CN101423629A - 一种新型橡胶吸声材料 - Google Patents

一种新型橡胶吸声材料 Download PDF

Info

Publication number
CN101423629A
CN101423629A CNA2007101652623A CN200710165262A CN101423629A CN 101423629 A CN101423629 A CN 101423629A CN A2007101652623 A CNA2007101652623 A CN A2007101652623A CN 200710165262 A CN200710165262 A CN 200710165262A CN 101423629 A CN101423629 A CN 101423629A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rubber
styrene
sbr
sound absorption
butadiene rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007101652623A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101423629B (zh
Inventor
李花婷
陈瑞军
蔡尚脉
颜晋钧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Original Assignee
Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry filed Critical Beijing Research and Design Institute of Rubber Industry
Priority to CN 200710165262 priority Critical patent/CN101423629B/zh
Publication of CN101423629A publication Critical patent/CN101423629A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101423629B publication Critical patent/CN101423629B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种新型橡胶吸声材料，以结合苯乙烯含量为33～55％的丁苯橡胶或者与溴化丁基橡胶并用为主要原料，配合各种橡胶助剂，通过常规的橡胶成型工艺得到。该材料的吸声系数达到44.8，可用于水下航行器的减震阻尼材料。

Description

一种新型橡胶吸声材料
技术领域
本发明涉及一种新型橡胶吸声材料，具体涉及高结合苯乙烯含量的乳聚丁苯橡胶在制备吸声材料方面的应用。
背景技术
通用丁苯橡胶是指丁二烯(占单体量的71％)和苯乙烯(占单体量的29％)在低温下经乳液聚合反应制得的结合苯乙烯含量为23.5％的丁二烯苯乙烯的共聚物。根据不同的使用要求，丁苯橡胶多用于轮胎、鞋类、胶管和胶带、汽车橡胶制品等。提高丁苯橡胶的结合苯乙烯含量后，橡胶的一些特殊性能如硬度、定伸应力等都有不同程度的提高，尤其表现在微观结构变化的情况下，分子间的内摩擦增大，使其内耗有较大的提高，使其对能量的吸收有较大改善，从而适宜制备内耗较大的橡胶制品如吸声材料和减震阻尼材料。
目前应用于消声瓦、水下消声实验室等所用的吸声材料多为丁基橡胶(或其溴化、氯化产品)、丁腈橡胶等，而丁苯橡胶作为吸声材料的应用较少。目前对通用丁苯橡胶的吸声性能的研究报道也不多，因为其较低的吸声系数而被放弃用作吸声材料。
但是一种高结合苯乙烯含量的丁苯橡胶的出现有望改变这种状况。而这种丁苯橡胶的生产工艺也和普通丁苯橡胶的生产工艺相差不大。
这种丁苯橡胶的制法有多种方法，日本JSR公司采用两步聚合工艺可生产中等苯乙烯含量的丁苯橡胶。制备方法是：先使丁二烯与苯乙烯在乳化剂和叔十二碳硫醇存在下乳液共聚，单体转化率达到一定时再加入丁二烯和叔十二碳硫醇，继续聚合，可得到结合苯乙烯含量为45％的丁苯橡胶；中国石化集团齐鲁石油化工公司的制备工艺是在聚合釜中，加入水、松香酸皂、脂肪酸皂、苯乙烯，通入氮气并用氮气置换数次后，加入丁二烯。在低温5℃时加入过氧化氢二异丙苯、甲醛合次硫酸氢钠、乙二胺四乙酸铁钠盐、叔十二碳硫醇等聚合。在聚合过程中通过调节苯乙烯的加入量和其它小料，可以得到不同苯乙烯含量的丁苯橡胶。
发明内容：
本发明的目的是提供一种新型橡胶吸声材料，其含有高结合苯乙烯含量的丁苯橡胶。丁苯橡胶的结构
Figure A200710165262D00051
当丁二烯和苯乙烯无规共聚时，苯环这种较大基团可以自由振动并且振动能量较大，从而有助于增加材料的内耗。当入射声波的频率与苯环振动的频率有位相差时，则声波必然会消耗一部分能量用于阻滞苯环的振动，这部分用于改变苯环振动的能量也就转化成其它能量(通常是热能)而被损耗掉，从而达到吸声的目的。试验证明，吸声能力的大小与丁苯橡胶中可自由振动的苯环的数量多少有一定的关系，随着苯环数量的增多，吸声性能有较大的提高，由此可知，丁苯橡胶的吸声能力主要来源于可自由振动的苯环数量，所以控制丁苯橡胶中的可自由振动的苯环数量，就能改变丁苯橡胶的吸声能力，即当丁二烯与苯乙烯1:1共聚并达到完全无规聚合(嵌段结构含量小于2个克分子)时，丁苯橡胶的吸声能力相对较大，能满足一般吸声材料的需求。
本发明人通过大量实验发现丁苯橡胶可用作吸声材料地上述吸声原理。
本发明提供制备橡胶吸声材料的2种技术方案。
方案1：
以结合苯乙烯含量为33～55％的丁苯橡胶为主要原料，配合各种橡胶助剂，制备吸声橡胶材料。配方如下：
丁苯橡胶            100份
硬脂酸              0.5-3份
氧化锌              1-5份
炭黑                30-65份
硫磺                1.2-2.0份
促进剂              1-3份
所述的丁苯橡胶的结合苯乙烯含量为33～55％。
方案2：
高结合苯乙烯含量的丁苯橡胶与溴化丁基橡胶并用作为主要原料，配合各种橡胶助剂，制备橡胶吸声材料。配方如下：
丁苯橡胶             80-60份
卤化丁基橡胶         20-40份
硬脂酸               0.5-3份
氧化锌               1-5份
炭黑                 30-65份
硫磺                 1.2-2.0份
促进剂               1-3份
所述的丁苯橡胶的结合苯乙烯含量为33～55％。
所述的卤化丁基橡胶包括：溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶。
方案1和方案2中所述的促进剂主要为次磺酰胺类促进剂，包括下列一种或几种：促进剂NS、CZ、DZ、NOBS。
本发明的橡胶吸声材料通过常规的工艺制备得到：配方—混炼—成型—硫化。
具体实施方式：
实施例1 以苯乙烯含量为33.5％的丁苯橡胶为主要原料，制备橡胶吸声材料。
配方如下：
表1 苯乙烯含量为33.5％丁苯橡胶的配方表
 
