CN103113682A

CN103113682A - 一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103113682A
Application number: CN2013100596640A
Authority: CN
Inventors: 黄加才; 王建月; 刘群策; 张宇; 王立峰; 陈江涛; 张强
Original assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Current assignee: China Academy of Launch Vehicle Technology CALT; Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2013-02-26
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: CN103113682B

Abstract

本发明涉及一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料及其制备方法，该阻尼材料由如下质量百分比含量的组份制备得到：丁基橡胶：40～48％；癸二酸二异辛酯：4.2～5％；嗅化对一特辛基酚醛树脂：16～19％；防老剂：0.3～0.6％；炭黑：10～25％；氧化锌：2.0～2.5％；硬脂酸：0.6～0.8％；抗氧剂：12～15％；该阻尼材料在较宽的温度范围内既有良好的阻尼减振性能，又有良好的力学性能，使用温度范围宽、阻尼因子高、环保性能好，符合欧盟环保指令ROHS要求，满足各种电子设备仪器使用的需要，并可推广应用于飞机、船舶和车辆上的仪器仪表和电子系统的振动控制及噪声控制，具有广阔的应用前景。

Description

一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料及其制备方法

技术领域

本发明属于阻尼材料配方设计领域，涉及一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料及其制备方法。

背景技术

基于粘弹性阻尼材料发展起来的阻尼减振技术是控制振动和噪声的有效途径，特别是各种服务器、电脑、工作站、交换机等IT设备中数据存储系统由风扇的转动引起机柜的振动和噪声，严重影响硬盘的使用寿命，对高效阻尼减振产品的需求非常迫切，并且随着电子设备应用环境面临着低温更低、高温更高的复杂使用环境以及环保要求，对阻尼材料提出了极高的要求。国内现有的阻尼材料适用温度一般在-30～+100℃左右，阻尼因子β最高只达0.2左右，不是适用温域窄就是阻尼减振因子低，达不到宽温域内既有良好的阻尼减振性能又有良好的力学性能，并且不能满足相应环保要求，与国外阻尼材料的性能相比差距比较大，已经不能满足复杂恶劣环境的使用要求，因此亟需对现有材料进行改进，发明出使用温度范围更宽、阻尼因子更高的阻尼材料，以满足电子设备仪器使用的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，该阻尼材料使用温度范围宽、阻尼因子高、环保性能好，符合欧盟环保指令ROHS要求，满足各种电子设备仪器使用的需要。

本发明的另外一个目的在于提供一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，由如下质量百分比含量的组份制备得到：

在上述电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料中，防老剂为Sp-L或防老剂D；炭黑为N330或N660；抗氧剂为有机小分子AO60或AO80。

一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将开炼机中依次加入丁基橡胶、溴化对-特辛基本分甲醛树脂、防老剂、癸二酸二异辛酯、氧化锌、硬脂酸和抗氧剂进行配炼，辊筒温度为50～60℃，得到母炼胶，其中溴化对-特辛基本分甲醛树脂的颗粒直径不大于10mm；

（2）在开炼机上对母炼胶加入经过干燥处理的炭黑进行混炼，辊筒温度为50～60℃；

（3）将混炼好的胶料在室温下停放不小于12h后在开炼机上进行返炼出片。

在上述电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法中，步骤（2）中将炭黑置于烘箱中进行干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为4h±10min。

在上述电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法中，步骤（3）中在开炼机上进行返炼出片时，辊筒温度为20℃～40℃，辊距2mm～4mm，割胶打卷过辊8～10次，滚压到胶料表面平整为止。

在上述电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法中，步骤（1）中使用的开炼机为16寸开炼机，步骤（2）、（3）中使用的开炼机均为10寸开炼机。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

（1）本发明通过对制备阻尼材料的各组份与含量进行优化设计，得到一种全新的阻尼材料，该阻尼材料具有温度范围宽、阻尼因子高、环保性能好，符合欧盟环保指令ROHS要求的特点，满足各种电子设备仪器使用的需要；

（2）本发明通过采用嗅化对一特辛基酚醛树脂对丁基橡胶进行改性，大大拓宽了阻尼材料的温域，温域范围达到-60～100；

（3）本发明通过有机小分子来改性丁基橡胶阻尼性能，丁基橡胶为非极性橡胶，抗氧剂为极性小分子，二者之间的相互作用较小，但是，当采用酚醛树脂硫化时，可以在交联体系中引入大量的极性基团，如-OH，使硫化胶的极性增强，从而增强丁基橡胶与抗氧剂之间的相互作用，形成超分子网络结构，引起分子链段运动困难，阻力大，耗能多，大大提升阻尼性能，阻尼系数在0～65℃的温度范围内>0.5；

（4）本发明阻尼材料环保性能好，其中铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯（PBB）和多溴联苯醚（PBDE）等含量符合欧盟RoHS指令要求；

（5）本发明阻尼材料具有良好的力学性能，满足拉伸强度≥4MPa，扯断伸长率≥700％；

（6）本发明阻尼材料在多个电子设备或仪器上已经应用，并且取得了显著的减振降噪效果，并可推广应用于飞机、船舶和车辆上的仪器仪表和电子系统的振动控制及噪声控制，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明阻尼材料制备工艺流程图；

