CN104527158A - 一种金属橡胶复合阻尼材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种金属橡胶复合阻尼材料，该金属橡胶复合阻尼材料包括金属基材以及附着在该金属基材表面的化学处理层、过渡层、功能层以及表面耐刮擦层，其中，所述化学处理层为无铬预处理；过渡层为酚醛类或环氧类胶黏剂；所述的功能层为高阻尼丁腈橡胶层；所述的耐刮擦层为偏氟涂料或有机硅涂料。本发明还公开了该金属橡胶复合阻尼材料的制备方法，该制备方法具有环保，产品尺寸精度高，产品表面质量优异等特点。本发明提供的金属橡胶复合阻尼材料具有很好的表面耐刮伤性能以及优异的降噪性能。

Description

一种金属橡胶复合阻尼材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属橡胶复合阻尼材料，还涉及一种该金属橡胶复合阻尼材料的制备方法。
背景技术
随着国民经济的飞速发展以及高速机械的广泛使用，振动和噪声的污染日益严重，成为社会公害之一，备受各国政府及人民的重视。现在，越来越多新材料和新技术不断应用于阻尼减震，其中橡胶阻尼材料以其优异的阻尼性能引起了人们的关注，尤其是金属为骨架的橡胶复合阻尼材料的出现，大大增加了橡胶阻尼材料的应用范围，采用金属橡胶复合阻尼材料，可以最大限度的降低机械噪音和减轻机械震动，提供工作效率，提高产品质量。金属橡胶复合材料作为阻尼材料可广泛应用于各种机动车辆、仪器仪表、自动化办公设备及家用电器中。国外在上世纪中期就有了金属橡胶复合材料的应用，但国内从本世纪初才开始金属与橡胶复合材料的研究工作，其主要研究是将金属橡胶复合材料作为一种密封材料，而金属橡胶复合材料作为阻尼材料的应用还较少。株洲时代电气绝缘有限责任公司《一种汽车消音片及制备方法》(CN201210229290.8)公开了一种汽车消音片及制备方法，该消音片为橡胶膜和薄钢板通过胶黏剂粘合并硫化而成，分为单面和双面两种，并提供了一种粘合强度高、耐制动液及耐柱压疲劳等各种性能较好的汽车消音片的制备方法。舟山市海山密封材料有限公司《金属薄板涂覆橡胶的密封和减震消音材料及其制备方法》(CN200410052794.2)公开了一种金属薄板涂覆的橡胶密封和减震消音材料及其制备方法，该发明弥补了其他非金属材料的耐温性、抗疲劳性和蠕变性的不足和石棉基密封材料对人体的有害问题。烟台全丰密封技术有限公司《一种连续生产金属橡胶涂层复合板的工艺方法》(CN201310421939.0)，涉及一种连续生产金属橡胶涂层复合板的工艺方法，提供一种连续生产金属橡胶涂层复合板的工艺方法，主要解决现有的涂胶板材料生产效率低、产品质量不稳定、金属与橡胶的结合力和产品的耐介质性能较差等问题。上述专利报道的金属橡胶复合阻尼材料具有粘合强度高，耐介质性能优良，耐温性能好，抗疲劳性能优异等特点，但因产品是在无压条件下硫化，表面强度不够，存在产品表面不耐刮伤；因其功能层采用喷涂、辊涂、淋涂、刮涂等成型方法，产品厚度均匀性难以控制，另外，产品都存在阻尼性能较差的问题，且制备方法需要消耗大量的溶剂，对环境污染大的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的金属橡胶复合阻尼材料的表面不耐刮伤，产品厚度不均匀，阻尼性能较差，且制备方法需要消耗大量的溶剂，对环境污染大等缺陷，提供一种表面耐刮伤，产品厚度均匀，阻尼性能优异的金属橡胶复合阻尼材料。本发明的另一个目的是提出该金属橡胶复合阻尼材料的制备方法，该方法的优势在于采用挤出涂覆进行功能层的涂覆成型，采用高粘度高固含量的涂料，最大程度减少了溶剂挥发而产生的废气污染，缩短功能涂层的表干时间来降低能耗。
本发明的金属橡胶复合阻尼材料采用的技术方案是：该金属橡胶复合阻尼材料包括金属基材以及附着在该金属基材表面的表面化学处理层，其中，该金属橡胶复合阻尼材料还包括在附着有表面化学处理层的金属基材上形成过渡层，其中，在所述的形成过渡层的金属基材上形成功能层，其中，在形成功能层的金属基材上形成耐刮擦层，最终通过热空气固化得到金属橡胶复合阻尼材料。
本发明提供的金属橡胶复合阻尼材料，通过金属基材的表面化学处理和过渡层的配合，形成牢固的粘接界面，有着很好的粘接强度，因而可以获得良好的加工附着性。通过增加耐刮擦层，很好的解决了材料表面的抗刮伤性能，因而可以很好的增强了材料的耐刮伤性能。通过阻尼剂的掺入，提高了产品的阻尼性能。采用高粘度、高固含量的高阻尼丁腈橡胶涂料，运用挤出涂覆工艺，即降低了溶剂挥发造成的废气污染，又提高了产品的表面质量。
具体实施方式
本发明提供的金属橡胶复合阻尼材料包括金属基材以及附着在该金属基材上的化学处理层，其中，附着的化学处理层为无铬预处理层，所述的无铬处理层的厚度为0.5～10微米，优选5～7微米。
根据本发明提供的金属复合阻尼材料，为了提高功能层与基材的附着力，所述的过渡层选用酚醛类或环氧类胶黏剂，其中，优选酚醛类胶黏剂，所述的过渡层的厚度为5～20微米，优选10～15微米。
根据本发明提供的金属复合阻尼材料，所述的功能层为丁腈橡胶层，其中，厚度为0.02～0.18毫米。
根据本发明提供的金属复合阻尼材料，丁腈橡胶层以高阻尼丁腈橡胶涂料的形式涂覆在金属基板上，其中，所述高阻尼丁腈橡胶涂料其粘度范围为5000～25000mPas，优选7000～10000mPas，固含量为50％～80％，优选60～70％。
根据本发明提供的金属橡胶复合阻尼材料，所述阻尼剂可以是云母、石墨、白炭黑、硅石中的一种或一种以上的并用，所述的阻尼剂通过硼酸酯偶联剂或硅烷偶联剂改性处理，其中，所述的阻尼剂的添加量按100质量份丁腈橡胶添加5～15质量份，优选8～10质量份。
根据本发明提供的金属复合阻尼材料，为了提高产品的耐刮伤能力，在功能层上涂覆一层耐刮擦层，耐刮擦层即能起到防刮伤作用同时也起到防粘作用，所述的耐刮擦层选用偏氟涂料或有机硅涂料，优选偏氟涂料，厚度为1～10微米，优选2～3微米。
本发明提高的金属复合阻尼材料的制备方法包括，金属基材进行表面化学处理，在所述的表面化学层上涂覆过渡层，接着在所述的过渡层上涂覆功能层，功能层经过流平、表干后，再在所述的橡胶层上涂覆耐刮擦层，最后固化得到金属橡胶复合阻尼材料。
根据本发明提供的制备方法，在无铬预处理前，需要对金属基材表面进行除锈、脱脂的前处理。对前处理方法没有特别的限制，可以采用本领域技术人员公知的各种处理方法，除去各种油污，杂物，氧化物即可。例如可以采用酸洗除锈，碱液进行除油，再通过纯水漂洗的方法。
根据本发明提供的制备方法，所述的无铬预处理层，可采用喷涂、浸涂、辊涂等方法将无铬预处理液涂覆在清洗过的基材上，其涂覆后的处理温度为60～90℃，优选78～82℃，时间为1～3min。
根据本发明提供的制备方法，所述的过渡层可采用辊涂、喷涂、浸涂、丝网印刷等成型方法。
根据本发明提供的制备方法，所述形成的功能层，采用挤出涂覆成型的方法。
根据本发明提供的制备方法，流平采用传送带流平，流平温度20～30℃，时间3～5min，其中，表干采用三段程序升温表干，第一段温度30～50℃，时间3～8min，第二段温度50～70℃，时间3～8min，第三段温度80～110℃，时间3～6min。
根据本发明提供的制备方法，所述形成的耐刮擦层，可采用喷涂、辊涂、丝网印刷等成型方法。
根据本发明提供的制备方法，所述的固化采用热空气固化，固化温度150～170℃，优选155～165℃，固化时间10～30min，优选15～20min。
根据本发明提供的制备方法，需要制备双面涂胶金属橡胶复合阻尼材料时，可重复工艺得到双面橡胶金属复合阻尼材料。
下面采用实施例的方式对本发明进行进一步详细的描述。
