CN105199246B - 一种车用磁性丁基阻尼复合材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用磁性丁基阻尼复合材料及其制备方法，该复合材料的原料为：丁基橡胶10‑15％；聚异丁烯5‑20％；石油树脂5‑10％；填料5‑20％；磁性材料30‑50％；操作油2‑8％；碳黑1‑5％。原料经薄通、密炼、挤出、充磁制得车用磁性丁基阻尼复合材料，材料表面上还覆有铝箔。本发明制得的车用磁性丁基阻尼复合材料可以长期有效的作用在金属蒙皮上，保证汽车在使用周期内能很好的降低振动带来的噪声，与传统磁性石油沥青阻尼垫相比更加环保。

Description

一种车用磁性丁基阻尼复合材料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种丁基阻尼复合材料，具体涉及一种车用磁性丁基阻尼复合材料及制备方法。
背景技术
汽车在行驶过程中，由于发动机的工作，路面不平会引起振动，振动通过车架传递到车身的金属蒙皮，金属蒙皮将这种振动能量转变为噪声，而噪声会使乘客感到不舒服，从结构来讲，金属蒙皮使用的钢板很薄，约1mm左右。为了降低金属蒙皮振动带来的噪声，2013年9月11日公开的中国专利CN 201310258628.7公开了一种丁基橡胶系高性能材料，该材料含有丁基橡胶、阻尼填料等，可以有效降低振动带来的噪声，同时增厚了金属蒙皮，此种材料本身带有自粘性可以有效的贴服在金属蒙皮上，但是由于汽车使用周期比较长，粘性会下降，会存在丁基阻尼复合材料从金属蒙皮上掉落的风险。2004年9月15日公开的中国专利CN 03134927.7公开了一种磁性阻尼板及其制备方法，它提供了一种预制的磁性阻尼板，它可以较为容易地在机动车蒙皮上实现厚度准确可控、结合牢固的阻尼胶层，但是由于此阻尼板原料中含有石油沥青，对环境有一定的危害性，因此也有一定的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种车用磁性丁基阻尼复合材料，该复合材料含有丁基橡胶、阻尼填料、磁性填料；材料表面上覆有铝箔，可以长期有效的作用在金属蒙皮上，保证汽车在使用周期内能很好的降低振动带来的噪声，与传统磁性石油沥青阻尼垫相比更加环保。
本发明的另一个目的是提供此种车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法。
本发明采取的技术方案为：一种车用磁性丁基阻尼复合材料，按照重量百分比含有以下物质：丁基橡胶10-15％；聚异丁烯5-20％；石油树脂5-10％；填料5-20％；磁性材料30-50％；操作油2-8％；碳黑1-5％。
所述聚异丁烯包括固体聚异丁烯橡胶和数均分子量为1300-2800的液体聚异丁烯，两者以任意比例搭配使用。
所述丁基橡胶的门尼粘度为ML(1+4)125℃＝46-56。
所述石油树脂为软化点温度范围在90℃-150℃的萜烯酚树脂、氢化碳氢树脂、氢化石油树脂、松香季戊四醇酯中的一种或几种。
所述填料为硫酸钡800目、云母粉400目、重钙800目、轻钙1250目、滑石粉800目、石墨粉1000目的一种或几种。
所述磁性材料为锌铬铁氧体、镍锌铁氧体、钡铁氧体、镍铬铁氧体中的一种。
所述操作油为石蜡油、芳烃油、环烷油、机械油中的一种。
所述碳黑为炉法碳黑或槽法碳黑。
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：将配方量的丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶在炼胶机上薄通5-8遍，辊距2-3mm，得到生胶；
(b)密炼：将配方量的液体聚异丁烯、石油树脂、填料、磁性材料、碳黑和步骤(a)得到的生胶混合密炼30-60分钟，密炼的压力为0.5MPa、温度为100-145℃；继续加入操作油，在相同的条件下密炼20-30分钟，降温至60℃以下，出料,得到混炼胶；
(c)挤出:混炼胶挤出，得到丁基阻尼复合材料，其厚度为2mm；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁。
在丁基阻尼复合材料的上、下两面分别覆盖上铝箔和隔离纸，铝箔可以对丁基阻尼复合材料起到约束固定的作用，隔离纸防止产品粘连。
上述充磁的原理为：电容器充以直流高压电压，然后通过一个电阻极小的线圈放电，放电脉冲电流的峰值可达数万安培，此电流脉冲在线圈内产生一个强大的磁场，该磁场使置于线圈中的硬磁材料永久磁化，工作参数为：充电电压1100V，充电电流20A，电容容量2500uf。
本发明公开的磁性丁基阻尼复合材料的各成分的作用分别如下：
丁基橡胶具有粘弹性，可以将外界的振动能转变为分子间内摩擦的热能而耗散，因此利用其在变形时将动能转变为热能的原理，来降低体系的共振振幅、增加疲劳寿命，从而起到减震、降噪的作用。
石油树脂和丁基橡胶有很好的互溶性，橡胶中加入石油树脂能起到增粘、补强、软化的作用，软化点在90℃以上的石油树脂可以保证产品高温不流挂，氢化石油树脂，气味性比普通石油树脂更小，增粘的效果更好。
液体聚异丁烯与固体聚异丁烯橡胶任意搭配使用，能够更好的调节产品的粘度和机械强度。
磁性材料充磁后赋予产品永久磁力，金属永磁材料具有较高的剩磁和较低的温度系数，磁性能稳定。
碳黑作为补强剂和着色剂，可以提高橡胶耐磨性、抗拉强度、模量、刚度等性能，碳黑添加须适量,过量添加可以提高橡胶的刚度和硬度，但也会使抗拉强度、耐磨性等降低。
填料尤其是阻尼填料云母粉、石墨粉等能够提高体系阻尼性能，在Tg区域内，填料与聚合物之间的摩擦作用使分子运动加剧，从而提高了阻尼值，片状填料比非片状填料更能提高聚合物的体系阻尼值，填料还具有补强、降低成本的作用。
操作油作为橡胶软化剂，可以使得橡胶分子间的作用力降低，从而降低橡胶的玻璃化温度，提高橡胶可塑性、流动性、便于压延、压出等成型操作，同时还能改善硫化胶的某些力学性能，如降低硬度和定伸强度、赋予较高的弹性和较低的生热、提高耐寒性等。
本发明车用磁性丁基阻尼复合材料与传统产品比较具有以下优点：
(1)环保，配方中不含重金属、苯、甲苯、二甲苯等有害物质；