原料 丁苯橡胶     硬脂酸 氧化锌 N330碳黑 硫磺 促进剂 合计
用量(份) 100 1 3 50 1.75 1 156.75
制备工艺：
混炼：采用标准混炼工艺，即一段工艺(1.5L Farrel密炼机，50℃/80转)。具体操作步骤：
将密炼机初始温度设定在50℃，关闭卸料口，固定转子，升起上顶栓加入橡胶，放下上顶栓，塑炼橡胶。
1分钟后，升起上顶栓，装入氧化锌、硬脂酸、炭黑，放下上顶栓。
1分钟后，升起上顶栓，清扫密炼机入口和上顶栓的顶部，放下上顶栓。
5.5分钟后排胶，使排胶温度在150～170℃。
二段工艺在开炼机上进行，常温下加入硫黄和促进剂。
成型：按照实际所需(或按照一定的结构)制品进行成型，本试验是将混炼胶成型为底边直径d＝56mm，高h＝50mm的圆柱体，主要用于满足检测的方便。
硫化：本试验的硫化温度为150℃，硫化时间为60min。如果样品过大，可适当提高硫化温度和延长硫化时间，以具体试验为准。
样品的吸声系数测定：首先将样品浸泡于水中一周以上，然后在水中测试。采用中国科学院声学所声管测试系统(Φ57脉冲声管)。测试方法标准：GB/T14369-93《声学水声材料样品插入损失和回声降低的测量方法》。
其它常规物理性能均采用国标进行测试，测试结果如下：
表2  苯乙烯含量为33.5％的丁苯橡胶的吸声系数
 
测试频率(KHz) 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 平均吸声声系数
吸声系数 3 10 2 8 19 28 35 38 38 31 25 34 47 57 69 29.6
表3  苯乙烯含量为33.5％的丁苯橡胶的常规物理性能
 
项目 回弹性％ 拉伸强度MPa 扯断伸长率％ 硬度 100％定伸应力MPa  300％定伸应力MPa  永久变形％ 撕裂kN·m-1 密度Mg·m-3
18 25.7 438 73 3.83 17.9 15 43 1.105
实施例2：以苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶为主要原料，制备橡胶吸声材料。制备方法同实施例1。
表4  苯乙烯含量为40％丁苯橡胶的配方表
 
原料 丁苯橡胶     硬脂酸 氧化锌 N330碳黑 硫磺 促进剂 合计
用量(份) 100 1 3 50 1.75 1 156.75
表5  苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶的吸声系数
 
测试频率(KHz) 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 平均
 
吸声系数
吸声系数 11 10 28 40 46 43 36 38 41 48 58 68 70 69 66 44.8
表6  苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶的常规物理性能
 
项目 门尼粘度 回弹性％ 拉伸强度MPa 扯断伸长率％ 硬度 100％定伸应力MPa  300％定伸应力MPa  永久变形％ 撕裂kN·m-1 密度Mg·m-3
72 18 26.5 439 71 3.49 18.7 11 47 1.103
实施例3：
以苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶和苯乙烯含量为80％的高苯树脂复配成母炼胶，其苯乙烯含量达到54％为主要原料，制备橡胶吸声材料。制备方法同实施例1。
表7  苯乙烯含量为54％丁苯橡胶母炼胶的配方表
 
原料 丁苯橡胶母胶 硬脂酸 氧化锌 N330碳黑 硫磺 促进剂 合计
用量(份) 100 1 3 50 1.75 1 156.75
表8  苯乙烯含量为54％的丁苯橡胶母炼胶的吸声系数
 
测试频率(KHz) 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 平均吸声声系数
吸声 16 16 15 18 26 39 48 53 46 40 34 49 44 52 53 36.6
 
系数
表9  苯乙烯含量为54％的丁苯橡胶母炼胶的常规物理性能
 
项目 回弹性％ 拉伸强度MPa 扯断伸长率％ 硬度 100％定伸应力MPa  300％定伸应力MPa  永久变形％ 撕裂kN·m-1 密度Mg·m-3
20 17.4 547 89 5.17 10.4 66 49 1.110
由于苯乙烯含量超过50％，所以高分子链段中存在部分嵌段苯乙烯链，即不可自由振动的苯环，这就使得依靠自由振动苯环吸收声波能量的丁苯橡胶吸声能力反而有所下降。当苯乙烯含量超过55％后，不再适宜用作吸声材料。
实施例4
以苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶与20份溴化丁基橡胶并用，作为主要原料制备吸声材料。制备方法同实施例1。
表10  并用胶-1的配方表
 
原料 丁苯橡胶     BIIR 硬脂酸   氧化锌   N330碳里     硫磺 促进剂 合计
用量(份) 80 20 1 3 50 1.75 1 156.75
表11  并用胶-1的吸声系数
 
测试频率(KHz) 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 平均吸声声系数
吸声系数 3 10 5 12 22 32 38 38 42 36 31 36 51 59 69 32.3
表12  并用胶-1的常规物理性能
 
项目 回弹性％ 拉伸强度MPa 扯断伸长率％ 硬度 100％定伸应力MPa  300％定伸应力MPa  永久变形％ 撕裂kN·m-1 密度Mg·m-3
17 19 410 70 3.03 14.1 12 37 1.108
实施例5 以苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶与30份溴化丁基橡胶并用作为主要原料制备吸声材料。制备方法同实施例1。
表13  并用胶-2的配方表
 
