CN105295211A - 一种高阻尼橡胶组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及橡胶组合物，公开了一种高阻尼橡胶组合物及其制备方法，一种高阻尼橡胶组合物，包含如下组分，100质量份的二烯橡胶、2～10质量份的硬脂酸、2～40质量份的抗氧化剂、2～20质量份的氧化锌、2～10质量份的酚醛树脂、100～140质量份的补强剂、2～5质量份的硫化剂。本发明中二烯橡胶在抗氧化剂和酚醛树脂等的共同作用下，获得的复合材料具有较佳的减振阻尼性能，同时力学性能、储能模量和损耗模量都有所提高，其动态力学性能曲线向高温方向移动，且具有较宽的有效阻尼温域。
Description
技术领域
本发明涉及橡胶组合物，尤其涉及了一种高阻尼橡胶组合物及其制备方法。
背景技术
随着科技的进步和社会的发展，振动和噪声的控制已成为一项十分重要的工程技术问题，受到各国研究人员的重视。目前开发和研究出的多种工程振动的控制措施中，阻尼减振是一种有效的方法。采用阻尼橡胶材料，不仅可以最大限度地降低机械噪音和减轻机械振动，提高工作效率，而且十分有利于提高产品的质量。在汽车工业中，减振橡胶材料的使用大幅度提高了汽车的舒适性、稳定性和安全性。
橡胶阻尼行为是材料受外力作用时，大分子链段产生相对运动，将机械能转化为热能的过程。在橡胶材料由玻璃态向弹性态转变过程中，由于大分子链段的内摩擦及链段的协同作用，吸收大量的振动能量。然而，由于橡胶类粘弹体的动态力学性能受使用温度、振动频率影响很大，同时玻璃化转变温度范围小，因此，橡胶阻尼材料在工程应用中具有很大的局限性。
发明内容
本发明针对现有技术中橡胶阻尼材料在使用中具有很大局限性，提供了一种高阻尼橡胶组合物及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种高阻尼橡胶组合物，包含如下质量份组分：
橡胶硫化处理，使橡胶的线性大分子链通过化学交联构成三维网状结构。对于不饱和橡胶而言，采用硫磺为硫化剂。氧化锌和脂肪酸是硫化反应的活性剂，氧化锌的主要作用是使硫化物裂解成二硫化物，脂肪酸的作用是使氧化锌初步活化。二烯橡胶在抗氧化剂和酚醛树脂等的作用下，获得的复合材料具有较佳的减振阻尼性能，同时力学性能、储能模量和损耗模量都有所提高，其动态力学性能曲线向高温方向移动，且有效阻尼温域较宽。
作为优选，二烯橡胶为卤代二烯橡胶。
作为优选，卤代二烯橡胶为卤代丁基橡胶。丁基橡胶的不饱和程度很低，具有优良的阻尼性能，广泛应用于减振制品，但是硫化速度慢，难粘，难共硫化和难与其他胶共混。卤代丁基橡胶作为衍生胶，除了具有很好的阻尼减振性能外，还具有硫化速度快，交联灵活性大，相容性粘合性好等优点。
作为优选，抗氧剂为受阻酚抗氧剂。卤代丁基橡胶具有较低的玻璃化转变温度，决定了其有效阻尼温域在低温区域，而阻尼材料的实际应用环境往往是在室温或较高的温度区域。因此，采用有机小分子抗氧化剂与橡胶大分子形成复合物，有机小分子与聚合物基体间形成强分子作用力，消耗大量能量，可以极大的提升减振性能。
作为优选，受阻酚抗氧剂为AO-60或AO-80。受阻酚AO-60，即四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯；受阻酚AO-80，即3,9-双{1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰胺基]乙基}-2,4,6,8-四氧杂螺环(5,5)十一烷；是广泛用于聚烯烃的抗氧化剂，端羟基能与具有极性基团的橡胶大分子形成大量可逆氢键，在外力作用下，小分子与橡胶大分子之间的氢键发生断裂或减弱作用，同时又可以形成新的氢键作用，消耗大量能量，可以有效改善橡胶基体的阻尼减振性能。
作为优选，高阻尼橡胶组合物中AO-60或AO-80的质量份数为25.3份～25.8份。
作为优选，补强剂为采用硅烷偶联剂处理过的炭黑或白炭黑或改性粘土或滑石或云母或高岭土或陶土。硅烷偶联剂处理方法非常简单，将浓度为0.5～1％的硅烷偶联剂稀溶液，涂抹在清洁的补强剂表面即可。硅烷偶联剂可以直接作为填充剂，也可以作为粘结剂，增加了补强剂与橡胶分子的粘结力。
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.向炼胶机中依次投加100质量份的二烯橡胶、2～10质量份的硬脂酸、2～40质量份的抗氧化剂、2～20质量份的氧化锌、100～140质量份的补强剂和2～50质量份的硫化剂；
b.混炼20～120min后，将练胶机升温至100～120℃，继续混炼40～120min；
c.冷却至5～25℃，向炼胶机中投加2～10质量份的酚醛树脂，继续混炼40～120min，获得高阻尼橡胶组合物。
作为优选，步骤a中，投料过程中，炼胶机的胶辊保持10～100转/min转动，不同物料投加之间间隔1～10min。
在炼胶机上，先加入一定量橡胶，待包辊后缓慢加入剩余胶料，减少物料损失，也有利于物料均匀混合，然后依序依量投加硬脂酸、抗氧化剂、氧化锌、补强剂和硫化剂，物料混合更均匀，副反应小；热混炼一定时间后，冷却至室温后在加入酚醛树脂，继续混炼均匀后，即可割胶获得高阻尼橡胶组合物。
本发明由于采用了以上技术方案，获得高阻尼橡胶组合物，其减振性能较佳，具有很好的综合力学阻尼性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的云母，硫化剂为硫黄。
实施例2
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-80，补强剂为硅烷偶联剂处理过的白炭黑、滑石和云母，硫化剂为硫黄。
实施例3
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的炭黑和高岭土，硫化剂为硫黄。
实施例4
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的炭黑和高岭土，硫化剂为硫黄。
实施例5
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的炭黑和高岭土，硫化剂为硫黄。
实施例6
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的炭黑和高岭土，硫化剂为硫黄。
实施例7
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的炭黑和高岭土，硫化剂为硫黄。
实施例8
一种高阻尼橡胶组合物，包括如下质量份组分：
其中，二烯橡胶为氯化丁基橡胶，抗氧化剂为受阻酚抗氧化剂AO-60，补强剂为硅烷偶联剂处理过的改性粘土、高岭土和陶土，硫化剂为硫黄。
实施例9
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例1的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持10转/min转动，不同物料投加之间间隔5min；
b.混炼60min后，将练胶机升温至110℃，继续混炼120min；
c.冷却至25℃，向炼胶机中投加5质量份的酚醛树脂，继续混炼40min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例10