(2)粘接性好，不会因为气候的变化影响产品的施工；
(3)易与制造，适于工业化批量生产。
具体实施方式
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由以下物质及重量百分比组成：丁基橡胶10-15％；聚异丁烯5-20％；石油树脂5-10％；填料5-20％；磁性材料30-50％；操作油2-8％；碳黑1-5％。
所述丁基橡胶的型号为JSR268、1675N、1751中的一种或几种，门尼粘度为ML(1+4)125℃＝46-56。
所述聚异丁烯包括固体聚异丁烯橡胶和数均分子量为1300-2800的液体聚异丁烯，两者可以任意比例搭配使用，其中固体聚异丁烯橡胶的型号为B100、B150，液体聚异丁烯的型号为PB1400、PB1300、PIB32、V700、6240、V1500、PB2400。
所述石油树脂为软化点为90℃-150℃的萜烯酚树脂、氢化碳氢树脂、氢化石油树脂、松香季戊四醇酯中的一种或几种，其中萜烯酚树脂的型号为TP2040、TP96，氢化碳氢树脂的型号为H-130W，氢化石油树脂的型号为P100、E5400，松香季戊四醇酯的型号为KF398S。
所述填料为硫酸钡800目、云母粉400目、重钙800目、轻钙1250目、滑石粉800目、石墨粉1000目的一种或几种。
所述磁性材料为锌铬铁氧体、镍锌铁氧体、钡铁氧体、镍铬铁氧体中的一种。
所述操作油为石蜡油、芳烃油、环烷油、机械油中的一种。
所述碳黑材料为炉法碳黑或槽法碳黑，型号为N330、N550、N600、MA-100。
实施例1
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表1所示的物质组成：
表1
原料 重量百分比
丁基橡胶1675N 12％
固体聚异丁烯橡胶B100 5％
液体聚异丁烯PB2400 10％
萜烯酚树脂TP2040 8％
硫酸钡800目 18％
钡铁氧体 40％
环烷油Nytex8200 5％
碳黑MA-100 2％
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通5遍，辊距2mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、萜烯酚树脂、硫酸钡、钡铁氧体、碳黑，加压密炼30分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为120℃；继续加入环烷油，在相同的条件下密炼20分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
实施例2
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表2所示的物质组成：
表2
原料 重量百分比
丁基橡胶1675N 15％
固体聚异丁烯橡胶B150 2％
液体聚异丁烯PB1400 8％
萜烯酚树脂TP96 10％
硫酸钡800目 13％
钡铁氧体 45％
环烷油Nytex8100 5％
碳黑N330 2％
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通6遍，辊距2mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、萜烯酚树脂、硫酸钡、钡铁氧体、碳黑，加压密炼40分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为100℃；继续加入环烷油，在相同的条件下密炼25分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
实施例3
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表3所示的物质组成：
表3
原料 重量百分比
丁基橡胶JSR268 12％
固体聚异丁烯橡胶B100 10％
液体聚异丁烯PB1300 8％
萜烯酚树脂TP2040 10％
云母粉400目 5％
钡铁氧体 50％
环烷油Nytex8100 4％
碳黑N330 1％
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通7遍，辊距3mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、萜烯酚树脂、云母粉、钡铁氧体、碳黑，加压密炼50分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为120℃；继续加入环烷油，在相同的条件下密炼30分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
实施例4
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表3所示的物质组成：
表4
原料 重量百分比
丁基橡胶1751 10％
固体聚异丁烯橡胶B100 12％
液体聚异丁烯PIB32 6％
氢化碳氢树脂H-130W 12％
重钙800目 10％
锌铬铁氧体 37％
石蜡油6030# 8％
碳黑N550 5％
上述磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通6遍，辊距2mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、氢化碳氢树脂、重钙、锌铬铁氧体、碳黑，加压密炼60分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为145℃；继续加入石蜡油，在相同的条件下密炼30分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
实施例5
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表5所示的物质组成：
表5
原料 重量百分比
丁基橡胶JSR268 15％
固体聚异丁烯橡胶B150 10％
液体聚异丁烯V700 10％
氢化石油树脂P100 10％
轻钙1250目 10％
锌铬铁氧体 40％
机械油32# 2％
碳黑N600 3％
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：将丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通8遍，辊距2mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、氢化石油树脂、轻钙、锌铬铁氧体、碳黑，加压密炼35分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为110℃；继续加入机械油，在相同的条件下密炼25分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
实施例6
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表6所示的物质组成：
表6
原料 重量百分比
丁基橡胶1751 13％
固体聚异丁烯橡胶B150 5％
液体聚异丁烯6240 15％
氢化石油树脂E5400 7％
滑石粉800目 15％
镍铬铁氧体 35％
机械油32# 6％
碳黑MA100 4％
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：将丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通6遍，辊距3mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、氢化石油树脂、滑石粉、镍铬铁氧体、碳黑，加压密炼55分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为110℃；继续加入机械油，在相同的条件下密炼30分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
实施例7
一种车用磁性丁基阻尼复合材料，由表7所示的物质组成：
表7
原料 重量百分比
丁基橡胶1675N 11％
固体聚异丁烯橡胶B100 4％
液体聚异丁烯V1500 5％
松香季戊四醇酯KF398S 10％
石墨粉1000目 20％
锌铬铁氧体 40％
石蜡油6030# 7％
碳黑N550 3％
上述车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法为：
(a)薄通：将丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶放置在开放式炼胶机上薄通7遍，辊距2.5mm，得到生胶；
(b)密炼：将塑炼好的生胶放置进密炼机中，加入液体聚异丁烯、松香季戊四醇酯、石墨粉、锌铬铁氧体、碳黑，加压密炼45分钟，密炼压力为0.5MPa、温度为110℃；继续加入石蜡油，在相同的条件下密炼20分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶进橡胶挤出机，挤出，控制厚度为2mm，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁：在充磁设备上进行充磁，即可得到磁性丁基阻尼复合材料。
以上各实施例制得的车用磁性丁基阻尼复合材料的性能如下表8：
表8
剥离强度(N/25mm) 磁力(mT) 阻尼因子(η)
实施例1 12.5 22 0.125
实施例2 13.4 23 0.132
实施例3 15.2 25 0.151
实施例4 13.2 21 0.153
实施例5 15.6 24 0.162
实施例6 14.2 20 0.135
实施例7 12.2 22 0.142
从上述表格可以看出，采用本发明公开的方法制得的车用磁性丁基阻尼复合材料的磁力≥20mT,阻尼因子≥0.12，剥离强度≥12N/25mm。
上述参照实施例对车用磁性丁基阻尼复合材料及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种车用磁性丁基阻尼复合材料，其特征在于，所述车用磁性丁基阻尼复合材料，按照重量百分比含有以下物质：丁基橡胶10-15％；聚异丁烯5-20％；石油树脂5-10％；填料5-20％；磁性材料30-50％；操作油2-8％；碳黑1-5％；
所述聚异丁烯包括固体聚异丁烯橡胶和数均分子量为1300-2800的液体聚异丁烯；
所述石油树脂为软化点温度范围在90℃-150℃的萜烯酚树脂、氢化碳氢树脂、氢化石油树脂、松香季戊四醇酯中的一种或几种；
所述填料为硫酸钡800目、云母粉400目、轻钙1250目、滑石粉800目、石墨粉1000目的一种或几种；
所述磁性材料为锌铬铁氧体、镍锌铁氧体、镍铬铁氧体中的一种；
所述操作油为芳烃油、环烷油、机械油中的一种；
所述碳黑为炉法碳黑或槽法碳黑。
2.根据权利要求1所述的车用磁性丁基阻尼复合材料，其特征在于：所述丁基橡胶的门尼粘度为ML(1+4)125℃＝46-56。
3.根据权利要求1所述的车用磁性丁基阻尼复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(a)薄通：将配方量的丁基橡胶和固体聚异丁烯橡胶在炼胶机上薄通5-8遍，辊距2-3mm，得到生胶；
(b)密炼：将配方量的液体聚异丁烯、石油树脂、填料、磁性材料、碳黑和步骤(a)得到的生胶混合密炼30-60分钟，密炼的压力为0.5MPa、温度为100-145℃；继续加入操作油，在相同的条件下密炼20-30分钟，降温至60℃以下，出料，得到混炼胶；
(c)挤出：混炼胶挤出，得到丁基阻尼复合材料；
(d)在丁基阻尼复合材料的上面覆盖铝箔、下面垫隔离纸；
(e)充磁。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述丁基阻尼复合材料的厚度为2mm。
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