包括環(huán)烷油、石蠟油、芳烴油等)，植物油基增塑劑的增塑效果與石油基增塑劑基本相當，但來源于植物，屬于可再生資源，符合環(huán)保要求。

22、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述防老劑選自喹啉類、對苯二胺類、防護蠟和紫外線吸收劑中的一種或幾種。

23、進一步地，優(yōu)選防老劑rd、4020、微晶蠟以及uv-531。

24、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述所述硫化體系包括硫化劑和促進劑。

25、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述硫化劑選自硫黃、不溶性硫黃和硫載體中的一種或幾種；所述促進劑選自噻唑類促進劑、次磺酰胺類促進劑和秋蘭姆類促進劑中的一種或幾種。

26、進一步地，硫化劑優(yōu)選硫黃和不溶性硫黃。促進劑優(yōu)選為噻唑類或次磺酰胺類，如促進劑dm、促進劑nobs。

27、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的生物基高阻尼橡膠材料中，所述氧化鋅選自直接法氧化鋅和間接法氧化鋅中的一種。

28、進一步地，優(yōu)選為間接法氧化鋅。

29、基于相同的技術構思，本發(fā)明還提供上述的生物基高阻尼橡膠材料的制備方法，包括以下步驟：

30、在密煉機中加入衣康酸酯橡膠和天然橡膠，50-70℃下混合1-2分鐘后加入補強填充劑和增塑劑，混煉1-2分鐘后加入氧化鋅、硬脂酸、防老劑和阻尼材料，混合均勻后冷卻至70℃以下加入硫化劑和促進劑，下片并自然冷卻得到橡膠混煉膠，待橡膠混煉膠停放后進行硫化。

31、作為一種可選的實施方式，在本發(fā)明提供的制備方法中，硫化過程中硫化溫度140℃-160℃，硫化壓力10-20mpa，硫化時間10-30分鐘。

32、與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果為：

33、(1)本發(fā)明生物基衣康酸酯橡膠部分或全部替代天然橡膠，可同步提升膠料的阻尼性能和疲勞性能，解決了傳統(tǒng)膠料阻尼性能和疲勞性能無法兼顧的技術問題。同時采用pnr替代極性阻尼橡膠(如丁腈橡膠)，可進一步大幅提升膠料的力學性能、阻尼性能和疲勞性能，且解決了天然橡膠/衣康酸酯與極性阻尼橡膠相容性差的難題，可進一步提升膠料的使用性能及使用壽命。

34、(2)本發(fā)明采用阻尼助劑a替代傳統(tǒng)極性阻尼助劑(如ao-80)，解決了傳統(tǒng)阻尼助劑易析出導致膠料及產品阻尼性能不穩(wěn)定的技術難題，并進一步提升了膠料力學、阻尼及疲勞性能。