CN101503533B - 具有良好阻尼性能的导电橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有良好阻尼性的导电橡胶复合材料及其制备方法，该复合材料导电性能好，可减轻橡胶制品的重量。该复合材料的橡胶基体中均匀分布着聚苯胺/珍珠岩复合颗粒，复合颗粒为孔隙和表面具有聚苯胺的珍珠岩颗粒，复合颗粒的尺寸为1～5mm，复合颗粒占复合材料的体积百分比为25～50％。橡胶基体为丁苯橡胶基体或丁基橡胶基体。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种含有机/无机多孔介质的橡胶基复合材料及其制备方法，具体涉及一种轻型具有高阻尼的导电橡胶复合材料，属于复合材料技术领域。
二、背景技术
现有的橡胶具有好的阻尼性，但是还不能满足一些特殊要求，如良好的导电性，于是人们提出了一些高阻尼橡胶。
01128608.2号专利申请提出一种宽温宽频聚丙烯酸酯/聚硅氧烷复合阻尼橡胶的制备方法，它采用聚硅氧烷与聚丙烯酸酯共混硫化，拓宽聚丙烯酸酯的低温阻尼区，再以共混橡胶为母体与聚(甲基)丙烯酸酯序列互贯，拓宽复合橡胶的高温阻尼区，制得聚硅氧烷/聚丙烯酸酯阻尼功能区的高度和宽度可控制的宽温宽频复合阻尼橡胶，其tgδmax为1.2～0.35，有效阻尼功能区的宽度可达250℃左右，低温起始转变温度达-80℃，可广泛应用于减震降噪等工程方面。
200710063460.9号专利申请提出一种交联型橡胶基阻尼材料及其制备方法，在所选橡胶材料中添加酚类有机小分子为阻尼功能添加剂和适当的有机相容剂，使得到的橡胶基阻尼材料在具有较好的力学性能的同时大幅度改善材料的阻尼性能。材料的损耗因子(η)更高，可在较宽的频率范围内表现出高水平的阻尼性能。这种复合阻尼橡胶仅以几种高分子物质复合，阻尼作用有限。因此有人在橡胶中添加了多种其它物质，以改善阻尼性能。
如97180483.4号专利申请提供一种具有低弹性模量、良好阻尼性能和断裂特性等的高阻尼橡胶组合物，该组合物含有一种石油树脂(15～60重量份)以及共计60～90重量份的细粒炭黑与二氧化硅，三种组分共混在含有天然橡胶和/或异戊二烯橡胶(至少50重量份)的橡胶(100重量份)中，细粒炭黑与二氧化硅的重量份数之比为95/5～75/25。该专利添加了非高分子材料的细粒炭黑与二氧化硅。
再如02120881.6号专利申请提出一种减振橡胶材料，其按千克重量、组成为：丁基橡胶3-20，萜烯树脂0.08-4，白炭黑0.42-2.5，喷雾炭黑0.5-5，高耐磨炭黑0.5-7，聚异丁烯6.5-25，二辛酯0.5-1.8，防老剂0.1-0.4，轻或重晶石粉或铅粉或铁粉1.8-50，陶土或重晶石粉或铅粉或铁粉0.2-10。该专利添加了非高分子材料重晶石粉或铅粉或铁粉，有好的阻尼性。但铅粉、铁粉和细粒炭黑均为实体材料，界面少，导电作用也十分有限。
200410074318.0号专利申请提出一种高导电橡胶，该高导电橡胶的成分及其配料重量比为：双组份硅胶100重量份，导电材料200～600重量份；双组份硅胶为含有铂化物催化剂和硅烷化合物交联剂的硅胶，该导电材料为镀银玻璃粉200～350重量份，或镀银镍粉300～500重量份，或镀银铜粉350～600重量份，或镀银铝粉250～450重量份，或银粉250～450重量份。该专利申请的特点是导电性好，但需要大量的贵金属银。
三、发明内容
解决问题：
本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有良好阻尼性的导电橡胶复合材料，该材料导电性能好，可减轻橡胶制品的重量。
本发明的另一目的是提供上述导电橡胶的制备方法，该方法工艺设计合理，制备简便，适于工业化生产。
技术方案：
一种具有良好阻尼性能的导电橡胶复合材料，其特征是：该复合材料的橡胶基体中均匀分布着聚苯胺/珍珠岩复合颗粒，复合颗粒为孔隙和表面具有聚苯胺的珍珠岩颗粒，复合颗粒的尺寸为1～5mm，复合颗粒占复合材料的体积百分比为25～50％。
所述的橡胶基体为丁苯橡胶基体或丁基橡胶基体。
一种导电橡胶复合材料的制备方法，其特征是：制备过程如下
a、将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的55％～65％，加入占羟基丙烯酸树脂质量1.5～2.5％混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯体积比为2∶8～3∶7，快速搅拌20～30min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
b、将天然的多孔珍珠岩破碎至尺寸为1～5mm的颗粒，水洗干燥后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料中保持1～3min后捞出，在110～130℃干燥得到珍珠岩复合颗粒；
C、在120～130℃条件下对橡胶进行塑炼4～6min，然后加入珍珠岩复合颗粒，珍珠岩复合颗粒与橡胶的体积比为2.5∶7.5～5∶5，混炼8～12min后，在珍珠岩复合颗粒与橡胶形成的复合体中加入占橡胶质量1.5～2.5％的硫磺，在30～35℃条件下混炼8～12min，接着在145～155℃硫化得到导电橡胶复合材料。
所述橡胶为丁苯橡胶或丁基橡胶。
本发明的有益效果：
本发明的具有良好阻尼性的导电橡胶复合材料，仅使用普通阻尼添加剂珍珠岩和普通导电材料聚苯胺，避开了贵重的材料和密度高的材料，因此成本低、制备简便。该材料较高的阻尼性能来自多孔的珍珠岩本身及和橡胶、导电填料形成了大量的界面，多孔材料本身具有良好的阻尼功能，但在本发明中，由于在多孔材料填入能导电的有机物，形成了更多的界面。该材料的电阻率小、导电率高、屏蔽效果好，较高的导电性能来自聚苯胺，聚苯胺有类似金属的导电特性，它在复合材料中处于多孔的珍珠岩孔中及其表面，因而均匀分布在橡胶中，对材料起到导电作用。该复合材料选用了珍珠岩做填料，大大降低了橡胶制品的重量。因而该材料具有成本低、性能高、重量轻和功能多的优点。
四、附图说明
图1为本发明导电橡胶复合材料的电镜组织。
图中：空洞为珍珠岩的微孔，发亮的为聚苯胺，珍珠岩处于黑色的橡胶基体中。
五、具体实施方式
实施例一：
本发明具有良好阻尼性的导电橡胶复合材料的制备方法，制备过程如下：
a、将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的60％，加入占羟基丙烯酸树脂质量2％的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯体积比为2.5∶7.5，以800～1200r/min的速度快速搅拌25min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
b、将天然的多孔珍珠岩破碎至尺寸为1～5mm的颗粒，水洗干燥后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料中保持3min后捞出，在120℃干燥得到珍珠岩复合颗粒；
C、在125℃条件下对丁苯橡胶进行塑炼4～6min，然后加入珍珠岩复合颗粒，珍珠岩复合颗粒与橡胶的体积比为5∶5，混炼8～12min后，在珍珠岩复合颗粒与丁苯橡胶形成的复合体中加入占丁苯橡胶质量2％的硫磺，在32℃条件下混炼8～12min，接着在150℃硫化得到导电橡胶复合材料。
实施例二：
a、将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的45％，加入占羟基丙烯酸树脂质量2.2％的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯体积比为2.5∶7.5，以800～1200r/min的速度快速搅拌20min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
b、将天然的多孔珍珠岩破碎至尺寸为1～5mm的颗粒，水洗干燥后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料中保持3min后捞出，在120℃干燥得到珍珠岩复合颗粒；
C、在127℃条件下对丁基橡胶进行塑炼4～6min，然后加入珍珠岩复合颗粒，珍珠岩复合颗粒与橡胶的体积比为3.5∶6.5，混炼8～12min后，在珍珠岩复合颗粒与丁基橡胶形成的复合体中加入占丁基橡胶质量2％的硫磺，在30℃条件下混炼8～12min，接着在145℃硫化得到导电橡胶复合材料。
实施例三：该实施例中的质量百分含量的取值范围，表示原料的可以该含量范围内任取质量，该实施例可以形成多种组合关系。
a、将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的55％～65％，加入占羟基丙烯酸树脂质量1.5～2.5％的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯体积比为2∶8～3∶7，以800～1200r/min的速度快速搅拌20～30min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
b、将天然的多孔珍珠岩破碎至尺寸为1～5mm的颗粒，水洗干燥后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料中保持1～3min后捞出，在110～130℃干燥得到珍珠岩复合颗粒；
C、在120～130℃条件下对橡胶进行塑炼4～6min，然后加入珍珠岩复合颗粒，珍珠岩复合颗粒与橡胶的体积比为2.5∶7.5～5∶5，混炼8～12min后，在珍珠岩复合颗粒与橡胶形成的复合体中加入占橡胶质量1.5～2.5％的硫磺，在30～35℃条件下混炼8～12min，接着在145～155℃硫化得到导电橡胶复合材料。其中橡胶采用丁苯橡胶或丁基橡胶。
性能测试：
下表为不同成份的珍珠岩颗粒组成的橡胶复合材料指标参数，其中对比材料1、2为现有技术得到的产品，产品1-产品3为采用本发明技术所得到的具有良好阻尼性的导电橡胶复合材料。
| 合金编号 | 材料类型 | 阻尼性/tgδmax | 体积电阻率/Ωm |
| 对比材料1 | 01128908.2号申请中的聚丙烯酸酯/聚硅氧烷复合阻尼橡胶 | 1.2～0.35 | - |
| 对比材料2 | 200410074318.0号申请中的高导电橡胶 | - | 0.04 |
| 产品1 | 复合颗粒在橡胶中的体积百分比为30％，橡胶基体为顺丁橡胶。 | 1.4～0.55 | 0.03 |
| 产品2 | 复合颗粒的尺寸为2-5mm，复合颗粒在橡胶中的体积百分比为50％，橡胶基体为丁苯橡胶，即实施例一所得产品。 | 1.8～0.95 | 0.01 |
| 产品3 | 复合颗粒在复合材料中的体积百分比为35％。橡胶基体为丁基橡胶，即实施例二所得产品。 | 1.6～0.85 | 0.02 |
由上表可见，本发明导电橡胶复合材料中的复合颗粒的数量增加，利于材料的阻尼性提高，这是由于复合颗粒和橡胶的界面增多，如上表中产品1、2、3的阻尼性好于对比材料1、2。同样复合颗粒的数量增加，导电体数量增多也利于材料的导电性提高，如上表中产品2导电性好于产品1和产品3。但是如果复合颗粒含量超出了本发明的含量范围，复合颗粒数量多导致橡胶难以均匀包覆在颗粒表面，反而造成复合材料的大量缺陷，不仅导致材料的力学性能降低，也使材料的导电性下降。
Claims (2)
1.-种导电橡胶复合材料的制备方法，其特征是：制备过程如下
a、将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂质量的55％～65％，加入占羟基丙烯酸树脂质量1.5～2.5％的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯体积比为2∶8～3∶7，快速搅拌20～30min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
b、将天然的多孔珍珠岩破碎至尺寸为1～5mm的颗粒，水洗干燥后浸入聚苯胺-丙烯酸涂料中保持1～3min后捞出，在110～130℃干燥得到珍珠岩复合颗粒；
C、在120～130℃条件下对橡胶进行塑炼4～6min，然后加入珍珠岩复合颗粒，珍珠岩复合颗粒与橡胶的体积比为2.5∶7.5～5∶5，混炼8～12min后，在珍珠岩复合颗粒与橡胶形成的复合体中加入占橡胶质量1.5～2.5％的硫磺，在30～35℃条件下混炼8～12min，接着在145～155℃硫化得到导电橡胶复合材料。
2.根据权利要求1所述导电橡胶复合材料的制备方法，其特征是：所述的橡胶为丁苯橡胶或丁基橡胶。
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