CN103951921A - 一种宽温域高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽温域高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法,包括以下步骤:一段混炼采用密炼机,先加聚乳酸,后加乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和白炭黑混炼;二段混炼采用双辊开炼机,常温下向一段混炼胶中依次加入氧化锌、硬脂酸、发泡剂、硫化剂BIPB,薄通下片,制得混炼胶a;将混炼胶a静置8-16小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,可制得泡孔均匀的宽温域高阻尼共混材料。本发明的有益效果是:可以有效拓宽阻尼温域,提高了阻尼因子,采用本发明制备方法制备的材料泡孔均匀、表面光滑、外表美观、力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法,特别涉及一种宽温域高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法。
背景技术
阻尼材料是近年来发展起来的一种减振降噪材料,是能够把振动能和声能转变为热能耗散掉的新型功能材料,因此,研制和开发综合性能优异的新型、高效阻尼材料己成为国内外关注的热点。
高分子材料阻尼作用产生的根本原因是其独特的黏弹特性,使其在交变循环应力作用下产生滞后现象和力学损耗。橡胶阻尼材料由于其密度和弹性模量小,易与金属基材粘结,能够有效控制振动和噪声,目前已成为高分子阻尼材料研究领域的热点之一。早有研究报道,某些橡胶本身具有很好的吸声性能,可以直接应用在设备上,如NBR、IIR和CIIR等,这些橡胶中的氰基、氯原子和甲基都是较大的侧基基团,其存在使得改变分子振动变得困难,因此相应橡胶材料的内耗较大,使振动或声波相对衰减较快,从而达到减振和消声的目的。
由于橡胶材料的内耗峰一般均出现在低温区域,且有效阻尼温域只有20-30℃,因此,其声阻性能在使用温度范围内对中低频声波的消除并不理想,往往也不能满足工程上在较高温度下使用且有效温域要达60-80℃的需要。如果能够将橡胶材料的粘弹滞后损失在所有的温度范围内都有所提高,将不但能够进一步提高其在高频下的声耗性,也可显著改善其在使用温度范围内对中低频声波的耗散性能。因此采用橡胶/橡胶或橡胶/塑料共混来制备阻尼材料成为制备新型阻尼材料的有效途径。
聚合物阻尼材料的一个主要应用就是用来降低噪声。但目前控制噪声的应用最为广泛的方法是通过材料宏观结构即多孔结构的设计来实现的。多孔型吸声材料的吸声机理是由它的泡沫结构决定的。材料中有大量的相互贯通的由表及里的微孔,声波进入材料内部的空隙后会引起孔内空气和材料细纤维振动,造成空气和孔壁间的摩擦作用,紧靠孔壁和纤维表面的空气由于受孔壁的影响不易产生运动,因这种摩擦作用和空气分子间的粘滞力作用使振动的动能转为热能而使声能衰减,也就实现了相当一部分声能转化为热能而被消耗掉。
聚合物基泡沫吸声材料不仅利用了多孔性吸声机理而且还运用了其粘弹性阻尼吸声机理, 实现对声音的更有效吸收。橡胶发泡制品虽然弹性好,但挺性差、收缩率较大、经长时间停放或使用后变形严重;而塑料发泡制品则具有挺性好、收缩率小、定型后易保持形状等优点。因此橡塑共混发泡材料不仅能够改善粘弹性阻尼,还可以改善发泡特性,实现协同阻尼。
目前,国内外对于聚合物阻尼材料的制备方法主要是通过共混或添加有机小分子,或者单一聚合物的发泡,只是利用了材料自身粘弹性来实现阻尼,或者通过发泡来实现阻尼,没有将自身粘弹性与多孔结构结合起来,实现协同阻尼。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供一种宽温域高阻尼的橡塑共混发泡材料的制备方法,具有生产工艺简单可靠,材料还具备可生物降解性和无卤阻燃性等优点。制得的发泡材料不仅可以作为宽温域的减震阻尼材料,而且更是理想的宽频吸声隔音材料。
为了实现上述发明目的,本发明提供了一种宽温域高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)、 一段混炼采用密炼机,起始温度设定为150-180℃,转子转速为40-60r/min,先加聚乳酸,后加乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和白炭黑混炼,质量分数比为聚乳酸10-40份:乙烯-醋酸乙烯酯60-90份:白炭黑20-80份,从加入料开始计时混炼10-20分钟后排胶,所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的醋酸乙烯酯含量为70%;二段混炼采用双辊开炼机,常温下向一段混炼胶中依次加入质量份为1-4质量份氧化锌、0.5-2份硬脂酸、2-8份发泡剂、5-9份硫化剂,薄通下片,制得混炼胶a;
(2)、将混炼胶a静置8-16小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,可制得泡孔均匀的宽温域高阻尼共混材料。
所述步骤(1)中:所述起始温度为155-170℃;所述转子转速为45-55r/min;所述质量分数比为聚乳酸20-30份:乙烯-醋酸乙烯酯70-80份:白炭黑30-60份;所述混炼时间为12-20分钟。
所述步骤(1)中:所述起始温度为160℃;所述转子转速为50r/min;所述质量分数比为聚乳酸30份:乙烯-醋酸乙烯酯70份:白炭黑40份;所述混炼时间为12分钟。
所述步骤(1)中:所述起始温度为160℃;所述转子转速为50r/min;所述质量分数比为聚乳酸20份:乙烯-醋酸乙烯酯80份:白炭黑30份;所述混炼时间为12分钟。
所述步骤(2)中硫化条件为压力10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间2-7分钟。
所述白炭黑比表面积为160m2/g。
所述硫化剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
所述氧化锌和硬脂酸为助发泡剂。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
1、本发明所选用的材料共混后可以有效拓宽阻尼温域。EVM橡胶材料耐高温,耐老化,且具有无卤阻燃性,PLA为可生物降解材料,具有环境友好性;
2、本发明选用的EVM/PLA共混物中含有大量的酯基,具有形成氢键的电子给体,而选用的白炭黑,表面富有羟基,具有形成氢键的电子受体,因此白炭黑的加入,不仅具有补强作用,而且由于与基体形成氢键而提高了阻尼因子;
3、采用本发明制备方法制备的材料泡孔均匀、表面光滑、外表美观,力学性能优异;
4、制得的发泡材料有效阻尼温域可超过100℃,不仅可以作为宽温域的减震阻尼材料,而且更是理想的宽频吸声隔音材料。
附图说明
图1为本发明实施例1制备材料的动态力学温度谱图。
图2为本发明实施例1制备材料的泡孔扫描电镜照片。
图3为本发明实施例2制备材料的动态力学温度谱图。
图4为本发明实施例2制备材料的泡孔扫描电镜照片。
具体实施方式
针对现有技术中高阻尼橡塑共混发泡材料有效阻尼温域低,及隔音效果不好的问题,本发明提供了一种宽温域高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)、 一段混炼采用密炼机,起始温度设定为150-180℃,转子转速为40-60r/min,先加聚乳酸,后加乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和白炭黑混炼,质量分数比为聚乳酸10-40份:乙烯-醋酸乙烯酯60-90份:白炭黑20-80份,从加入料开始计时混炼10-20分钟后排胶,所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的醋酸乙烯酯含量为70%;二段混炼采用双辊开炼机,常温下向一段混炼胶中依次加入质量份为1-4质量份氧化锌、0.5-2份硬脂酸、2-8份发泡剂、5-9份硫化剂,薄通下片,制得混炼胶a;
(2)、将混炼胶a静置8-16小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,可制得泡孔均匀的宽温域高阻尼共混材料。
优选的步骤(1)中:起始温度为155-170℃;转子转速为45-55r/min;质量分数比为聚乳酸20-30份:乙烯-醋酸乙烯酯70-80份:白炭黑30-60份;混炼时间为12-20分钟。
进一步优选地步骤(1)中:起始温度为160℃;转子转速为50r/min;质量分数比为聚乳酸30份:乙烯-醋酸乙烯酯70份:白炭黑40份;混炼时间为12分钟。
还可以优选的步骤(1)中:起始温度为160℃;转子转速为50r/min;质量分数比为聚乳酸20份:乙烯-醋酸乙烯酯80份:白炭黑30份;混炼时间为12分钟。
步骤(2)中硫化条件为压力10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间2-7分钟。
白炭黑比表面积为160m2/g。
硫化剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
发泡剂为偶氮二甲酰胺。
氧化锌和硬脂酸为助发泡剂。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述,但本发明要求保护的范围并不限制于此。
乙烯-醋酸乙烯酯橡胶:型号为EVM700,醋酸乙烯酯含量为70%,德国朗盛化学产品;
聚乳酸PLA:型号为2003D,美国Nature Works公司;
白炭黑:型号为MP1165,法国罗地亚公司产品;
发泡剂:偶氮二甲酰胺(AC),青岛寒冰化工有限公司;
硫化剂双叔丁基过氧化二异丙基苯BIPB:型号为Rhenocure VC-40CC,青岛莱茵化学公司。
实施例1:
采用HAAKE转矩流变仪密炼室,起始温度设定为160℃,转子转速为50r/min,将20克PLA首先放入密炼室,混炼1分钟,加入80克EVM700,混炼1分钟,将30克白炭黑分两次加入,再混炼10分钟后排胶;之后采用双辊开炼机,常温下向一段混炼胶中依次加入2克氧化锌、1克硬脂酸、4克AC发泡剂、6克硫化剂BIPB,薄通5次下片,制得混炼胶a。将混炼胶a静置16小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,模具压力为10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间2分钟,可制得泡孔均匀的有效阻尼温域为103℃的宽温域高阻尼共混材料。
实施例2:
采用HAAKE转矩流变仪密炼室,起始温度设定为160℃,转子转速为50r/min,将30克PLA首先放入密炼室,混炼1分钟,加入70克EVM700,混炼1分钟,将40克白炭黑分两次加入,再混炼10分钟后排胶;之后采用双辊开炼机,常温下将一段混炼胶中依次加入1克氧化锌、0.5克硬脂酸、2克AC发泡剂、9克BIPB硫化剂,薄通8次下片,制得混炼胶a。将混炼胶a静置8小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,模具压力为10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间3分钟,可制得泡孔均匀的有效阻尼温域为87℃的宽温域高阻尼共混材料。
实施例3:
采用HAAKE转矩流变仪密炼室,起始温度设定为150℃,转子转速为40r/min,将10克PLA首先放入密炼室,混炼2分钟,加入90克EVM700,混炼2分钟,将50克白炭黑分两次加入,混炼12分钟后排胶;之后采用双辊开炼机,常温下将一段混炼胶中依次加入4克氧化锌、2克硬脂酸、6克AC发泡剂、5克BIPB硫化剂,薄通6次下片,制得混炼胶a。将混炼胶a静置10小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,模具压力为10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间5分钟,可制得泡孔均匀的有效阻尼温域为98℃的宽温域高阻尼共混材料。
实施例4:
采用HAAKE转矩流变仪密炼室,起始温度设定为180℃,转子转速为60r/min,将40克PLA首先放入密炼室,混炼3分钟,加入60克EVM700,混炼3分钟,将50克白炭黑分两次加入,混炼14分钟后排胶;之后采用双辊开炼机,常温下将一段混炼胶中依次加入3克氧化锌、1克硬脂酸、8克AC发泡剂、6克BIPB硫化剂,薄通7次下片,制得混炼胶a。将混炼胶a静置12小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,模具压力为10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间7分钟,可制得泡孔均匀的有效阻尼温域为95℃的宽温域高阻尼共混材料。
实施例5:
采用HAAKE转矩流变仪密炼室,起始温度设定为160℃,转子转速为50r/min,将30克PLA首先放入密炼室,混炼1分钟,加入70克EVM700,混炼1分钟,将60克白炭黑分两次加入,混炼10分钟后排胶;之后采用双辊开炼机,常温下将一段混炼胶中依次加入2克氧化锌、1克硬脂酸、4克AC发泡剂、5克BIPB硫化剂,薄通8次下片,制得混炼胶a。将混炼胶a静置15小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,模具压力为10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间3分钟,可制得泡孔均匀的有效阻尼温域为101℃的宽温域高阻尼共混材料。
表1实施例发泡阻尼材料力学性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种宽温域高阻尼橡塑共混发泡材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)、 一段混炼采用密炼机,起始温度设定为150-180℃,转子转速为40-60r/min,先加聚乳酸,后加乙烯-醋酸乙烯酯橡胶和白炭黑混炼,质量分数比为聚乳酸10-40份:乙烯-醋酸乙烯酯60-90份:白炭黑20-80份,从加入料开始计时混炼10-20分钟后排胶,所述乙烯-醋酸乙烯酯橡胶的醋酸乙烯酯含量为70%;二段混炼采用双辊开炼机,常温下向一段混炼胶中依次加入质量份为1-4份氧化锌、0.5-2份硬脂酸、2-8份发泡剂、5-9份硫化剂,薄通下片,制得混炼胶a;
(2)、将混炼胶a静置8-16小时后,采用平板硫化机模压硫化发泡,可制得泡孔均匀的宽温域高阻尼共混材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中:所述起始温度为155-170℃;所述转子转速为45-55r/min;所述质量分数比为聚乳酸20-30份:乙烯-醋酸乙烯酯70-80份:白炭黑30-60份;所述混炼时间为12-20分钟。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中:所述起始温度为160℃;所述转子转速为50r/min;所述质量分数比为聚乳酸30份:乙烯-醋酸乙烯酯70份:白炭黑40份;所述混炼时间为12分钟。
4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中:所述起始温度为160℃;所述转子转速为50r/min;所述质量分数比为聚乳酸20份:乙烯-醋酸乙烯酯80份:白炭黑30份;所述混炼时间为12分钟。
5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中硫化条件为压力10MPa,硫化发泡温度为170℃,硫化发泡时间2-7分钟。
6.根据权利要求1-5任一所述的制备方法,其特征在于,所述白炭黑比表面积为160m2/g。
7.根据权利要求1-6任一所述的制备方法,其特征在于,所述硫化剂为双叔丁基过氧化二异丙基苯。
8.根据权利要求1-7任一所述的制备方法,其特征在于,所述发泡剂为偶氮二甲酰胺。
9.根据权利要求1-8任一所述的制备方法,其特征在于,所述氧化锌和硬脂酸为助发泡剂。
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