新型水下吸声橡胶制品及制备方法
技术领域:
本发明涉及一种水下吸声橡胶制品及制备方法。特别是一种新型水下吸声橡胶制品及制备方法。
背景技术:
消声水池是在实验室内创建的自由声场,它可以模拟海洋环境,对水声仪器进行鉴定、校正以及进行声导航试验,是研究与发展水声科学以及水声测试仪器生产必不可少的设备之一。而水下吸声橡胶制品是消声水池的敷设材料,其特殊的水下吸声性能使消声水池类似于消声室,是消声水池中的主要部件。
由于水下吸声橡胶制品长期浸泡在消声水池中,因此,应具有长期浸泡在消声水池中工作时,该消声水池的吸声系数稳定不变、水质稳定清洁的特性,而且还应满足橡胶制品本身的物理和化学性能稳定的要求。
目前,国内一些消声水池敷设的水下吸声橡胶制品多采用表1中所列传统配方。
表1
配方组分 |
比较例1 |
比较例2 |
比较例3 |
比较例4 |
丁基胶301#丁基胶268#轻质碳酸钙高耐磨炭黑N330云母(100目)芳烃油四川槽黑蛭石粉癸二酸二辛酯 |
100-43.5---305015 |
100--30---1015 |
100--357525-21- |
-100-357510-11- |
磷苯二甲酸二丁酯滑石粉氧化锌防老D硬脂酸TMTDS石蜡对醌二肟DM溴化酚醛树脂总计 |
--511.522----250 |
-83.5511.522----250 |
--2.5-4--624-274.5 |
105-40.5-----10260.5 |
其中,比较例1和比较例2的配方为硫磺硫化体系;含有硫磺类促进剂TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)和S(硫磺),由于硫的存在致使该配方制成的橡胶制品在消声水池中长期浸泡后,消声水池往往因含硫化物过量而水质发臭。
因此,为解决水中含硫化物的问题,在橡胶制品配方中避免使用硫磺类促进剂;比较例3、比较例4采用了无硫硫化体系;但是,比较例3的配方中,硫化剂采用对醌二肟,以该配方制作的橡胶制品在水中长期浸泡后,浸泡水会变为深褐色。比较例4的配方中,含有溶水成份(邻苯二甲酸二丁酯),以该配方制作的橡胶制品长期浸水后,橡胶制品会有析出物析出而污染水质。因此,比较例3和比较例4虽然配方组份中没有硫的存在,当经过多年的水中浸泡后,仍然存在水质变色、发臭的缺陷,使消声水池的工作环境变劣。
为保持水质清洁,水池必须定期换水,因此,使用成本加大,工作效率降低。
发明内容:
本发明旨在提供一种新型水下吸声橡胶制品及制备方法。以本发明的制备方法制备的水下吸声橡胶制品用于消声水池时,可以使声学性能在声音频率2~80KHz时,吸声系数达到99%;并且,其低渗出、低挥发的特性,可以使将其长期浸泡在水中时,仍保持水质清洁,无色,无臭味。避免了目前消声水池所敷设的水下吸声橡胶制品使水质变臭变色,污染工作环境,水池必须定期换水的缺陷。
本发明的技术方案:
本发明的组份包括合成橡胶,配合剂,阻尼吸声填料;其中,各组份的重量比是:
(1)合成橡胶:以100份为配方基础,其中:
丁基橡胶 80-100份,
氯丁胶 0-10份,
氯化丁基胶 0-20份;
(2)配合剂:
活性剂 氧化锌 1-10份,
分散剂 硬脂酸 1-5份,
防老剂 防老剂264 0.5-2份,
补强剂 高耐磨炭黑N330 30-45份,
填充剂 轻质碳酸钙 0-90份,
填充剂 滑石粉 0-50份,
增塑剂 芳烃油 1-30份,
增塑剂 环烷油 0-20份,
增塑剂 石蜡 1-10份,
树脂硫化剂 HY-2056树脂 15-40份,
促进剂Na22 0-3份,
促进剂DM 0-5份;
(3)阻尼吸声填料:
云母粉 50-100份,
100目的蛭石粉 8-15份,