原料 丁苯橡胶     BIIR 硬脂酸   氧化锌   N330碳里     硫磺 促进剂 合计
用量(份) 70 30 1 3 50 1.75 1 156.75
表14  并用胶-2的吸声系数
 
测试频率(KHz) 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 平均吸声声系数
吸声系数 7 16 19 33 31 55 54 51 53 47 47 53 62 67 80 45
表15  并用胶-2的常规物理性能
 
项目 回弹性％ 拉伸强度MPa 扯断伸长率％ 硬度 100％定伸应力MPa  300％定伸应力MPa  永久变形％ 撕裂kN·m-1 密度Mg·m-3
16 16.8 385 68 2.77 13.2 10 34 1.098
实施例6 以苯乙烯含量为40％的丁苯橡胶与40份溴化丁基橡胶并用作为主要原料制备吸声材料。制备方法同实施例1。
表16  并用胶-3的配方表
 
原料 丁苯橡胶 BIIR 硬脂酸 氧化锌 N330碳黑 硫磺 促进剂 合计
用量(份) 60 40 1 3 50 1.75 1 156.75
表17  并用胶-3的吸声系数
 
测试频率(KHz) 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 平均吸声声系数
吸声系数 3 5 5 12 21 32 40 40 44 40 31 41 51 52 66 32.2
表18  并用胶-3的常规物理性能
 
项目 回弹性％ 拉伸强度MPa 扯断伸长率％ 硬度 100％定伸应力MPa  300％定伸应力MPa  永久变形％ 撕裂kN·m-1 密度Mg·m-3
15 16.9 378 69 2.97 13.9 11 32 1.102

Claims (6)

1.一种橡胶吸声材料，其特征在于，该材料由结合苯乙烯含量为33～55％的丁苯橡胶作主要原料，配合适量的橡胶助剂，通过常规的橡胶成型工艺得到。
2.一种橡胶吸声材料，其特征在于，该材料由结合苯乙烯含量为33～55％的丁苯橡胶与卤化丁基橡胶并用作为主要原料，配合适量的橡胶助剂，通过常规的橡胶成型工艺得到。
3.根据权利要求1所述的橡胶吸声材料，其特征在于，该材料的配方如下：
丁苯橡胶           100份
硬脂酸             0.5-3份
氧化锌             1-5份
炭黑               30-65份
硫磺               1.2-2.0份
促进剂             1-3份
4.根据权利要求2所述的橡胶吸声材料，其特征在于，该材料的配方如下：
丁苯橡胶            80-60份
卤化丁基橡胶        20-40份
硬脂酸              0.5-3份
氧化锌              1-5份
炭黑                30-65份
硫磺        1.2-2.0份
促进剂      1-3份
5.根据权利要求4所述的橡胶吸声材料，其特征在于，所述的卤化丁基橡胶是溴化丁基橡胶、氯化丁基橡胶。
6.根据权利要求3或4所述的橡胶吸声材料，其特征在于，所述的促进剂是次磺酰胺类促进剂，包括下列一种或几种：促进剂NS、CZ、DZ、NOBS。
CN 200710165262 2007-11-02 2007-11-02 一种新型橡胶吸声材料 Active CN101423629B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710165262 CN101423629B (zh) 2007-11-02 2007-11-02 一种新型橡胶吸声材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710165262 CN101423629B (zh) 2007-11-02 2007-11-02 一种新型橡胶吸声材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101423629A true CN101423629A (zh) 2009-05-06
CN101423629B CN101423629B (zh) 2010-12-08

Family

ID=40614526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200710165262 Active CN101423629B (zh) 2007-11-02 2007-11-02 一种新型橡胶吸声材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101423629B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102241843A (zh) * 2011-05-22 2011-11-16 浙江省天台祥和实业有限公司 用于制作高铁或桥梁减震垫的组合物
CN102898738A (zh) * 2012-10-26 2013-01-30 泰亚鞋业股份有限公司 一种记忆泡棉运动鞋鞋底配方及制造方法
CN103044730A (zh) * 2011-10-17 2013-04-17 青岛茂林橡胶制品有限公司 一种橡胶金属减震缓冲胶套及其制备方法
CN104098810A (zh) * 2013-04-12 2014-10-15 中国石油化工股份有限公司 一种组合物及其在制备阻尼材料中的应用和一种阻尼材料及其制备方法
CN111040320A (zh) * 2019-11-13 2020-04-21 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种环保型水下吸声橡胶板及制备工艺

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100526379C (zh) * 2006-03-23 2009-08-12 天津市橡胶工业研究所 水下吸声橡胶制品及制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102241843A (zh) * 2011-05-22 2011-11-16 浙江省天台祥和实业有限公司 用于制作高铁或桥梁减震垫的组合物
CN103044730A (zh) * 2011-10-17 2013-04-17 青岛茂林橡胶制品有限公司 一种橡胶金属减震缓冲胶套及其制备方法
CN103044730B (zh) * 2011-10-17 2015-07-15 青岛茂林橡胶制品有限公司 一种橡胶金属减震缓冲胶套及其制备方法
CN102898738A (zh) * 2012-10-26 2013-01-30 泰亚鞋业股份有限公司 一种记忆泡棉运动鞋鞋底配方及制造方法
CN104098810A (zh) * 2013-04-12 2014-10-15 中国石油化工股份有限公司 一种组合物及其在制备阻尼材料中的应用和一种阻尼材料及其制备方法
CN104098810B (zh) * 2013-04-12 2016-02-24 中国石油化工股份有限公司 一种组合物及其在制备阻尼材料中的应用和一种阻尼材料及其制备方法
CN111040320A (zh) * 2019-11-13 2020-04-21 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 一种环保型水下吸声橡胶板及制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN101423629B (zh) 2010-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1922258B (zh) 橡胶组合物和使用了该橡胶组合物的充气轮胎
CN101423629B (zh) 一种新型橡胶吸声材料
Li et al. Emulsion grafting vinyl monomers onto starch for reinforcement of styrene-butadiene rubber
CN1934182B (zh) 橡胶组合物及使用该组合物的充气轮胎
CN104072883B (zh) 一种基于三元乙丙橡胶的宽温域阻尼材料及其制备与应用
CN103205029A (zh) 超高阻尼橡胶复合材料及其制备工艺
De et al. The effect of grass fiber filler on curing characteristics and mechanical properties of natural rubber
CN101003648A (zh) 基于氢化丁腈橡胶的含微粒凝胶的可硫化组合物
CN106957462A (zh) 一种利用废旧橡胶生产阻止共振的阻尼片材
BR0315361B1 (pt) Compósito polimérico, processo para o preparo de um compósito polimérico e processo para a fabricação de um artigo moldado
CN102924832A (zh) 一种利用废旧橡胶生产阻止共振的阻尼片材
CN100381496C (zh) 耐油耐候性橡胶组合物和使用其的成型体
CN105440359A (zh) 一种汽车用耐磨减振垫材料及其制备方法
Qian et al. Mechanical properties of silicon carbon black filled natural rubber elastomer
CN107177057A (zh) 一种用于制造包布三角带压缩层的橡胶组合物及其制备方法
CN110183784A (zh) 一种耐寒epdm复合材料及其制备方法
EP1050547B1 (en) Polymeric dimethyl-dicyclopentadiene/limonene resin
JP2013159632A (ja) 熱可塑性エラストマー組成物及び発泡体
CN106146952B (zh) 一种氯丁橡胶减振垫片材料及其制备方法
US6180711B1 (en) Rubber composition for seismic isolation laminates
CN115584064B (zh) 一种变模量减震橡胶材料及其制备方法和应用
JP5714828B2 (ja) 高減衰支承用ゴム組成物および高減衰支承体
CN109749139B (zh) 一种工程胎胎面用橡胶组合物及应用
Elangovan et al. Effect of crosslink density on cut and chip resistance of 100% SBR based tire tread compound
CN1239975A (zh) 高阻尼橡胶组合物

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant