CN102863795A - 温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料及其制备方法，涉及弹性胶泥缓冲器材料。包括以下重量份的各组分：硅橡胶100，粘度调节剂甲基硅油1~10，抗压剂0.1~2，填充剂0.5~10，补强剂炭黑0.5~5，耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA0.1~1，软化剂含氢硅油0.1~5，侧链聚硅氧烷液晶弹性体1~10；液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂。本发明改善胶泥弹性、有序性和流动性，能满足大吸收功率胶泥缓冲器使用的要求。

Description

温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及弹性胶泥缓冲器材料，具体涉及一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，本发明还涉及该胶泥缓冲材料的制备方法。 
背景技术
我国对弹性胶泥及其减震器的研究始于20世纪90年代，目前研究水平还较低，减震器的生产才刚刚起步。 
目前使用的各种缓冲器中，弹性胶泥缓冲器是吸收冲击能量最理想的产品，具有容量大、阻抗力小、体积小、重量轻、检修周期长等优点，主要应用于军工行业、工业建筑、大桥、港口机械等行业。弹性胶泥缓冲器使用的介质为弹性胶泥，具有弹性、可压缩性和流动性，兼有液压缓冲器和橡胶缓冲器的优点，是一种理想的缓冲减振材料。但是，目前缓冲器用的弹性胶泥还存在诸多缺点，尤其是军事工业使用的大吸收功率胶泥缓冲器，当使用的弹性胶泥材料连续冲击20次，冲击速度为1.5m/s和0.5m/s时，缓冲阻尼力分别都小于18吨和13吨；随温度升高，由于已有的弹性胶泥低温、高温性能变化较大，阻尼衰减变化也较大，力值衰减不满足≤ 20%的指标要求。在使用环境温度（-50℃——70℃）内，胶体运动粘度变化较大，缓冲阻尼力衰减严重，不同温度下弹性模量变化较大，不能满足大吸收功率胶泥缓冲器使用要求。 
为了克服现有技术的不足，急需研发一种新的弹性胶泥缓冲材料。 
发明内容
本发明是为了克服现有弹性胶泥缓冲材料受温度影响，弹性模量变化较大，不能满足大吸收功率胶泥缓冲器使用要求的问题，而提供了一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，本发明还提供了该胶泥缓冲材料的制备方法。 
本发明是通过以下技术方案实现的： 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括以下重量份的各组分：
硅橡胶                            100
粘度调节剂甲基硅油                1~10
抗压剂                            0.1~2
填充剂                            0.5~10
补强剂炭黑                        0.5~5
耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA     0.1~1
软化剂含氢硅油                    0.1~5
侧链聚硅氧烷液晶弹性体            1~10；
所述的侧链聚硅氧烷液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂。
所述的侧链聚硅氧烷液晶弹性体通过两步法合成制得，即首先合成带有反应性官能团的液晶聚合物，然后通过交联，生成侧链聚硅氧烷液晶弹性体 ，制备时是先得到端基为双键的含柔性间隔段的液晶基元，再通过硅氢化反应将液晶基元接到聚硅氧烷链上，同时加入包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂的交联剂，得到弹性体，再以聚硅氧烷作主链，采用甲氧基苯甲酸酯类液晶基元，以1，2对羟基连苯、对苯酚丁烷与癸二醇的聚醚为主链且端链为烯键的主链液晶聚合物作交联剂，即得侧链聚硅氧烷液晶弹性体。本发明制得的液晶弹性体为向列型液晶弹性体，由于侧链聚硅氧烷液晶弹性体中液晶基元一端通过柔性隔离基团在聚合物主链上，所以既有较好的阀值特性和回复特性等液晶性能，又具有有机硅材料的优良物理机械性能，且取向松弛速率比小分子液晶低得多，同时，侧链聚硅氧烷液晶弹性体还具有较低的玻璃化温度(Tg)、较好的粘温特性。 
所述的硅橡胶为甲基硅橡胶、乙基硅橡胶、苯基硅橡胶中的一种，或者任意几种以任意比例的混合物。 
所述的抗压剂为石墨、氮化硼。 
所述的填充剂二氧化硅、纳米金属粉。 
本发明的以不同分子量、不同苯基含量的硅橡胶作为弹性胶泥的主体材料，通过添加液晶弹性体和阻尼橡胶等多种添加剂，获得不同组合的弹性胶泥，通过测定胶泥温度与粘度、剪切力与粘度关系及胶泥弹性模量等性能；其中通过添加耐寒性增塑剂和填充剂调节粘度、体积压缩率和阻尼值；添加抗压剂石墨减轻弹性胶泥对金属表面的摩擦磨损；添加补强剂炭黑，改善弹性胶泥减震性能；添加软化剂含氢硅油可改善胶泥的低温性能，从而满足使用的弹性胶泥连续冲击20次，冲击速度为1.5m/s和0.5m/s时，阻尼力分别都小于18吨和13吨的指标要求；温度达到100℃后，力值衰减不满足≤ 20%的指标要求。 
本发明通过添加液晶弹性体，改善胶泥弹性、有序性和流动性。液晶弹性体由液晶高分子适度交联得到，并在各向同性态或液晶态显示弹性，兼有弹性体和液晶的双重特性(弹性、有序性和流动性)，不但保留了原有非交联液晶高分子的性能，更有优秀的软弹性。 
制备时：依次称取所述重量份的硅橡胶、抗压剂、填充剂、补强剂炭黑、耐寒性增塑剂己二酸二辛酯、侧链聚硅氧烷液晶弹性体，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、粘度调节剂，使它们充分混合，静置数天，即得。 
与现有技术相比，本发明通过添加添加液晶弹性体，改善胶泥弹性、有序性和流动性；克服现有弹性胶泥缓冲材料受温度影响，弹性模量变化较大，不能满足大吸收功率胶泥缓冲器使用要求的问题，取得了显著的效果。 
附图说明
图1为实施例1制得的1号胶泥的体积模量图； 
图2为实施例2制得的2号胶泥的体积模量图；
图3为实施例3制得的3号胶泥的体积模量图；
图4为实施例4制得的4号胶泥的体积模量图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明。 
实施例1 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括甲基硅橡胶100g、甲基硅油10g、含氢硅油0.5 g、石墨1g、二氧化硅1g、炭黑1g、己二酸二辛酯（DOA）0.2g。
制备时：将上述甲基硅橡胶、石墨、二氧化硅、炭黑、己二酸二辛酯（DOA），置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、甲基硅油，使它们充分混合，静置8天，即得1号成品。 
实施例2 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括乙基苯基硅橡(26万)20g、苯基硅橡胶(45万)80g、甲基硅油10g、含氢硅油0.5 g、石墨1g、二氧化硅1g、炭黑1g，己二酸二辛酯（DOA）0.2g。
制备时：将上述乙基苯基硅橡、苯基硅橡胶、石墨、二氧化硅、炭黑、己二酸二辛酯（DOA），置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、甲基硅油，使它们充分混合，静置6天，即得2号成品。 
实施例3 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括苯基硅橡胶(10万)20g、苯基硅橡胶(22万)80g、甲基硅油10g、含氢硅油0.5 g、石墨1g、二氧化硅1g、炭黑1g，己二酸二辛酯（DOA）0.2g，侧链聚硅氧烷液晶弹性体4g。
所述的侧链聚硅氧烷液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂，通过两步法合成制得，即首先合成带有反应性官能团的液晶聚合物，然后通过交联，生成侧链聚硅氧烷液晶弹性体 ，制备时是先得到端基为双键的含柔性间隔段的液晶基元，再通过硅氢化反应将液晶基元接到聚硅氧烷链上，同时加入包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂的交联剂，得到弹性体，再以聚硅氧烷作主链，采用甲氧基苯甲酸酯类液晶基元，以1，2对羟基连苯、对苯酚丁烷与癸二醇的聚醚为主链且端链为烯键的主链液晶聚合物作交联剂，即得侧链聚硅氧烷液晶弹性体。本发明制得的液晶弹性体为向列型液晶弹性体，由于侧链聚硅氧烷液晶弹性体中液晶基元一端通过柔性隔离基团在聚合物主链上，所以既有较好的阀值特性和回复特性等液晶性能，又具有有机硅材料的优良物理机械性能，且取向松弛速率比小分子液晶低得多，同时，侧链聚硅氧烷液晶弹性体还具有较低的玻璃化温度(Tg)、较好的粘温特性。 
制备时，将上述苯基硅橡胶、石墨、二氧化硅、炭黑、己二酸二辛酯（DOA）、侧链聚硅氧烷液晶弹性体，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、甲基硅油，使它们充分混合，静置7天，即得3号成品。 
实施例4 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括苯基硅橡胶(10万)20g、苯基硅橡胶(22万)80g、甲基硅油10g、含氢硅油0.5 g、石墨1g、二氧化硅1g、炭黑1g、阻尼橡胶1g、己二酸二辛酯（DOA）0.2g。
制备时，将上述苯基硅橡胶、石墨、二氧化硅、炭黑、己二酸二辛酯（DOA）、阻尼橡胶，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、甲基硅油，使它们充分混合，静置7天，即得4号成品。 
对4中成品进行测定，见变1。 
表1  不同温度下不同胶泥黏度数据 
Figure 2012103347221100002DEST_PATH_IMAGE001
实施例5
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括以下重量份的各组分：甲基硅橡胶100g，粘度调节剂甲基硅油1g，抗压剂氮化硼2g，填充剂纳米铁粉10g，补强剂炭黑5g，耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA0.5g，软化剂含氢硅油0.1g，侧链聚硅氧烷液晶弹性体10g。
侧链聚硅氧烷液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂，通过两步法合成制得，即首先合成带有反应性官能团的液晶聚合物，然后通过交联，生成侧链聚硅氧烷液晶弹性体 ，制备时是先得到端基为双键的含柔性间隔段的液晶基元，再通过硅氢化反应将液晶基元接到聚硅氧烷链上，同时加入包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂的交联剂，得到弹性体，再以聚硅氧烷作主链，采用甲氧基苯甲酸酯类液晶基元，以1，2对羟基连苯、对苯酚丁烷与癸二醇的聚醚为主链且端链为烯键的主链液晶聚合物作交联剂，即得侧链聚硅氧烷液晶弹性体。本发明制得的液晶弹性体为向列型液晶弹性体，由于侧链聚硅氧烷液晶弹性体中液晶基元一端通过柔性隔离基团在聚合物主链上，所以既有较好的阀值特性和回复特性等液晶性能，又具有有机硅材料的优良物理机械性能，且取向松弛速率比小分子液晶低得多，同时，侧链聚硅氧烷液晶弹性体还具有较低的玻璃化温度(Tg)、较好的粘温特性。 
制备时：依次称取所述重量份的硅橡胶、抗压剂、填充剂、补强剂炭黑、耐寒性增塑剂己二酸二辛酯、侧链聚硅氧烷液晶弹性体，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、粘度调节剂，使它们充分混合，静置数天，即得。 
实施例6 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括以下重量份的各组分：甲基硅橡胶100g，粘度调节剂甲基硅油5g，抗压剂氮化硼0.1g，填充剂纳米铝粉0.5g，补强剂炭黑0.5g，耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA1g，软化剂含氢硅油5g，侧链聚硅氧烷液晶弹性体1g。
侧链聚硅氧烷液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂，通过两步法合成制得，即首先合成带有反应性官能团的液晶聚合物，然后通过交联，生成侧链聚硅氧烷液晶弹性体 ，制备时是先得到端基为双键的含柔性间隔段的液晶基元，再通过硅氢化反应将液晶基元接到聚硅氧烷链上，同时加入包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂的交联剂，得到弹性体，再以聚硅氧烷作主链，采用甲氧基苯甲酸酯类液晶基元，以1，2对羟基连苯、对苯酚丁烷与癸二醇的聚醚为主链且端链为烯键的主链液晶聚合物作交联剂，即得侧链聚硅氧烷液晶弹性体。本发明制得的液晶弹性体为向列型液晶弹性体，由于侧链聚硅氧烷液晶弹性体中液晶基元一端通过柔性隔离基团在聚合物主链上，所以既有较好的阀值特性和回复特性等液晶性能，又具有有机硅材料的优良物理机械性能，且取向松弛速率比小分子液晶低得多，同时，侧链聚硅氧烷液晶弹性体还具有较低的玻璃化温度(Tg)、较好的粘温特性。 
制备时：依次称取所述重量份的硅橡胶、抗压剂、填充剂、补强剂炭黑、耐寒性增塑剂己二酸二辛酯、侧链聚硅氧烷液晶弹性体，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、粘度调节剂，使它们充分混合，静置数天，即得。 
实施例7 
一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，包括以下重量份的各组分：甲基硅橡胶100g，粘度调节剂甲基硅油8g，抗压剂氮化硼1.5g，填充剂纳米铁粉5g，补强剂炭黑3g，耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA0.1g，软化剂含氢硅油1g，侧链聚硅氧烷液晶弹性体1g。
侧链聚硅氧烷液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂，通过两步法合成制得，即首先合成带有反应性官能团的液晶聚合物，然后通过交联，生成侧链聚硅氧烷液晶弹性体 ，制备时是先得到端基为双键的含柔性间隔段的液晶基元，再通过硅氢化反应将液晶基元接到聚硅氧烷链上，同时加入包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂的交联剂，得到弹性体，再以聚硅氧烷作主链，采用甲氧基苯甲酸酯类液晶基元，以1，2对羟基连苯、对苯酚丁烷与癸二醇的聚醚为主链且端链为烯键的主链液晶聚合物作交联剂，即得侧链聚硅氧烷液晶弹性体。本发明制得的液晶弹性体为向列型液晶弹性体，由于侧链聚硅氧烷液晶弹性体中液晶基元一端通过柔性隔离基团在聚合物主链上，所以既有较好的阀值特性和回复特性等液晶性能，又具有有机硅材料的优良物理机械性能，且取向松弛速率比小分子液晶低得多，同时，侧链聚硅氧烷液晶弹性体还具有较低的玻璃化温度(Tg)、较好的粘温特性。 
制备时：依次称取所述重量份的硅橡胶、抗压剂、填充剂、补强剂炭黑、耐寒性增塑剂己二酸二辛酯、侧链聚硅氧烷液晶弹性体，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、粘度调节剂，使它们充分混合，静置数天，即得。 

Claims (6)

1.一种温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，其特征是包括以下重量份的各组分：
硅橡胶                            100
粘度调节剂甲基硅油                1~10
抗压剂                            0.1~2
填充剂                            0.5~10
补强剂炭黑                        0.5~5
耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA     0.1~1
软化剂含氢硅油                    0.1~5
侧链聚硅氧烷液晶弹性体            1~10；
所述的侧链聚硅氧烷液晶弹性体包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂。
2.根据权利要求1所述的温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，其特征是所述的侧链聚硅氧烷液晶弹性体通过两步法合成制得，即首先合成带有反应性官能团的液晶聚合物，然后通过交联，生成侧链聚硅氧烷液晶弹性体 ，制备时是先得到端基为双键的含柔性间隔段的液晶基元，再通过硅氢化反应将液晶基元接到聚硅氧烷链上，同时加入包含4-(ω-丙烯酸乙氧酯基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸近晶型液晶基元(M)和双-4-(对烯丙氧基)苯甲酰氧基-4’-苯甲酸丁酯(N)近晶型液晶交联剂的交联剂，得到弹性体，再以聚硅氧烷作主链，采用甲氧基苯甲酸酯类液晶基元，以1，2对羟基连苯、对苯酚丁烷与癸二醇的聚醚为主链且端链为烯键的主链液晶聚合物作交联剂，即得侧链聚硅氧烷液晶弹性体。
3.根据权利要求1或2所述的温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，其特征是所述的硅橡胶为甲基硅橡胶、乙基硅橡胶、苯基硅橡胶、或者任意几种以任意比例的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，其特征是所述的抗压剂为石墨或者氮化硼。
5.根据权利要求1或2所述的温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料，其特征是所述的填充剂二氧化硅或者纳米金属粉。
6.权利要求1所述的温度不敏感性高阻尼弹性胶泥缓冲材料的制备方法，其特征是由以下步骤完成：依次称取所述重量份的硅橡胶、抗压剂、填充剂、补强剂炭黑、耐寒性增塑剂己二酸二辛酯DOA、侧链聚硅氧烷液晶弹性体，置于玻璃片上，人工混合，然后在三辊研磨机上边研磨边添加所述重量份的软化剂含氢硅油、粘度调节剂甲基硅油，使它们充分混合，静置数天，即得。
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