CN101851361A - 丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法，其特征是方法为：(1)丁腈橡胶的改性；(2)丁腈橡胶中空纤维膜的制作；(3)丁腈橡胶中空纤维阻尼材料的制备。本发明的优点是：能获得丁腈橡胶中空纤维阻尼材料阻尼值大于0.9且阻尼平台区Δf为20Hz～155Hz、阻尼值大于0.3的温域为0～40℃。该产品具有较宽的频域和温域，安全性能好，使用范围广，更可根据实际需要确定阻尼产品的参数，以确定加工特定产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种丁腈橡胶中空纤维阻尼材料，尤其涉及一种丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法。
背景技术
随着科学的进步，人们重视环保的同时，也越来越注意到噪声与振动给人们生产生活带来的危害，减振降噪已成为急待解决的问题。振动与噪声控制标准日益严格，研究轻型高阻尼复合结构已成为复合阻尼结构领域的前沿研究热点，研制与开发高阻尼复合材料已成为新型阻尼材料发展的趋势。
中空纤维是指贯通纤维轴向具有管状空腔的化学纤维，目前多用做分离膜，特别是应用于水处理领域。然而将其应用到振动与噪声控制领域目前还未见有过相关的报道。本方法将丁腈橡胶制成中空纤维阻尼材料，由于中空纤维具有空腔结构，该结构在减振降噪方面具有很大的优势。在减振方面，由于中空结构的缓冲变形耗能作用可消耗部分振动能量，加之中空结构的材料本身的阻尼性能，使其有望成为一种优良的新型阻尼材料。在隔声方面，声波在材料中传播时，中空纤维的影响在于管孔内空气与纤维不同界面对声波的反射、散射作用，较强的反射和散射必然造成声波较大的衰减，从而降低透射声起到隔声作用。
丁腈橡胶(NBR)是由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶，是耐油性优异的弹性体。其中丙烯腈含量(％)有42～46、36～41、31～35、25～30、18～24等五种。丙烯腈含量越多，耐油性越好，但耐寒性则相应下降。此外，它还具有良好的耐水性、气密性及优良的粘结性能。广泛用于各种耐油橡胶制品、多种耐油垫圈、垫片、套管、软包装、软胶管、印染胶辊、电缆胶材料等，在汽车、航空、石油、复印等行业中成为必不可少的弹性材料，同时也用来作平板阻尼材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法，通过改性克服丁腈橡胶由于粘性太大、相转化时间过长而不利于纺丝的弊端，本发明的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料，其中空纤维结构有效地提高了材料的阻尼性能且减轻了重量，可广泛应用于减振降噪领域。
本发明是这样来实现的，其特征是方法为：
(1)丁腈橡胶的改性：将丁腈橡胶与分散组分按质量百分比8∶2～5∶5共混，再加入强极性溶剂将其溶解，使最终共混聚合物的质量百分比浓度控制在15％～30％，溶剂的质量百分比为70％～85％，溶质相质量百分比配方中还包括作为第三组分的抗氧剂，抗氧剂优选有机小分子AO-60或AO-80，加入量占共混聚合物总量的5％～20％，将共混聚合物溶液在40℃～120℃下搅拌6～12h充分溶解，即得改性的丁腈橡胶铸膜液；
(2)丁腈橡胶中空纤维膜的制作：采用干-湿法纺丝方法，将铸膜液静置脱泡24～48h，用N2压入过滤网过滤，经计量泵打入芯液为去离子水的环形纺丝头，经过干纺程后由导轮引入自来水凝胶浴，凝胶浴水温20～30℃，干纺程距离5～15cm，挤出速度20～50ml/min，绕丝速度20～40ml/min，内芯液流速20～40ml/min，制备得到丁腈橡胶中空纤维膜；
(3)丁腈橡胶中空纤维阻尼材料的制备：将初生的未完全相转化的丁腈橡胶中空纤维膜，利用其自身的粘性一根根整齐紧密排列在洁净的玻璃板上，得到中空纤维膜板，然后将其用清水充分浸泡，使其完全脱溶剂相转化，接着用30％～50％的甘油浸泡48～72h，晾干，最后得到丁腈橡胶中空纤维阻尼材料。
本发明所述的强极性溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或若干种的混合物。
本发明所述的分散组分可为聚氯乙稀、聚酰胺中的一种。
本发明的优点是：能获得丁腈橡胶中空纤维阻尼材料阻尼值大于0.9且阻尼平台区Δf为20Hz～155Hz、阻尼值大于0.3的温域为0～40℃。该产品具有较宽的频域和温域，安全性能好，使用范围广，更可根据实际需要确定阻尼产品的参数，以确定加工特定产品。
附图说明
图1为本发明的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料实施例一样品的阻尼温度特性图。
图2为本发明的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料实施例二样品的阻尼温度特性图。
图3为本发明的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料实施例三样品的阻尼温度特性图。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明，但本发明不受实施例的限制：
实施例一：
分别称取42g丁腈橡胶和42g聚氯乙稀，两者混合后加入500ml二甲基甲酰胺中充分搅拌溶解6h后，静置脱泡36h，在0.25MPa的N2压力下，将铸膜液通过0.01μm的滤网过滤，由计量泵打入芯液为去离子水的环行纺丝头，经过15cm的干纺程后由导轮引入水温为20℃的凝胶浴，得到未完全相转化的丁腈橡胶中空纤维初生膜。利用初生膜自身的粘性将其一根根整齐紧密排列在洁净的玻璃板上，得到丁腈橡胶中空纤维膜板。将中空纤维膜板用清水充分浸泡24h，使其完全脱溶剂相转化后，用30％的甘油浸泡48小时，晾干。
再分别称取21g丁腈橡胶和21g聚氯乙稀，两者混合后加入250ml二甲基甲酰胺中充分搅拌溶解6h后，静置脱泡36h，在0.25MPa的N2压力下，将铸膜液通过0.01μm的滤网过滤后，直接浇铸到一块洁净的玻璃板上，用钢尺刮制cheng成与中空纤维壁厚同厚度的平板膜，再在空气中蒸发5s后，放入水温为20℃的凝胶浴，进行完全相转化，得到与前面所制备的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料成分相同的平板结构阻尼材料。
如图1所示，横坐标是试件结构的测试温度，纵坐标为阻尼损耗因子，测试是在美国TA公司生产的DMA-Q800动态热机械分析仪上进行的。图中两条曲线分别表示：丁腈橡胶中空纤维阻尼材料的阻尼损耗因子与成分相同的平板结构阻尼材料的阻尼损耗因子分别与温度的关系曲线，图中1为中空纤维结构，2为平板结构。
实施例二：
分别称取92.79g丁腈橡胶和39.77g聚氯乙稀，两者混合后加入500ml二甲基乙酰胺中充分搅拌溶解8h后，静置脱泡48h，在0.25MPa的N2压力下，将铸膜液通过0.01μm的滤网过滤，由计量泵打入芯液为去离子水的环行纺丝头，经过15cm的干纺程后由导轮引入水温为20℃的凝胶浴，得到未完全相转化的丁腈橡胶中空纤维初生膜。利用初生膜自身的粘性将其一根根整齐紧密排列在洁净的玻璃板上，得到丁腈橡胶中空纤维膜板。将中空纤维膜板用清水充分浸泡24h，使其完全脱溶剂相转化后，用50％的甘油浸泡48小时，晾干。
如图2所示，横坐标是试件结构的测试温度，纵坐标为阻尼损耗因子，测试是在美国TA公司生产的DMA-Q800动态热机械分析仪上进行的。
实施例三：
分别称取78.33g丁腈橡胶和78.33g聚氯乙稀，两者混合后加入500ml二甲基乙酰胺中充分搅拌溶解8h后，静置脱泡48h，在0.25MPa的N2压力下，将铸膜液通过0.01μm的滤网过滤，由计量泵打入芯液为去离子水的环行纺丝头，经过10cm的干纺程后由导轮引入水温为25℃的凝胶浴，得到未完全相转化的丁腈橡胶中空纤维初生膜。利用初生膜自身的粘性将其一根根整齐紧密排列在洁净的玻璃板上，得到丁腈橡胶中空纤维膜板。将中空纤维膜板用清水充分浸泡48h，使其完全脱溶剂相转化后，用30％的甘油浸泡48小时，晾干，得到丁腈橡胶中空纤维阻尼材料A。
分别称取78.33g丁腈橡胶、47g聚氯乙稀和31.33g经过淬火的AO-60，三者混合后加入500ml二甲基乙酰胺中充分搅拌溶解8h后，静置脱泡48h，在0.25MPa的N2压力下，将铸膜液通过0.01μm的滤网过滤，由计量泵打入芯液为去离子水的环行纺丝头，经过10cm的干纺程后由导轮引入水温为25℃的凝胶浴，得到未完全相转化的丁腈橡胶中空纤维初生膜。利用初生膜自身的粘性将其一根根整齐紧密排列在洁净的玻璃板上，得到丁腈橡胶中空纤维膜板。将中空纤维膜板用清水充分浸泡48h，使其完全脱溶剂相转化后，用30％的甘油浸泡48小时，晾干，得到丁腈橡胶中空纤维阻尼材料B。
如图3所示，横坐标是试件结构的振动频率，纵坐标为阻尼损耗因子，测试是在美国TA公司生产的DMA-Q800动态热机械分析仪上进行的。图中的A曲线为丁腈橡胶中空纤维阻尼材料A的阻尼损耗因子；图中的B曲线为丁腈橡胶中空纤维阻尼材料B的阻尼损耗因子。
Claims (3)
1.一种丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法，其特征是方法为：
(1)丁腈橡胶的改性：将丁腈橡胶与分散组分按质量百分比8∶2～5∶5共混，再加入强极性溶剂将其溶解，使最终共混聚合物的质量百分比浓度控制在15％～30％，溶剂的质量百分比为70％～85％，溶质相质量百分比配方中还包括作为第三组分的抗氧剂，抗氧剂优选有机小分子AO-60或AO-80，加入量占共混聚合物总量的5％～20％，将共混聚合物溶液在40℃～120℃下搅拌6～12h充分溶解，即得改性的丁腈橡胶铸膜液；
(2)丁腈橡胶中空纤维膜的制作：采用干-湿法纺丝方法，将铸膜液静置脱泡24～48h，用N2压入过滤网过滤，经计量泵打入芯液为去离子水的环形纺丝头，经过干纺程后由导轮引入自来水凝胶浴，凝胶浴水温20～30℃，干纺程距离5～15cm，挤出速度20～50ml/min，绕丝速度20～40ml/min，内芯液流速20～40ml/min，制备得到丁腈橡胶中空纤维膜；
(3)丁腈橡胶中空纤维阻尼材料的制备：将初生的未完全相转化的丁腈橡胶中空纤维膜，利用其自身的粘性一根根整齐紧密排列在洁净的玻璃板上，得到中空纤维膜板，然后将其用清水充分浸泡，使其完全脱溶剂相转化，接着用30％～50％的甘油浸泡48～72h，晾干，最后得到丁腈橡胶中空纤维阻尼材料。
2.根据权利要求1所述的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法，其特征是所述的强极性溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺中的一种或若干种的混合物。
3.根据权利要求1所述的丁腈橡胶中空纤维阻尼材料及其制备方法，其特征是所述的分散组分可为聚氯乙稀、聚酰胺中的一种。
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