20目的蛭石粉 8-15份。
其中;
防老剂264为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚;
HY-2056树脂为溴化对-特辛基苯酚甲醛树脂;
促进剂Na22为1,-2亚乙基硫脲;
促进剂DM为二硫化二苯并噻唑。
制备方法:
1,混炼:
加料顺序:合成胶塑炼后,加入分散剂硬脂酸、活性剂氧化锌、防老剂264,再加入补强剂高耐磨炭黑N330、云母粉、轻质碳酸钙、滑石粉各组分总量的1/2,再加入增塑剂芳烃油、环烷油、石蜡,再加入100目蛭石粉、剩余的补强剂高耐磨炭黑N330、云母粉及轻质碳酸钙及滑石粉,以上组分混炼时间约16分钟,排胶温度为120~140℃。
2,将冷却后的混炼胶在炼胶机上加入硫化剂、促进剂,混炼均匀,薄通四遍下片待用。
3,加入蛭石粉:
将炼胶机辊距放厚8mm,把混炼胶捣炼均匀,使混炼胶升温至≥65℃,将20目的蛭石粉快速加入混炼胶中,捣炼均匀下片。
4,成型:
用花辊成型机或裁剪出半成品;经165℃×35~50分钟,压力5~20MPa硫化成型。
由于本发明加入了具有特殊阻尼吸声特性的填充剂-云母粉、增塑剂-芳烃油,采用特殊的蛭石粉混合工艺等步骤,因此,其制品具有低频吸声特性。经检测,当工作频率在2~80KHz时,吸声系数达99%。
由于本发明以合成橡胶为基料,采用丁基胶或丁基胶与氯丁胶并用或丁基胶与氯化丁胶并用,采用树脂硫化剂HY-2056树脂作为硫化剂,采用Na22和MD作为促进剂,构成无硫硫化体系及无硫促进体系,组分中不含有硫,避免了由于硫的污染使得水质发臭的弊病。由于树脂硫化剂HY-2056树脂有较高软化点(或熔点),常温下为结晶状,不溶于水,使得制品具有低渗出、低挥发的性能;并且制品致密性好,可以保持消声水池内水质的清洁。
本发明的制品在消声水池中长期使用时,不仅具有良好的水下吸声效果,并且可以保持消声水池水质的清洁,无臭无味,提高了制品使用寿命,改善了水池工作环境。
综上所述,本发明旨在提供一种新型水下吸声橡胶制品及制备方法。以本发明的制备方法制备的水下吸声橡胶制品用于消声水池时,可以使声学性能在工作频率2~80KHz时,吸声系数达到99%;并且,其低渗出、低挥发的特性,可以使将其长期浸泡在水中时,仍保持水质清洁,无色,无臭味。避免了目前消声水池所敷设的水下吸声橡胶制品使水质变臭变色,污染工作环境,水池必须定期换水的缺陷。
具体实施方式:
实施例1;
各组分的重量比为:
(1)合成橡胶:
丁基橡胶(牌号268或301) 1000g 100份,
(2)配合剂:
氧化锌 50g 5份,
硬脂酸 25g 2.5份,
防老剂264 10g 1份,
高耐磨炭黑N330 350g 35份,
芳烃油 250g 25份,
石蜡 60g 6份,
HY-2056树脂 280g 28份,
共计 1025g, 102.5份;
(3)阻尼吸声填料:
100目的蛭石粉 100g 10份,
20目的蛭石粉 110g 11份,
100目的云母 750g 75份,
共计 960g 96份;
总计 2985g 298.5份。
制备方法是:
1,混炼:
混炼采用X(s)N-75型密炼机,加料顺序:合成胶塑炼后,加入分散剂硬脂酸、活性剂氧化锌、防老剂264,再加入补强剂高耐磨炭黑N330、云母粉、轻质碳酸钙、滑石粉各组分总量的1/2,再加入增塑剂芳烃油、环烷油、石蜡,再加入100目蛭石粉、剩余的补强剂高耐磨炭黑N330、云母粉及轻质碳酸钙及滑石粉,以上组分混炼时间约16分钟,排胶温度为120~140℃。
2,将冷却后的混炼胶在炼胶机上加入硫化剂、促进剂,混炼均匀,薄通四遍,下片待用。
3,加入蛭石粉:
将开炼机辊距放厚至8mm,把混炼胶捣炼均匀,使胶料升温至≥65℃,将20目的蛭石粉快速加入混炼胶中,捣炼三遍下片,将蛭石粉快速加入混炼胶中,捣炼三遍下片;
4,成型:用花辊成型机(或裁剪)出半成品。经165℃×35~50分钟,压力5~20MPa硫化成型,制成本发明的产品新型水下吸声橡胶制品。
实施例2;
各组分的重量比:
(1)合成橡胶:基本量100%
丁基胶(牌号268) 900g 90份,
氯丁胶(牌号230) 100g 10份,
共计 1000g 100份;
(2)配合剂:
氧化锌 50g 5份,
硬脂酸 40g 4份,
防老剂(264) 10g 1份,
高耐磨炭黑N330 350g 35份,
芳烃油 150g 15份,
环烷油 100g 10份,
石蜡 60g 6份,
HY-2056树脂 250g 25份,
共计 1010g 101份;
(3)阻尼吸声填料:
云母(100目) 750g 75份,
100目的蛭石粉 100g 10份,
20目的蛭石粉 120g 12份,
共计 970g 97份,
总计 2980g 298份;
采用实施例1的制备方法,制成本实施例的产品新型水下吸声橡胶制品。
实施例3
各组分的重量比:
(1)合成橡胶 基本量100%
丁基胶(牌号268) 900g 90份,
氯化丁基胶(牌号1068) 100g 10份,
共计 1000g 100份,
(2)配合剂:
氧化锌 50g 5份,
硬脂酸 30g 3份,
防老剂(264) 10g 1份,
高耐磨炭黑N330 350g 35份,
滑石粉 100g 10份,
芳烃油 120g 12份,
石蜡 60g 6份,
HY-2056树脂 220g 22份,
促进剂Na22 2g 0.2份,
促进剂DM 2g 0.2份,
共计 944g 94.4份;
(3)阻尼吸声填料:
云母 700g 70份,
100目的蛭石粉 100g 10份,
20目的蛭石粉 100g 10份,
共计 900g 90份;
总计 2844g 284.4份。
采用实施例1的制备方法,制成本实施例的产品新型水下吸声橡胶制品。
实施例4:
各组分的重量比:
(1)合成橡胶:
丁基胶(牌号268) 800g 80份,
氯化丁基胶(牌号1068) 200g 20份,
共计 1000g 100份;
(2)配合剂:
氧化锌 50g 5份,
硬脂酸 30g 3份,
防老剂(264) 10g 1份,
高耐磨炭黑N330 300g 30份,
轻质碳酸钙 100g 10份,
芳烃油 120g 12份,
环烷油 80g 8份,
石蜡 60g 6份,
HY-2056树脂 200g 20份,
促进剂Na22 4.5g 0.45份,
促进剂DM 4.5g 0.45份,
二丁酯 80g 8份,
共计 1039g 103.9份;
(3)阻尼吸声填料:
云母(100目) 700g 70份,
蛭石粉(100目) 100g 10份,
蛭石粉(100目) 105g 10.5份,
共计 905g 90.5份
总计 2944g 294.4份。
采用实施例1的制备方法,制成本实施例的产品新型水下吸声橡胶制品。
以上实施例1-4的配方均适用于各种形状和规格新型水下吸声橡胶制品。
采用本发明方法所制备的新型水下吸声橡胶制品浸水使用13年后,经环境监测站对浸泡本发明的新型水下吸声橡胶制品的2#水池的南口和北口分别取样,进行废水检测,其结果如下:
2#水池的南口和北口取样检测平均值为;
PH值7.415,悬浮物15.5Mg/L,氨氮0.0355 Mg/L,总磷0.01Mg/L,硫化物0.005Mg/L,化学需氧量13Mg/L,挥发酚0.002Mg/L,总大肠菌群6.45×104个/L,石油类0.1Mg/L。
检测结果证明,浸泡本发明的新型水下吸声橡胶制品的2#水池的水质基本无污染。