CN106496825A - 一种橡塑共混阻尼橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种橡塑共混阻尼橡胶及其制备方法，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：氯化丁基橡胶100、硫化剂1～3、促进剂1～3、硬脂酸2～4、纳米氧化锌1～2、防老剂2～4、脲侧基聚苯乙烯30～50，上述原料按配方置于开炼机中，控制辊筒温度为30‑50℃进行混炼，即制备得到橡塑共混阻尼橡胶。与现有技术相比，本发明的阻尼性能和力学性能等都得到显著提高，因此其应用前景十分广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种阻尼橡胶的制备方法，尤其是涉及一种橡塑共混阻尼橡胶及其制备方法。
背景技术
现代工业的快速发展使得机械设备趋于高速化，和机械相关的振动和噪音等一系列问题也随之产生，这些问题既加速了机械结构的疲劳损坏，缩短其使用寿命，在一定程度上还会污染环境以及危害人体健康。因此，研制性能优异的高效阻尼材料，提高其阻尼减振效果，改善机械设备运行环境至关重要。
阻尼材料是一种能吸收振动机械能并把它转化为热能而损耗的功能材料。阻尼材料的种类很多，通常可分为高分子阻尼材料、复合阻尼材料、陶瓷类耐高温阻尼材料等。其中高分子阻尼材料是研究最多、应用最广的一类阻尼材料。作为高分子阻尼材料，其使用时必须在使用温度、使用频率下有较大内耗峰，才能将外界的机械能转化为热能散失，常见的橡胶和塑料材料有丁基橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、环氧树脂等。但橡胶或塑料如单独使用，在一定的使用环境中还不能满足要求，这就需要将其改性。
中国专利CN104877191A公开了一种低成本高阻尼性的阻尼橡胶及其制备方法，该阻尼橡胶包括以下重量份的组分：天然橡胶：19-30重量份；顺丁橡胶：8-20重量份；塑料：1.8-10重量份；炭黑：19.5-26重量份；阻尼剂HC-1：2-15重量份；硫化体系：1-1.6重量份。通过天然橡胶与顺丁橡胶共混，提高橡胶在反复受力过程中力学性能的相关稳定性；通过加入与橡胶的玻璃化转变温度相差较大的塑料，使最终产品的有效阻尼温度范围变宽；代替较为昂贵的有机小分子。该专利仅侧重于橡塑大分子玻璃化温度相差较多这一原理来提高复合材料的阻尼性能，机理单一。本发明采用含极性基团的聚苯乙烯，不仅玻璃化温度和氯化丁基橡胶相差较大，而且由于该聚苯乙烯中含有极性基团，可以增加复合材料基体中的氢键作用，这种可逆的氢键作用可以使复合材料在受到外界振动时，通过氢键的断裂或生成，将动能转化为热能，有利于进一步提升复合材料的阻尼效果。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种提高阻尼性能和力学性能的橡塑共混阻尼橡胶及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种橡塑共混阻尼橡胶，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：
氯化丁基橡胶100、硫化剂1～3、促进剂1～3、硬脂酸2～4、纳米氧化锌1～2、防老剂2～4、脲侧基聚苯乙烯30～50。
所述的脲侧基聚苯乙烯采用以下方法制备得到：将乙烯脲、苯乙烯、偶氮二异丁腈按摩尔比为0.2～0.4：0.2～0.4：0.1～0.2置于甲苯中，在70～80℃和通N2情况下反应4～6h，然后抽真空除去甲苯，制备得到脲侧基聚苯乙烯。
所述的硫化剂为硫磺。
所述的促进剂为2-巯醇基苯并噻唑。
所述的纳米氧化锌的粒径为50～70nm。
所述的防老剂为N-苯基-1-萘胺。
橡塑共混阻尼橡胶的制备方法，将氯化丁基橡胶、硫化剂、促进剂、硬脂酸、纳米氧化锌、防老剂及脲侧基聚苯乙烯按配方置于开炼机中，控制辊筒温度为30-50℃进行混炼，即制备得到橡塑共混阻尼橡胶。
与现有技术相比，本发明制备的含极性基团的聚苯乙烯，本身的玻璃化温度和氯化丁基橡胶相差较大，共混后可以明显改变橡胶的阻尼性能；另外，由于该聚苯乙烯中含有极性基团，可以增加橡胶基体中的氢键作用。因此，将该聚苯乙烯应用于氯化丁基橡胶中，产品的阻尼性能和力学性能等都得到显著提高，因此其应用前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
下述实施例采用《材料结构及表征》(吴刚.化学工业出版社.2004)报道的方法，测试脲侧基聚苯乙烯的红外光谱、分子量、分子量分布指数；采用德国耐驰公司生产的DMA-242型动态力学分析仪测试橡胶的阻尼性能；采用GB 528-83测试氯化丁基橡胶的力学性能。
对比例1
将氯化丁基橡胶100g、硬脂酸2g、纳米氧化锌1g、促进剂M 1g、防老剂A 2g和硫磺1g按照上述比例投入开炼机中，在辊筒温度为30℃的条件下进行混炼，即获得普通氯化丁基橡胶。
普通氯化丁基阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率，见表1。
对比例2
将氯化丁基橡胶100g、硬脂酸3g、纳米氧化锌1.5g、促进剂M 2g、防老剂A 3g和硫磺2g按照上述比例投入开炼机中，在辊筒温度为40℃的条件下进行混炼，即获得普通氯化丁基橡胶。
普通氯化丁基阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率，见表1。
对比例3
将氯化丁基橡胶100g、硬脂酸4g、纳米氧化锌2g、促进剂M 3g、防老剂A 4g和硫磺3g按照上述比例投入开炼机中，在辊筒温度为50℃的条件下进行混炼，即获得普通氯化丁基橡胶。
普通氯化丁基阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率，见表1。
实施例1
在三颈瓶中加入0.2mol乙烯脲,0.2mol苯乙烯，0.1mol偶氮二异丁腈和20mL甲苯,混合物在70℃和通N2情况下反应6h,然后抽真空以除去甲苯,得到脲侧基聚苯乙烯。
将氯化丁基橡胶100g、硬脂酸2g、纳米氧化锌1g、促进剂M 1g、防老剂A 2g、30g脲侧基聚苯乙烯和硫磺1g按照上述比例投入开炼机中，在辊筒温度为30℃的条件下进行混炼，即获得本发明的阻尼橡胶。
脲侧基聚苯乙烯的红外光谱、分子量、分子量分布指数见表1。
阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率，见表2。
实施例2
在三颈瓶中加入0.3mol乙烯脲,0.3mol苯乙烯，0.15mol偶氮二异丁腈和25mL甲苯,混合物在75℃和通N2情况下反应5h,然后抽真空以除去甲苯,得到脲侧基聚苯乙烯。
将氯化丁基橡胶100g、硬脂酸3g、纳米氧化锌1.5g、促进剂M 2g、防老剂A 3g、40g脲侧基聚苯乙烯和硫磺2g按照上述比例投入开炼机中，在辊筒温度为40℃的条件下进行混炼，即获得本发明的阻尼橡胶。
脲侧基聚苯乙烯的红外光谱、分子量、分子量分布指数见表1。
阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率，见表2。
实施例3
在三颈瓶中加入0.4mol乙烯脲,0.4mol苯乙烯，0.2mol偶氮二异丁腈和30mL甲苯,混合物在80℃和通N2情况下反应4h,然后抽真空以除去甲苯,得到脲侧基聚苯乙烯。
将氯化丁基橡胶100g、硬脂酸4g、纳米氧化锌2g、促进剂M 3g、防老剂A 4g、50g脲侧基聚苯乙烯和硫磺3g按照上述比例投入开炼机中，在辊筒温度为50℃的条件下进行混炼，即获得本发明的阻尼橡胶。
脲侧基聚苯乙烯的红外光谱、分子量、分子量分布指数见表1。
阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率，见表2。
表1脲侧基聚苯乙烯的红外光谱、分子量、分子量分布指数
表2阻尼橡胶的损耗因子、拉伸强度、断裂伸长率
| 实施例 | tanδ | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ |
| 对比例1 | 1.2 | 5.6 | 560 |
| 对比例2 | 1.3 | 5.8 | 590 |
| 对比例3 | 1.4 | 6.1 | 620 |
| 实施例1 | 1.8 | 14.5 | 650 |
| 实施例2 | 2.2 | 16.8 | 700 |
| 实施例3 | 2.5 | 18.1 | 850 |
由表2测试结果可见：添加有本发明所述的脲侧基聚苯乙烯的氯化丁基橡胶材料，不仅阻尼性能有了明显的提升，其拉伸强度和断裂伸长率均得到显著的改善。
实施例4
一种橡塑共混阻尼橡胶，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：
氯化丁基橡胶100、硫磺1、促进剂2-巯醇基苯并噻唑1、硬脂酸2、粒径为50nm的纳米氧化锌1、防老剂N-苯基-1-萘胺2、脲侧基聚苯乙烯30。
其中，脲侧基聚苯乙烯采用以下方法制备得到：将乙烯脲、苯乙烯、偶氮二异丁腈按摩尔比为0.4：0.2：0.1置于甲苯中，在70℃和通N2情况下反应6h，然后抽真空除去甲苯，制备得到脲侧基聚苯乙烯。
将氯化丁基橡胶、硫磺、促进剂、硬脂酸、纳米氧化锌、防老剂及脲侧基聚苯乙烯按配方置于开炼机中，控制辊筒温度为30℃进行混炼，即制备得到橡塑共混阻尼橡胶。
实施例5
一种橡塑共混阻尼橡胶，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：
氯化丁基橡胶100、硫磺3、促进剂2-巯醇基苯并噻唑3、硬脂酸4、粒径为50nm的纳米氧化锌2、防老剂N-苯基-1-萘胺4、脲侧基聚苯乙烯50。
其中，脲侧基聚苯乙烯采用以下方法制备得到：将乙烯脲、苯乙烯、偶氮二异丁腈按摩尔比为0.2：0.4：0.2置于甲苯中，在80℃和通N2情况下反应4h，然后抽真空除去甲苯，制备得到脲侧基聚苯乙烯。
将氯化丁基橡胶、硫磺、促进剂、硬脂酸、纳米氧化锌、防老剂及脲侧基聚苯乙烯按配方置于开炼机中，控制辊筒温度为50℃进行混炼，即制备得到橡塑共混阻尼橡胶。
最后有必要在此说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制本发明，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种橡塑共混阻尼橡胶，其特征在于，采用以下组分及重量份含量的原料制备得到：
氯化丁基橡胶100、硫化剂1～3、促进剂1～3、硬脂酸2～4、纳米氧化锌1～2、防老剂2～4、脲侧基聚苯乙烯30～50。
2.根据权利要求1所述的一种橡塑共混阻尼橡胶，其特征在于，所述的脲侧基聚苯乙烯采用以下方法制备得到：将乙烯脲、苯乙烯、偶氮二异丁腈按摩尔比为0.2～0.4：0.2～0.4：0.1～0.2置于甲苯中，在70～80℃和通N2情况下反应4～6h，然后抽真空除去甲苯，制备得到脲侧基聚苯乙烯。
3.根据权利要求1所述的一种橡塑共混阻尼橡胶，其特征在于，所述的硫化剂为硫磺。
4.根据权利要求1所述的一种橡塑共混阻尼橡胶，其特征在于，所述的促进剂为2-巯醇基苯并噻唑。
5.根据权利要求1所述的一种橡塑共混阻尼橡胶，其特征在于，所述的纳米氧化锌的粒径为50～70nm。
6.根据权利要求1所述的一种橡塑共混阻尼橡胶，其特征在于，所述的防老剂为N-苯基-1-萘胺。
7.如权利要求1-6中任一项所述的橡塑共混阻尼橡胶的制备方法，其特征在于，该方法将氯化丁基橡胶、硫化剂、促进剂、硬脂酸、纳米氧化锌、防老剂及脲侧基聚苯乙烯按配方置于开炼机中，控制辊筒温度为30-50℃进行混炼，即制备得到橡塑共混阻尼橡胶。
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| CN1561162A (zh) * | 2001-09-06 | 2005-01-05 | 奥本大学 | 高度交联的杀微生物的聚苯乙烯乙内酰脲颗粒 |
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Patent Citations (3)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 林军 等: "线型聚苯乙烯支载手性咪唑烷酮的制备", 《胶体与聚合物》 * |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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