CN106543741A - 一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：丁腈橡胶42‑60份，氯化丁基橡胶28‑40份，四氢呋喃125‑168份，马来酸酐46‑67份，过氧化苯甲酰2‑4份，乙醇适量，氢氧化次磷酸钠1‑3份，二甲苯适量，软木纤维22‑36份，硬脂酸1‑2份，炭黑2‑6份，硫磺1‑2份，硅胶粉末1‑3份，微米三氧化二铝2‑4份，丙酮适量。本发明使用马来酸酐接枝丁腈橡胶，继而与软木纤维接枝复配，一方面增强橡胶分子链活动的内摩擦阻力，增强材料的阻尼性能，另一方面利用软木纤维的特性提高阻尼材料的吸声降噪性能，制备一种减震降噪性能优异的丁腈橡胶阻尼材料。

Description

一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于汽车零件制备领域，具体涉及一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
阻尼材料是近年来发展起来的一种减震降噪的材料能够把振动和声能转化为热能散掉的新型功能材料，在各种机械设备上广泛应用，尤其是在汽车乘座室内的前围板、车门、车顶棚、车底板、后备箱等8-12个部位都有应用，因此研究和开发综合性能优异的新型高效阻尼材料已经成为国内外关注的热点。
田敏、卢珣等人发表的《共混型宽温域高阻尼橡胶材料的制备与性能研究》一文中，采用分子结构中具有密集侧甲基、弱极性的氯化丁基橡胶与强极性的丁腈橡胶共混，制得二元 CIIR/NBR 共混物，由于弱极性橡胶结构中大的空间位阻作用和硫化交联后的强制缠绕，将会增加极性橡胶分子链活动的内摩擦阻力，导致分子链运动受阻，制备得到宽温域阻尼材料。
在自然界中，软木是一种减震性能非常优异的材料，它是栓皮树的外皮产物，具有良好的弹性、密封性、隔热、隔音、绝缘、耐磨、耐腐蚀性、防潮、防火、减震等性能，可用作地板、瓶塞和木管乐器密封垫、包装和能量吸收材料、隔热材料、减震阻尼材料等，是一种多功能天然材料。
因此，本发明使用马来酸酐接枝丁腈橡胶，继而与软木纤维接枝复配，一方面增强橡胶分子链活动的内摩擦阻力，增强材料的阻尼性能，另一方面利用软木纤维的特性提高阻尼材料的吸声降噪性能，制备一种减震降噪性能优异的丁腈橡胶阻尼材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有阻尼材料减震、吸声性能不足的问题，提供一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料及其制备方法。
一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：丁腈橡胶42-60份，氯化丁基橡胶28-40份，四氢呋喃125-168份，马来酸酐46-67份，过氧化苯甲酰2-4份，乙醇适量，氢氧化次磷酸钠1-3份，二甲苯适量，软木纤维22-36份，硬脂酸1-2份，炭黑2-6份，硫磺1-2份，硅胶粉末1-3份，微米三氧化二铝2-4份，丙酮适量。
具体步骤如下：
（1）马来酸酐接枝丁腈橡胶（MAH-g-NBR）的制备：
将丁腈橡胶完全溶解于四氢呋喃中，用滴液漏斗逐滴加入马来酸酐与过氧化苯甲酰的混合溶液，通入氮气保护，升温至60-72℃，恒温反应6-9小时，之后用乙醇沉淀出接枝产物，用乙醇洗涤数次，将洗涤后的接枝产物置于38-45℃真空干燥箱中烘干，即得到MAH-g-NBR，备用；
（2）MAH-g-NBR接枝软木纤维：
在装有冷凝管的平底烧瓶中加入二甲苯、氢氧化次磷酸钠以及步骤（1）得到的MAH-g-NBR，之后将充分干燥的软木纤维浸入混合溶液中，控制温度在125-140℃下反应2-4小时，反应完成后，用索氏抽提器除去溶剂，于95-105℃烘干至恒重，即得MAH-g-NBR接枝软木纤维；
（3）混炼：
①、预处理：将硅胶粉、微米三氧化二铝浸泡于丙酮中，用磁力搅拌器搅拌8-16分钟，再在超声仪中处理2-6分钟，在140-160℃的环境中烘干，备用；
②、在20-30℃条件下，将步骤（2）得到的MAH-g-NBR接枝软木纤维、氯化丁基橡胶混合均匀在开炼机上塑炼3-8分钟；
③、然后加入硬脂酸、炭黑以及上述预处理后的硅胶粉末、微米三氧化二铝混炼10-30分钟，之后加入硫磺混炼均匀，制备得混炼胶；
（4）硫化：
将步骤（3）所得到的混炼胶薄通出片后静置7-9小时，在平板硫化机上在160-190℃下高温模压硫化20-40分钟，制得一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料。
其中，所述的软木纤维是用废工业源白针叶木浆板机械解离和分散而成，其长度分布范围2mm-3.5mm，宽度分布是34.2μm-73.1μm，长宽比为72.6。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明首先使用马来酸酐单体对丁腈橡胶进行接枝改性，改变丁腈橡胶的极性，增加极性丁腈橡胶分子链活动的内摩擦阻力，导致分子链运动受阻，分子链间摩擦生热增多，阻尼性能更优。
（2）软木细胞壁上存在很多的皱褶，可以极大地缓解压缩变形，因此弹性恢复特别好，另外软木纤维特殊的细胞结构能够减弱平波传播，尤其能够降噪音声波的传播，因而软木的吸声性很好，本发明中利用软木纤维的这种特性，使用马来酸酐接枝丁腈橡胶（MAH-g-NBR）对软木纤维进行接枝改性，提高软木纤维在橡胶基体中的相容性，提高阻尼材料的减震、吸声降噪性能，能有效改善车内环境的舒适度，有利于人们的身心健康。
（3）采用微米三氧化二铝与硅胶粉末做为功能填料对材料的阻尼性能有明显的促进作用，进而利用橡胶材料的阻尼特性，起到很好的减振效果。
具体实施方式
一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料，由以下重量份的原料组成：丁腈橡胶55，氯化丁基橡胶35，四氢呋喃160，马来酸酐60，过氧化苯甲酰4，乙醇适量，氢氧化次磷酸钠3，二甲苯适量，软木纤维31，硬脂酸2，炭黑4，硫磺2，硅胶粉末2，微米三氧化二铝3，丙酮适量。
具体步骤如下：
（1）马来酸酐接枝丁腈橡胶（MAH-g-NBR）的制备：
将丁腈橡胶完全溶解于四氢呋喃中，用滴液漏斗逐滴加入马来酸酐与过氧化苯甲酰的混合溶液，通入氮气保护，升温至70℃，恒温反应8小时，之后用乙醇沉淀出接枝产物，用乙醇洗涤数次，将洗涤后的接枝产物置于40℃真空干燥箱中烘干，即得到MAH-g-NBR，备用；
（2）MAH-g-NBR接枝软木纤维：
在装有冷凝管的平底烧瓶中加入二甲苯、氢氧化次磷酸钠以及步骤（1）得到的MAH-g-NBR，之后将充分干燥的软木纤维浸入混合溶液中，控制温度在130℃下反应3小时，反应完成后，用索氏抽提器除去溶剂，于100℃烘干至恒重，即得MAH-g-NBR接枝软木纤维；
（3）混炼：
①、预处理：将硅胶粉、微米三氧化二铝浸泡于丙酮中，用磁力搅拌器搅拌14分钟，再在超声仪中处理4钟，在150℃的环境中烘干，备用；
②、在27℃条件下，将步骤（2）得到的MAH-g-NBR接枝软木纤维、氯化丁基橡胶混合均匀在开炼机上塑炼7分钟；
③、然后加入硬脂酸、炭黑以及上述预处理后的硅胶粉末、微米三氧化二铝混炼24分钟，之后加入硫磺混炼均匀，制备得混炼胶；
（4）硫化：
将步骤（3）所得到的混炼胶薄通出片后静置8小时，在平板硫化机上在170℃下高温模压硫化30分钟，制得制得一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料。
其中，所述的软木纤维是用废工业源白针叶木浆板机械解离和分散而成，其长度分布范围2mm-3.5mm，宽度分布是34.2μm-73.1μm，长宽比为72.6。
性能测试：
按照实施例制备对其材料进行测试，结果如下：
密度：1.178g/cm3，减震性能（23℃，200HZ）：0.15，断裂延伸率：587%，拉伸强度：146Mpa，耐老化性：4级，耐光老化性：4级，压延加工性：良好。

Claims (3)

1.一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：丁腈橡胶42-60份，氯化丁基橡胶28-40份，四氢呋喃125-168份，马来酸酐46-67份，过氧化苯甲酰2-4份，乙醇适量，氢氧化次磷酸钠1-3份，二甲苯适量，软木纤维22-36份，硬脂酸1-2份，炭黑2-6份，硫磺1-2份，硅胶粉末1-3份，微米三氧化二铝2-4份，丙酮适量。
2.根据权利要求书1所述的一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）马来酸酐接枝丁腈橡胶（MAH-g-NBR）的制备：
将丁腈橡胶完全溶解于四氢呋喃中，用滴液漏斗逐滴加入马来酸酐与过氧化苯甲酰的混合溶液，通入氮气保护，升温至60-72℃，恒温反应6-9小时，之后用乙醇沉淀出接枝产物，用乙醇洗涤数次，将洗涤后的接枝产物置于38-45℃真空干燥箱中烘干，即得到MAH-g-NBR，备用；
（2）MAH-g-NBR接枝软木纤维：
在装有冷凝管的平底烧瓶中加入二甲苯、氢氧化次磷酸钠以及步骤（1）得到的MAH-g-NBR，之后将充分干燥的软木纤维浸入混合溶液中，控制温度在125-140℃下反应2-4小时，反应完成后，用索氏抽提器除去溶剂，于95-105℃烘干至恒重，即得MAH-g-NBR接枝软木纤维；
（3）混炼：
①、预处理：将硅胶粉、微米三氧化二铝浸泡于丙酮中，用磁力搅拌器搅拌8-16分钟，再在超声仪中处理2-6分钟，在140-160℃的环境中烘干，备用；
②、在20-30℃条件下，将步骤（2）得到的MAH-g-NBR接枝软木纤维、氯化丁基橡胶混合均匀在开炼机上塑炼3-8分钟；
③、然后加入硬脂酸、炭黑以及上述预处理后的硅胶粉末、微米三氧化二铝混炼10-30分钟，之后加入硫磺混炼均匀，制备得混炼胶；
（4）硫化：
将步骤（3）所得到的混炼胶薄通出片后静置7-9小时，在平板硫化机上在160-190℃下高温模压硫化20-40分钟，制得一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料。
3.根据权利要求书1、2所述的一种汽车用具有高阻尼性能的丁腈橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述的软木纤维是用废工业源白针叶木浆板机械解离和分散而成，其长度分布范围2mm-3.5mm，宽度分布是34.2μm-73.1μm，长宽比为72.6。
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