实施例1
金属基材选用厚度0.5mm的1/4冷轧碳素钢薄板，制备功能层厚度为0.05mm单面金属橡胶复合阻尼材料。
1.金属基板化学处理
在65℃的温度下，将金属基材浸泡在含脱脂剂浓度5％的脱脂槽内进行初脱脂5min；在60℃的温度下，将金属基材浸泡在含脱脂剂浓度为2％的脱脂槽内进行脱脂3min；经过一道热水洗后，再进行两道水洗后干燥金属基材；将无铬预处理辊涂在清洗好的金属基板上，通过80℃的烘道，烘干2min。
2.涂覆过渡层
将前处理好的钢板通过辊涂机进行辊涂，采用顺涂涂覆方式，调节带料辊、均料辊、涂布辊、支撑辊的转速比，控制涂布量，使得过渡层的干膜厚度为10微米。
3.功能层的涂布
涂布好过渡层的基材，通过挤出涂覆设备进行涂覆橡胶涂料，控制涂布量70～80g/m2，使得橡胶层的干膜厚度为0.05mm；随后进入流平带进行高阻尼橡胶涂料的流平，流平温度25℃，时间3min，然后进行三段程序升温表干，表干温度分别为40℃、60℃、90℃，时间分别为2min，2min，3min。
4.耐刮擦层的涂覆
在板温70～80℃时，进行喷涂偏氟涂料，控制喷涂量，使得耐刮擦层厚度为1～2微米。
5.固化制备金属橡胶复合阻尼材料
将上述产品用烘箱进行固化，固化温度选用160℃，固化时间15min。
实施例2
金属基材选用厚度0.5mm的1/4冷轧碳素钢薄板，制备功能层厚度为0.05mm双面金属橡胶复合阻尼材料。
按照实施例1中描述的方法制备金属橡胶复合阻尼材料，不同的是，在进行步骤4后，将基板翻转，再重复步骤2、3、4。最终双面一起固化得到0.05mm厚的双面金属橡胶复合阻尼材料。
实施例3
金属基材选用厚度0.4mm的全硬冷轧碳素钢薄板，制备功能层厚度为0.12mm单面金属橡胶复合阻尼材料。
1.金属基板化学处理
按照实例1描述的方法进行金属基板的化学处理。
2.涂覆过渡层
将前处理好的钢板通过辊涂机进行辊涂，采用逆涂涂覆方式，调节带料辊、均料辊、涂布辊、支撑辊的转速比，控制涂布量，使得过渡层的干膜厚度为15微米。
3.功能层的涂布
涂布好过渡层的基材，通过挤出涂覆设备进行涂覆橡胶涂料，控制涂布量175～190g/m2，使得功能层的干膜厚度为0.12mm；随后进行流平带进行橡胶涂料的流平，流平温度30℃，时间5min，然后进行三段程序升温表干，表干温度分别为35℃、65℃、90℃，时间分别为3min，5min，4min。
4.耐刮擦层的涂覆
板温冷却至45～50℃时，通过辊涂机，顺涂涂覆偏氟涂料，控制涂布量，使得耐刮擦层的厚度为1～2微米。
5.固化制备金属橡胶复合阻尼材料
将上述产品用烘箱进行固化，固化温度选用165℃，固化时间20min。
实施例4
金属基材选用厚度0.4mm的全硬冷轧碳素钢薄板，制备功能层厚度为0.12mm双面金属橡胶复合阻尼材料。
按照实施例3中描述的方法制备金属橡胶复合阻尼材料，不同的是，在进行步骤4后，将基板反面，再重复步骤2、3、4。最终固化的到功能层0.12mm的双面金属橡胶复合阻尼材料。
性能评价

Claims (18)

1.一种金属橡胶复合阻尼材料，该金属橡胶复合阻尼材料包括金属基材以及依次附着在该金属基材表面的化学处理层、过渡层、功能层、耐刮擦层，其特征在于，所述化学处理层经过无铬预处理；过渡层为酚醛或环氧类胶黏剂；所述的功能层为高阻尼丁腈橡胶层；所述的耐刮擦层为偏氟涂料或有机硅涂料。
2.根据权利要求1所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述的功能层是通过高阻尼丁腈橡胶涂料的形式涂覆在金属基板上，其功能层的厚度范围为0.02-0.18毫米。
3.根据权利要求2所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述的高阻尼丁腈橡胶涂料中含阻尼剂，该阻尼剂是具有阻尼效应的改性片状填料。
4.根据权利要求3所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述阻尼剂为云母、石墨、白炭黑、硅石其中的一种或多种的组合，所述的阻尼剂通过硼酸酯偶联剂或硅烷偶联剂改性处理。
5.根据权利要求3或4所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述的阻尼剂的添加量按100质量份丁腈橡胶添加5～15质量份。
6.根据权利要求2所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述高阻尼丁腈橡胶涂料其粘度范围为5000～25000mPas，固含量为50％～80％。
7.根据权利要求1所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述金属基材为冷轧碳素钢薄板或钢带，表面结构采用麻面，热处理状态为1/8、1/4、1/2、全硬等四种状态，其厚度为0.2～2毫米。
8.根据权利要求1所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，附着在所述金属基材表面的表面化学层为无铬预处理层，所述的无铬预处理层厚度为0.5～10微米。
9.根据权利要求1所述的金属橡胶复合阻尼材料，其中，所述的过渡层为酚醛类或环氧类胶黏剂，所述过渡层的干膜厚度为5～20微米。
10.根据权利要求1所述的金属橡胶复合阻尼材料，其特征在于，所述耐刮擦层采用偏氟涂料或有机硅涂料，所述述耐刮擦层的干膜厚度为1～10微米。
11.根据权利要求1所述的金属橡胶复合阻尼材料的制备方法，该方法的工艺流程如下：金属基材进行表面化学处理，在所述的化学处理层上涂覆过渡层，接着在所述的过渡层上涂覆功能层，所述的功能层涂覆后经过流平、表干工艺，再在所述的功能层上涂覆耐刮擦层，最后固化得到产品。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述形成的化学处理层为无铬预处理，其处理温度为60～90℃，时间为1～3min，可采用喷涂、浸涂、辊涂等成型方法。
13.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述形成的过渡层，可采用辊涂、喷涂、浸涂、丝网印刷等成型方法。
14.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述形成的功能层，采用挤出涂覆的成型方法。
15.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，流平工艺采用传送带流平，流平温度20～30℃，时间3～5min，其中，流平工艺采用三段程序升温表干，第一段温度30～50℃，时间3～8min，第二段温度50～70℃，时间3～8min，第三段温度80～110℃，时间3～6min。
16.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述形成的耐刮擦层，可采用喷涂、辊涂、丝网印刷等成型方法。
17.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，固化采用热空气固化，固化温度150～170℃，固化时间10～30min。
18.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，需要制备双面涂胶金属橡胶复合阻尼材料时，可重复工艺得到双面橡胶金属复合阻尼材料。
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