图2为本发明实施例1阻尼材料高低温下的性能图；

图3为本发明实施例2阻尼材料高低温下的性能图；

图4为本发明实施例3阻尼材料高低温下的性能图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

炭黑是除橡胶本身结构之外影响其动态阻尼特性最为显著的因素之一。橡胶在变形的情况下，橡胶分子运动，链段与炭黑之间或炭黑与炭黑之间的内摩擦，会使硫化橡胶的阻尼增大。炭黑的粒径越小，比表面积越大则与橡胶分子的接触表面增加，物理结合点增多，触变性较大，在动态应变中产生滞后损耗，而且粒子之间的摩擦也会因表面积增大而增大，表现出较大的阻尼值。炭黑的活性越大，其与橡胶分子的作用越大，阻尼性能也随之增加。另外，炭黑粒子的形状对橡胶的阻尼特性和模量也有较大影响。采用高耐磨炭黑N330和半补强炭黑进行配方研究。

丁基橡胶为非极性橡胶，受阻酚AO60为极性小分子，二者之间的相互作用较小。但是，当采用酚醛树脂硫化时，可以在交联体系中引入大量的极性基团，如-OH，使硫化胶的极性增强，从而增强丁基橡胶与受阻酚之间的相互作用，形成超分子网络结构，引起分子链段运动困难，阻力大，耗能多，提升阻尼性能，因此为了提升材料的阻尼性能，对有机小分子的含量进行研究。

本发明电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，由如下质量百分比含量的组份制备得到：

其中防老剂为Sp-L或防老剂D；炭黑为N330或N660；抗氧剂为有机小分子AO60或AO80。

如图1所示为本发明阻尼材料制备工艺流程图，本发明电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤（一）、原材料处理：在通风橱中或通风较好的平台上，将块状溴化对-特辛基苯酚甲醛树脂捣碎，经过筛后，要求树脂颗粒直径不大于10mm；将高耐磨炭黑置于烘箱中进行干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为4h±10min。

步骤（二）、配料：按配方进行配料，配料时使用天平准确称量各种原材料。

步骤（三）、共混炼胶：先在16寸开炼机上依次加入已完成配料的丁基橡胶、溴化对-特辛基本分甲醛树脂、防老剂、癸二酸二异辛酯、氧化锌、硬脂酸和抗氧剂进行配炼，得到母炼胶，配炼时辊筒温度为50～60℃，不允许超过70℃。然后在10寸开炼机上对母炼胶加入炭黑进行混炼，辊筒温度为50～60℃，不允许超过70℃。

步骤（四）、返炼出片：经机械混炼好的胶料，在室温下必须停放不小于12h方可返炼出片。返炼在10寸开放式炼胶机上进行，辊筒温度为20℃～40℃，开始以辊距2mm～4mm，割胶打卷过辊8～10次，约5～7min，然后滚压到胶料表面平整为止。

步骤（五）、检验：按照阻尼胶料相应性能要求进行检验。试样包括2mm厚试片和Φ10mm×15mm小豆。2mm厚试片的硫化温度为160±5℃，硫化时间为35min；Φ10mm×15mm小豆的硫化温度为160±5℃，硫化时间为60min。两种试样的硫化压力均为10MPa～20MPa(25T、50T)，5MPa～10MPa(100T、200T)。放气次数：1～2次。

步骤（六）、包装：胶料使用干净塑料袋包装，做好状态标识。胶料的贮存温度为-10℃～+35℃。胶料不得与有腐蚀性、挥发性的化学药品及易燃物品存放在一起，不得受阳光直接照射。

实施例1

（一）、配方组份及含量（质量百分比％）：

丁基橡胶组份46％、癸二酸二异辛酯4.6％、嗅化对一特辛基酚醛硫脂18.3％、防老剂Sp-L0.5％、高耐磨炭黑N33013.8％、氧化锌2.3％、硬脂酸0.7％、有机小分子AO6013.8％。

（二）、制备过程：

在16寸开炼机上依次加入上述配比的丁基橡胶、溴化对-特辛基本分甲醛树脂、防老剂Sp-L、癸二酸二异辛酯、氧化锌、硬脂酸和有机小分子AO60进行配炼，得到母炼胶，配炼时辊筒温度为55℃。然后在10寸开炼机上对母炼胶加入干燥后的高耐磨炭黑N330进行混炼，辊筒温度为55℃。

混炼好的胶料，在室温下停放12h，之后在10寸开放式炼胶机上进行返炼出片，辊筒温度为30℃，开始以辊距2mm，割胶打卷过辊8～10次，约5～7min，然后滚压到胶料表面平整为止。

之后进行检验、包装。

（三）、阻尼材料性能：

阻尼材料硬度在40度，拉伸强度大于4.1MPa，拉断伸长率大于793％，最大损耗因子为0.95，在-60～+70℃温度范围内损耗因子大于0.5，铅含量为8ppm，不含汞、镉、六价铬、多溴联苯（PBB）和多溴联苯醚（PBDE），符合欧盟RoHS指令要求。该阻尼材料在某IT设备上应用，取得了良好的阻尼减振降噪效果。如图2所示为本发明实施例1阻尼材料高低温下的性能图。

实施例2

（一）、配方组份及含量（质量百分比％）：

丁基橡胶组份44％、癸二酸二异辛酯4.4％、嗅化对一特辛基酚醛硫脂17.6％、防老剂Sp-L0.4％、高耐磨炭黑N66017.5％、氧化锌2.2％、硬脂酸0.7％、有机小分子AO6013.2％。

（二）、制备过程：

在16寸开炼机上依次加入上述配比的丁基橡胶、溴化对-特辛基本分甲醛树脂、防老剂Sp-L、癸二酸二异辛酯、氧化锌、硬脂酸和有机小分子AO60进行配炼，得到母炼胶，配炼时辊筒温度为50℃。然后在10寸开炼机上对母炼胶加入干燥后的高耐磨炭黑N660进行混炼，辊筒温度为55℃。

混炼好的胶料，在室温下停放12h，之后在10寸开放式炼胶机上进行返炼出片，辊筒温度为40℃，开始以辊距4mm，割胶打卷过辊8～10次，约5～7min，然后滚压到胶料表面平整为止。

之后进行检验、包装。

（三）、阻尼材料性能：

阻尼材料硬度在45度，拉伸强度大于4.5MPa，拉断伸长率大于787％，最大损耗因子为0.88，在-40～+70℃温度范围内损耗因子大于0.5，铅含量为7.5ppm，不含汞、镉、六价铬、多溴联苯（PBB）和多溴联苯醚（PBDE），符合欧盟RoHS指令要求。该阻尼材料在某硬盘上应用，取得了良好的阻尼减振降噪效果。如图3所示为本发明实施例2阻尼材料高低温下的性能图。

实施例3

（一）、配方组份及含量（质量百分比％）：

丁基橡胶组份42.1％、癸二酸二异辛酯4.2％、嗅化对一特辛基酚醛硫脂16.9％、防老剂D0.4％、高耐磨炭黑N33021.1％、氧化锌2.1％、硬脂酸0.6％、有机小分子AO8012.6％。

（二）、制备过程：

在16寸开炼机上依次加入上述配比的丁基橡胶、溴化对-特辛基本分甲醛树脂、防老剂D、癸二酸二异辛酯、氧化锌、硬脂酸和有机小分子AO80进行配炼，得到母炼胶，配炼时辊筒温度为55℃。然后在10寸开炼机上对母炼胶加入干燥后的高耐磨炭黑N660进行混炼，辊筒温度为55℃。

混炼好的胶料，在室温下停放12h，之后在10寸开放式炼胶机上进行返炼出片，辊筒温度为35℃，开始以辊距3mm，割胶打卷过辊8～10次，约5～7min，然后滚压到胶料表面平整为止。

之后进行检验、包装。

（三）、阻尼材料性能：

阻尼材料硬度在50度，拉伸强度大于6MPa，拉断伸长率大于783％，最大损耗因子为0.95，在-10～+70℃温度范围内损耗因子大于0.5，铅含量为7ppm，不含汞、镉、六价铬、多溴联苯（PBB）和多溴联苯醚（PBDE），符合欧盟RoHS指令要求。该阻尼材料在某电子仪器上应用，取得了良好的阻尼减振降噪效果。如图4所示为本发明实施例3阻尼材料高低温下的性能图。

本发明阻尼材料在较宽的温度范围内既有良好的阻尼减振性能，又有良好的力学性能，在多个电子设备或仪器上已经应用，并且取得了显著的减振降噪效果，例如本发明阻尼材料制造成某种类型的减振器后在某工作站数据存储硬盘上应用，硬盘上的振动加速度响应值下降50％以上，在0～65℃的温度范围内满足使用要求；此外本发明阻尼材料可推广应用于飞机、船舶和车辆上的仪器仪表和电子系统的振动控制及噪声控制，具有广阔的应用前景。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims

1.一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，其特征在于：由如下质量百分比含量的组份制备得到：

2.根据权利要求1所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，其特征在于：所述防老剂为Sp-L或防老剂D。

3.根据权利要求1所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，其特征在于：所述炭黑为N330或N660。

4.根据权利要求1所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料，其特征在于：所述抗氧剂为有机小分子AO60或AO80。

5.根据权利要求1所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中将炭黑置于烘箱中进行干燥，干燥温度为100～120℃，干燥时间为4h±10min。

7.根据权利要求5所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中在开炼机上进行返炼出片时，辊筒温度为20℃～40℃，辊距2mm～4mm，割胶打卷过辊8～10次，滚压到胶料表面平整为止。

8.根据权利要求5所述的一种电子产品用宽温域高阻尼环保阻尼材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中使用的开炼机为16寸开炼机，步骤（2）、（3）中使用的开炼机均为10寸开炼机。