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例2的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持60转/min转动，不同物料投加之间间隔3min；
b.混炼20min后，将练胶机升温至100℃，继续混炼90min；
c.冷却至5℃，向炼胶机中投加2质量份的酚醛树脂，继续混炼120min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例11
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例3的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持30转/min转动，不同物料投加之间间隔10min；
b.混炼120min后，将练胶机升温至110℃，继续混炼60min；
c.冷却至20℃，向炼胶机中投加8质量份的酚醛树脂，继续混炼60min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例12
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例4的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持30转/min转动，不同物料投加之间间隔10min；
b.混炼120min后，将练胶机升温至110℃，继续混炼60min；
c.冷却至20℃，向炼胶机中投加8质量份的酚醛树脂，继续混炼60min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例13
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例5的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持30转/min转动，不同物料投加之间间隔10min；
b.混炼120min后，将练胶机升温至110℃，继续混炼60min；
c.冷却至20℃，向炼胶机中投加8质量份的酚醛树脂，继续混炼60min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例14
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例6的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持30转/min转动，不同物料投加之间间隔10min；
b.混炼120min后，将练胶机升温至110℃，继续混炼60min；
c.冷却至20℃，向炼胶机中投加8质量份的酚醛树脂，继续混炼60min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例15
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例7的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持30转/min转动，不同物料投加之间间隔10min；
b.混炼120min后，将练胶机升温至110℃，继续混炼60min；
c.冷却至20℃，向炼胶机中投加8质量份的酚醛树脂，继续混炼60min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例16
一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，包括如下步骤：
a.以实施例8的配方，向炼胶机中依次投加二烯橡胶、硬脂酸、抗氧化剂、硫化剂和补强剂；投料过程中，炼胶机的胶辊保持100转/min转动，不同物料投加之间间隔1min；
b.混炼80min后，将练胶机升温至120℃，继续混炼40min；
c.冷却至15℃，向炼胶机中投加10质量份的酚醛树脂，继续混炼90min，获得高阻尼橡胶组合物。
实施例17
运用实施例9～实施例16的方法制备高阻尼橡胶组合物，分别测试其力学性能，结果见表1。
表1力学性能
| 性能参数 | 拉伸强度/MPa | 扯断伸长率/％ | 扯断永久变形/％ | 绍尔A硬度/° |
| 实施例9 | 2.64 | 470 | 237 | 30 |
| 实施例10 | 3.03 | 430 | 211 | 28 |
| 实施例11 | 2.72 | 450 | 233 | 31 |
| 实施例12 | 4.59 | 610 | 335 | 38 |
| 实施例13 | 4.62 | 580 | 342 | 41 |
| 实施例14 | 4.66 | 600 | 329 | 39 |
| 实施例15 | 3.18 | 440 | 246 | 26 |
| 实施例16 | 3.20 | 470 | 208 | 30 |
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，包含如下质量份组分：
2.根据权利要求1所述的一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，二烯橡胶为卤代二烯橡胶。
3.根据权利要求2所述的一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，卤代二烯橡胶为卤代丁基橡胶。
4.根据权利要求1所述的一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，抗氧剂为受阻酚抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，受阻酚抗氧剂为AO-60或AO-80。
6.根据权利要求5所述的一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，高阻尼橡胶组合物中AO-60或AO-80的质量份数为25.3份～25.8份。
7.根据权利要求1所述的一种高阻尼橡胶组合物的方法，其特征在于，补强剂为采用硅烷偶联剂处理过的炭黑或白炭黑或改性粘土或滑石或云母或高岭土或陶土。
8.制备权利要求1所述的一种高阻尼橡胶组合物，其特征在于，包括如下步骤：
a.向炼胶机中依次投加100质量份的二烯橡胶、2～10质量份的硬脂酸、2～40质量份的抗氧化剂、2～20质量份的氧化锌、100～140质量份的补强剂和2～50质量份的硫化剂；
b.混炼20～120min后，将练胶机升温至100～120℃，继续混炼40～120min；
c.冷却至5～25℃，向炼胶机中投加2～10质量份的酚醛树脂，继续混炼40～120min，获得高阻尼橡胶组合物。
9.根据权利要求8所述的一种高阻尼橡胶组合物的制备方法，其特征在于，步骤a中，投料过程中，炼胶机的胶辊保持10～100转/min，不同物料投加之间间隔1～10min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160203 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |