CN104531025B - 双组份船用环氧阻尼胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双组份船用环氧阻尼胶及其制备方法，为A、B双组分阻尼胶，其特征在于所述的A组份的组成及重量百分含量：环氧树脂10～40%；改性聚硫橡胶40～80%；活性稀释剂30～60%；阻燃剂40～80%；消泡剂0.5～2%；分散剂1～10%；偶联剂0～10%；以上各组成的重量百分比之和为100%；所述的B组份的组成及重量百分含量为：固化剂50～100%；促进剂2～6%；以上各组成的重量百分比之和为100%。与现有技术相比，本发明具有气味小、施工方便、适用期长、放热平缓、材料损耗因子高、阻燃性能好、室温可固化、与基材粘接性好、耐冲击、防腐抗振等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种环氧阻尼胶及其制备方法，特别是一种双组份船用环氧阻尼胶及其制备方法。
背景技术
根据国际海事组织（IMO）提出的隔声船舶规范要求《船上噪声等级规则》，阻尼材料的开发和应用已成为甲板敷料发展必要条件，以满足居住处所之间的隔声要求，由于船用材料要求很高，因而目前国内主要的大型造船厂，包括沪东造船厂、中华造船厂等，均采用国外进口的阻尼材料。
阻尼材料是一种能将固体机械振动能转变成为热能而使振动衰减下来的功能材料，主要功能是振动和噪声控制。环氧阻尼材料是一种重要的聚合物功能材料，这是因为这些材料具有较好的粘弹性能，能将声波的机械振动能转换为热能释放出来，从而达到减小振幅、降低振动，已被广泛应用在汽车、火车、轮船、飞机、工程机械和其他家用电器领域，起到隔声、吸声和减振作用。
为了得到一款性能优良的环氧阻尼材料，近年来，广大研发人员进行了大量开发和探索。如中国专利 一种环氧树脂基压电复合阻尼材料及其制备方法(CN 101323697B)公开了一种环氧树脂基压电复合阻尼材料及其制法，含有环氧树脂、压电陶瓷粉、导电炭黑和固化剂。经过混合，分散，然后加入固化剂，混合均匀，浇注固化成型，成型的压电复合材料在高压直流油浴电场中极化，据称tanσ≥0.3温度区间为10～100℃。但该材料制备工艺复杂，无法现场施工，并用到了昂贵的压电陶瓷粉。中国专利一种结构型高阻尼纤维增强复合材料（CN101704313B）公开了一种结构型高阻尼纤维增强复合材料，包括柔性阻尼复合材料中间层、刚性复合材料外层，均为增强纤维和树脂基体复合，增强纤维采用玄武岩纤维、高强或高模玻璃纤维的平纹、缎纹、斜纹织物；中间层的树脂基体采用柔性环氧树脂和普通环氧树脂按一定比例的配合物，外层树脂基体采用普通环氧树脂；柔性环氧树脂环氧值0.2～0.4，用橡胶弹性体、热塑性树脂、有机硅、热致液晶聚合物增韧改性。尽管该发明克服了采用树脂阻尼改性所带来的阻尼复合材料力学性能下降显著的缺点，但材料制造工艺复杂，材料的阻尼损耗因子较小，只有0.05。
另一方面，在实际降噪减振材料应用中，往往用到丁基橡胶、聚硫橡胶、丁腈橡胶等橡胶，这类材料可满足较大温域范围内的使用要求，具备很好的阻尼性能。但橡胶材料往往以板状的形式安装使用，往往粘接存在缺陷使得阻尼效果不理想；硅橡胶品种繁多，通过改变基团含量，能够得到不同的玻璃化转变温度区域，但是硅橡胶一般需要与其他橡胶如丁基橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯等并用或形成互穿网络结构(IPN)才能得到较理想的阻尼性能；而液态聚硫橡胶与环氧树脂按比例配成功能材料后，施工极其方便，并可以在低温下施工和固化，但施工现场气味很大，极大地限制了这个性能优良的阻尼材料在船舶上的应用。
发明内容
本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种双组份船用环氧阻尼胶。
本发明的目的之二在于该双组份船用环氧阻尼胶的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双组份船用环氧阻尼胶，为A、B双组分阻尼胶，其特征在于所述的A组份的组成及重量百分含量：
环氧树脂 10～40%
改性聚硫橡胶 40～80%
活性稀释剂 30～60%
阻燃剂 40～80%
消泡剂 0.5～2%
分散剂 1～10%
偶联剂 0～10%
以上各组成的重量百分比之和为100%；
所述的B组份的组成及重量百分含量为：
固化剂 50～100%
促进剂 2～6%
以上各组成的重量百分比之和为100%。
上述的改性聚硫橡胶为聚硫橡胶分子末端的巯基与双环氧基环氧树脂中的环氧基反应后得到的改性聚硫橡胶，其中环氧基环氧树脂与聚硫橡胶的重量比为100：45～65。
上述的聚硫橡胶是分子量为1000或4000的液态聚硫橡胶。
上述的液态聚硫橡胶为JLY—121（LP-3）、JLY--124（LP-2）、JLY-1225（LP-23）、JLY--155（LP--32）、JLY-115 和JLY-215中的至少一种。
上述的双环氧基环氧树脂分子为：所述的双环氧基环氧树脂是带两个环氧基的活性稀释剂 。
上述的环氧树脂为分子结构中带有三个或三个以上的环氧基团的环氧树脂。
7. 根据权利要求6所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的环氧树脂为双酚A型液态环氧树脂。
8. 根据权利要求7所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的双酚A型液态环氧树脂为E-51、E-44、YD-113、YD-114、YD-115、YD-127和YD128中的至少一种。
9. 根据权利要求1所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的活性稀释剂为分子结构中含有一个或多个脂肪族或脂环族的环氧基活性稀释剂。
10. 根据权利要求9所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的环氧基活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、脂环族环己二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
11. 根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的固化剂为含咪唑啉的酰氨基胺。
12. 根据权利要求11 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的咪唑啉的酰氨基胺为：固化剂5506 。
13. 根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的促进剂为环氧树脂通用的路易斯碱催化剂。
14. 根据权利要求13 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的路易斯碱催化剂为：固化剂554。
15. 根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的阻燃剂为有机氮磷阻燃剂粉末。
16. 根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的分散剂为聚醚类油性分散剂。
17. 根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的消泡剂为含气相二氧化硅的有机变性聚硅氧烷。
18. 根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（KH560）和γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH550）。
19. 一种制备根据权利要求1—18所述的双组份船用环氧阻尼胶的制造方法，其特征在于该方法的制备步骤为：
a. 将双环氧基环氧树脂中加入液态聚硫橡胶，搅拌10～20分钟后，室温放置40～60小时后即得到改性聚硫橡胶；
b. 将环氧树脂、步骤a所述的改性聚硫橡胶和活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入消泡剂和分散剂，继续搅拌均匀，再加入阻燃剂，搅拌均匀后，研磨至粒径达到40μm以下，即得到A组份；
c. 将环氧固化剂在搅拌下加入促进剂，搅拌10～20分钟后得到B组份。
在使用时，将以上A、B 两组份的按100：20～60的质量比均匀混合后即得到双组份船用环氧阻尼胶。
橡胶是人们最早使用的一种阻尼材料，早期主要用在舰船上。环氧树脂具有与基材有较高的弹性、剪切强度、剥离强度、耐化学介质和耐盐雾作用及耐湿热性等极佳的性能，但韧性很差。为了制品的柔韧性，目前与环氧树脂并用的橡胶主要为各类反应性橡胶，包括聚硫橡胶、端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、端羟基聚丁二烯等橡胶。液体聚硫橡胶是最常使用的反应性橡胶，它是聚硫橡胶通过分子末端的巯基与环氧基反应，在环氧材料的分子结构中引入柔性链段，可制备出阻尼性能较好的环氧树脂，同时保留环氧树脂的其它优良性能。液态聚硫橡胶和环氧树脂的相容性好，在环氧树脂的低温速固化领域已经得到应用。但液体聚硫橡胶也存在很多不足，例如阻尼性能较好的品种往往是分子量较高的品种，它们在室温下粘度很大。尤其冬天使用时，操作上存在较大的困难。特别是液体聚硫橡胶的臭鸡蛋气味，极大地限制了液态聚硫橡胶在船舶工业中的应用和推广。
本发明用双环氧基环氧树脂与液态聚硫橡胶反应，封闭了其分子末端的巯基，得到的改性聚硫橡胶同市售的液态聚硫橡胶相比，原料的气味大大降低，这样制得的A组份气味很小，极大地改善该产品在施工现场的工作环境，这样可有效克服在环氧树脂中，由于使用液体聚硫橡胶中而存在的较大气味问题。同时，在用双环氧基环氧树脂与液态聚硫橡胶反应时，加入的双环氧基环氧树脂除与液态聚硫橡胶反应外，还额外加入一些双环氧基环氧树脂。由于双环氧基环氧树脂的粘度非常低，这些环氧树脂常被用来作为活性稀释剂使用，因而加入较多的双环氧基环氧树脂，制得改性聚硫橡胶粘度较其未改性前明显降低，这样改性聚硫橡胶在低温下也具有较好的加工性能。此外，尽管液态聚硫橡胶在环氧树脂低温速固化领域已得到广泛应用，但体系中在没有添加促进剂时，液态聚硫橡胶上的巯基与环氧基的反应速度很慢。本发明用双环氧基环氧树脂制得的改性聚硫橡胶，其端基由巯基变成了环氧基，因而完全改变了聚硫橡胶的反应性能，使其具有环氧树脂的反应性能，可更大比例地将聚硫橡胶应用于环氧体系中。
本发明与现有技术相比，主要优点为：这种双组份船用环氧阻尼胶在船厂施工时，现场气味小，可有效改善工作环境；产品初始粘度小，施工容易，适用期长；固化时放热平缓，不会出现局部过热现象；通过调节环氧树脂、改性聚硫橡胶和活性稀释剂的用量，使用环氧材料的弹性可调成为可能； 弹性环氧材料施工后，材料不但有较好的阻尼性能，还能保持环氧树脂的特性，粘接性高，基材也不会发生铁锈现象；此外，制品的阻燃性能很好，材料表面材料可燃性、烟气和毒性试验能符合国际海事组织的耐火试验程序应用规则（FPTC）要求。
具体实施方式
实施例一：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在70份JX021环氧树脂中加入40份JLY-124聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将15份618环氧树脂、60改性聚硫橡胶搅拌下混合均匀，加入1.5份TEGO Airex 900，5份分散剂S-100和5份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；60份5506固化剂在搅拌下加入2份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：25混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为9000cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能， tanσmax为1.1485，tanσ> 0.3的温度区间为-10℃到30℃。
实施例二：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在100份6350环氧树脂中加入30份JLY-124聚硫橡胶和20份JLY-121聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将10份6002环氧树脂、10份618环氧树脂、50改性聚硫橡胶和10份5746活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入1份TEGO Airex900，6份分散剂S-100和5份KH560，继续搅拌均匀后，再加入45份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；60份5506固化剂在搅拌下加入3份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：20混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为9000cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能，tanσmax为0.8492，tanσ> 0.3的温度区间为5℃到45℃。
实施例三：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在80份JX021环氧树脂中加入35份JLY-124聚硫橡胶和10份JLY-121聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将15份6002环氧树脂、60改性聚硫橡胶和10份502活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入1份TEGO Airex 900，6份分散剂S-100和0-10份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入2.5份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：50混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为8800cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能，tanσmax为0.9482，tanσ> 0.3的温度区间为-5℃到45℃。
实施例四：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在100份5749环氧树脂中加入50份JLY-124聚硫橡胶和10份JLY-121聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将20份618环氧树脂、60改性聚硫橡胶和10份5748活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入1.5份TEGO Airex 900，5份分散剂S-100和6份KH560，继续搅拌均匀后，再加入60份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下2份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：20混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为8600cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能，tanσmax为0.9563，tanσ> 0.3的温度区间为5℃到55℃。
实施例五：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在80份JX021环氧树脂中加入30份JLY-124聚硫橡胶和10份JLY-121聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将20份6002环氧树脂、60改性聚硫橡胶和10份5748活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入1份TEGO Airex 900，6份分散剂S-100和5份KH560，继续搅拌均匀后，再加入50份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入2份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：25混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为7500cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能，tanσmax为0.9888，tanσ> 0.3的温度区间为-10℃到35℃。
实施例六：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在100份5749环氧树脂中加入40份JLY-124聚硫橡胶和15份JLY-121聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将20份618环氧树脂、70改性聚硫橡胶和10份502活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入1份TEGO Airex 900，8份分散剂S-100和7份KH560，继续搅拌均匀后，再加入65份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入2.5份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：25混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为9900cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能，tanσmax为1.0482，tanσ> 0.3的温度区间为0℃到45℃。
实施例七：一种双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的制备方法。
在100份JX021环氧树脂中加入40份JLY-124聚硫橡胶和10份JLY-121聚硫橡胶，继续搅拌15分钟后，室温放置48小时后即得到改性聚硫橡胶；将20份618环氧树脂、80改性聚硫橡胶搅拌下混合均匀，加入0.8份TEGO Airex 900，7份分散剂S-100和6份KH560，继续搅拌均匀后，再加入60份阻燃剂，搅拌10分钟，用三辊机研磨两次，用刮板细度计检查粒径达到40μm以下时，即可获得A组份；50份5506固化剂在搅拌下加入10份JLY-124聚硫橡胶和3份促进剂，再搅拌15 分钟后得到B组份；将A、B 两组份的原料均匀混合即得到双组份无溶剂船用环氧阻尼胶。
将A组份与B组份按重量比100：25混合制得双组份无溶剂船用环氧阻尼胶的粘度为8900cps，在室温下3～7之内可以固化，适用期2个小时以上。样品在7天后用动态力学分析测试其阻尼性能， tanσmax为1.1485，tanσ> 0.3的温度区间为-10℃到35℃。
Claims (17)
1. 一种双组份船用环氧阻尼胶，为A、B 双组分阻尼胶，其特征在于所述的A 组份的组成及
重量百分含量：
环氧树脂 10～40%
改性聚硫橡胶 40～80%
活性稀释剂 30～60%
阻燃剂 40～80%
消泡剂 0.5～2%
分散剂 1～10%
偶联剂 0～10%
以上各组成的重量百分比之和为100%；
所述的B 组份的组成及重量百分含量为：
固化剂 50～100%
促进剂 2～6%
以上各组成的重量百分比之和为100%；
上述的改性聚硫橡胶为聚硫橡胶分子末端的巯基与双环氧基环氧树脂中的环氧基反应后得到
的改性聚硫橡胶，其中双环氧基环氧树脂与聚硫橡胶的重量比为100：45～65。
2.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的聚硫橡胶是分子量为1000 或4000 的液态聚硫橡胶。
3.根据权利要求2 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的液态聚硫橡胶为：JLY-121、JLY-124、JLY-1225、JLY-155、JLY-115 和JLY-215 中的至少一种。
4.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的双环氧基环氧树脂分子为：所述的双环氧基环氧树脂是带两个环氧基的活性稀释剂。
5.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的环氧树脂为双酚A 型液态环氧树脂。
6.根据权利要求5 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的双酚A 型液态环氧树脂为E-51、E-44、YD-115、YD-127 和YD128 中的至少一种。
7.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的活性稀释剂为分子结构中含有一个或多个脂肪族或脂环族的环氧基活性稀释剂。
8.根据权利要求7 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的环氧基活性稀释剂为烯丙基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、2-乙基己基缩水甘油醚、脂环族环己二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
9.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的固化剂为含咪唑啉的
酰氨基胺。
10.根据权利要求9 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的含咪唑啉的酰氨基胺为：固化剂5506。
11.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的促进剂为环氧树脂通用的路易斯碱催化剂。
12.根据权利要求11 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的路易斯碱催化剂为：固化剂554。
13.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的阻燃剂为有机氮磷阻燃剂粉末。
14.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的分散剂为聚醚类油性分散剂。
15.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的消泡剂为含气相二氧化硅的有机变性聚硅氧烷。
16.根据权利要求1 所述的双组份船用环氧阻尼胶，其特征在于所述的偶联剂为γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷（KH560）和γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH550）。
17.一种制备根据权利要求1-16 中任一项所述的双组份船用环氧阻尼胶的制造方法，其特征在于该方法的制备步骤为：
a. 将双环氧基环氧树脂中加入液态聚硫橡胶，搅拌10～20 分钟后，室温放置40～60小时后
即得到改性聚硫橡胶；
b. 将环氧树脂、步骤a 所述的改性聚硫橡胶和活性稀释剂搅拌下混合均匀，加入消泡剂和分
散剂，继续搅拌均匀，再加入阻燃剂，搅拌均匀后，研磨至粒径达到40μm 以下，即得到A
组份；
c. 将环氧固化剂在搅拌下加入促进剂，搅拌10～20 分钟后得到B 组份。
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