CN107759851A - 高温度稳定性、高透声橡胶材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种高温度稳定性、高透声橡胶材料及制备方法，它以天然橡胶为主体，并用部分顺丁橡胶，辅以填充补强体系、硫化促进体系，在高温下进行硫化，预制成相应形状，以便用于在陆上模拟水中声学环境。通过材料配比的调整使材料的物理机械性能、声学性能都具有较高的温度稳定性，使其能在较宽的温域下模拟相关水介质。本发明的优点是：该材料在不同温度下保持相对稳定声学性能；在高温下硫化成型速度快，可在水声设备中用作水听器的包覆层，也可在陆上模拟水介质用于相关测试。

Description

高温度稳定性、高透声橡胶材料及制备方法

技术领域

本发明属于一种透声橡胶技术领域，特别涉及一种高温度稳定性、高透声橡胶材料及制备方法。

背景技术

透声材料是指在对应介质界面声波能够无反射、无损耗地通过的材料。而要保证材料具有良好的透声性能，必须使材料的声阻抗与对应介质的声阻抗十分接近，由于橡胶材料的特性阻抗与水匹配，而且具有良好的密封防水性能，所以橡胶适合作为水声透声材料，可在水声设备中用作水听器的包覆层，也可在陆上模拟水介质用于相关测试。由于普通的水声橡胶材料的声学性能受温度的影响比较大，水声透声性能一般随着环境水温或测试水温的降低，透声性能也会明显降低，而这对某些需要在低温水域环境中应用的水声设备来说，必然影响其敏感度或准确性，因此开发一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料非常有必要。

天然橡胶低温性能、透声性能及耐水性相对较好，但其本身具有一定的结晶性，这导致其低温下的透声性能会受到一定影响。而顺丁橡胶自身链结构的柔顺性非常好，低温脆性最低可达-100℃以下，因此顺丁橡胶在温度较低的情况下依然能保持其相应的弹性及柔性，在轮胎业为改善轮胎的低温性能常用顺丁橡胶并用于天然橡胶。在以天然橡胶为主体的水声透声橡胶中并用部分顺丁橡胶，对其低温透声性能也非常有帮助。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于模拟水介质声学特性的高温度稳定性、高透声橡胶材料及制备方法，它以天然橡胶为主体，并用部分顺丁橡胶，辅以填充补强体系、硫化促进体系，在高温下进行硫化，预制成相应形状，以便用于在陆上模拟水中声学环境，通过材料配比的调整使材料的物理机械性能、声学性能都具有较高的温度稳定性，使其能在较宽的温域下模拟相关水介质。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：它包括如下组份：

以橡胶总份数为100，其重量份数比为：

天然橡胶 50~90份，

顺丁橡胶 10~50份，

活性剂 3~5份，

氧化锌 3~5份，

硬脂酸 2~3份，

炭黑 30~60份，

无机填料 10~30份，

软化剂 5~15份。

防老剂 2~3份，

促进剂 2~4份；

硫磺 1~3份。

所说的天然橡胶为烟片胶、皱片胶、颗粒胶中的一种。

所说的活性剂为三乙醇胺、Si-69中的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

三乙醇胺 0~5份，

Si-69 0~5份。

所说的炭黑为炭黑N330、N550或N774中的混合物，各组份的重量份数组成：

炭黑N330 15~25份，

炭黑N550 0~15份，

炭黑N774 0~10份。

所说的无机填料为滑石粉、轻质碳酸钙、沉淀法白炭黑的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

滑石粉 10~30份，

轻质碳酸钙 0~10份，

沉淀法白炭黑 0~10份。

所说的软化剂为抗磨液压油、变压器油、邻苯二甲酸二辛酯的混合物，各组份的重量份数组成：

抗磨液压油 0~5份，

变压器油 0~5份，

邻苯二甲酸二辛酯 0~5份。

所说的防老剂是防老剂A、防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

防老剂A 0~1份

防老剂RD 1~2份

防老剂4010NA 0~1份

防老剂4020 0~1份。

所说的促进剂是促进剂DM、促进剂CBS、促进剂TMTD、促进剂BZ的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

促进剂DM 1~2份

促进剂CBS 1~2份

促进剂TMTD 0~0.1份

促进剂BZ 0~1份。

一种高温度、稳定性、高透声橡胶材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）按以下组分配料

以橡胶总份数为100，

天然橡胶 50~90份，

顺丁橡胶 10~50份，

活性剂 3~5份

氧化锌 3~5份

硬脂酸 2~3份

炭黑 30~60份

无机填料 10~30份

软化剂 5~15份

防老剂 2~3份

促进剂 2~4份

硫磺 1~3份，

（2）依以下步骤制备：

i、天然橡胶塑炼2段后停放待用；

ii、将塑炼后的天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼2min；随后投入余下的原材料活性剂、硬脂酸、防老剂，关舱门，降上顶栓，混炼1~2min；然后加入氧化锌、无机填料、炭黑、软化剂，降上顶栓，混炼3~5min；提升上顶栓清扫物料后，再混炼1~2min，在料温130℃~140℃时排料至开炼机； iii、胶料在开炼机上翻炼降温至100℃以下后，加入促进剂、硫磺，下片，并停放8h后，测试胶料的门尼粘度ML^100℃ ₁₊₄不高于60；

、使用平板硫化机在不同形状模具中，高温高压下硫化后即可使用，硫化温度为140℃~160℃，硫化时间为20~30min，硫化压力不小于15MPa。

本发明的优点和有益效果是：

1、通过材料配比的调整，使该材料在不同温度下的物理机械性能、声学性能都具有较高的温度稳定性，使其能在较宽的温域下模拟相关水介质。

2、在高温下硫化成型速度快，可在水声设备中用作水听器的包覆层，也可在陆上模拟水介质用于相关测试。

具体实施方式

下面结合具体实例具体说明本发明。

实施例1：一种高温度稳定性、高透声橡胶材料的制备方法，它包括如下步骤：

（1）按以下组份配料：

天然橡胶 90份，

顺丁橡胶 10份，

Si-69 3份

氧化锌 5份

炭黑N330 15份

炭黑N774 10份

滑石粉 25份

抗磨液压油 5份

防老剂RD 1份

防老剂4020 1份

促进剂DM 1份

促进剂CZ 1.2份

促进剂BZ 0.3份

硫磺 1.5份

共计 169份；

（2）依以下步骤制备：

i、天然橡胶塑炼2段后停放待用；

ii、将塑炼后的天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼2min；随后投入余下的原材料Si-69、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4020，关舱门，降上顶栓，混炼1~2min；然后加入氧化锌、滑石粉、炭黑N330、炭黑N774、抗磨液压油，降上顶栓，混炼3~5min；提升上顶栓清扫物料后，再混炼1~2min，在料温130℃~140℃时排料至开炼机；

iii、胶料在开炼机上翻炼降温至100℃以下后，加入促进剂DM、促进剂CZ、促进剂BZ、硫磺，下片，并停放8h后，测试胶料的门尼粘度ML^100℃ ₁₊₄不高于60；

iv、使用平板硫化机在直径形状模具中，高温高压下硫化后即可使用，硫化温度为150℃，硫化时间为25min，硫化压力18MPa。

通过对上述配比的高温度稳定性、高透声橡胶材料进行物理性能测试，结果如下：硬度：63度，拉伸强度：19.5MPa，扯断伸长率：520%，2mm透声系数（10kHz）：0℃下：0.95，20℃下：0.97，35℃下0.98。

实施例2：一种高温度稳定性、高透声橡胶材料的制备方法，它包括如下步骤：

（1）按以下组份配料：

天然橡胶（3#烟片胶） 50份

顺丁橡胶 50份

三乙醇胺 3份

氧化锌 4份

炭黑N330 15份

炭黑N550 5份

滑石粉 10份

白炭黑 20份

邻苯二甲酸二辛酯 4份

防老剂RD 1份

防老剂4010Na 0.5份

促进剂DM 2份

促进剂CZ 1份

硫磺 1.5份

共计 167份；

（2）依以下步骤制备：

i、天然橡胶塑炼2段后停放待用；

ii、将塑炼后的天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼2min；随后投入余下的原材料三乙醇胺、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4010Na，关舱门，降上顶栓，混炼1~2min；然后加入氧化锌、滑石粉、白炭黑、炭黑N330、炭黑N550、邻苯二甲酸二辛酯，降上顶栓，混炼3~5min；提升上顶栓清扫物料后，再混炼1~2min，在料温130℃~140℃时排料至开炼机；

iii、胶料在开炼机上翻炼降温至100℃以下后，加入促进剂DM、促进剂CZ、硫磺，下片，并停放8h后，测试胶料的门尼粘度ML^100℃ ₁₊₄不高于60；

iv、使用平板硫化机在直径形状模具中，高温高压下硫化后即可使用，硫化温度为150℃，硫化时间为20min，硫化压力18MPa。

通过对上述配比的高温度稳定性高透声橡胶材料进行物理性能测试，结果如下：硬度：65度，拉伸强度：16MPa，扯断伸长率：570%，2mm透声系数（10kHz）：0℃下：0.93，20℃下：0.94，35℃下0.96。

实施例3：一种高温度稳定性、高透声橡胶材料的制备方法，它包括如下步骤：

（1）按以下组份配料：

天然橡胶（皱片胶） 80份

顺丁橡胶 20份

Si-69 3份

氧化锌 5份

炭黑N330 15份

炭黑N550 5份

滑石粉 15份

白炭黑 5份

变压器油 5份

防老剂RD 1份

防老剂4020 1份

促进剂DM 1.5份

促进剂CZ 1份

促进剂TMTD 0.05份

硫磺 1.5份

共计 159.05份；

（2）依以下步骤制备：

i、天然橡胶塑炼2段后停放待用；

ii、将塑炼后的天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼2min；随后投入余下的原材料Si-69、硬脂酸、防老剂RD、防老剂4020，关舱门，降上顶栓，混炼1~2min；然后加入氧化锌、滑石粉、白炭黑、炭黑N330、炭黑N550、变压器油，降上顶栓，混炼3~5min；提升上顶栓清扫物料后，再混炼1~2min，在料温130℃~140℃时排料至开炼机；

iii、胶料在开炼机上翻炼降温至100℃以下后，加入促进剂DM、促进剂CZ、促进剂TMTD、硫磺，下片，并停放8h后，测试胶料的门尼粘度ML^100℃ ₁₊₄不高于55；

iv使用平板硫化机在直径形状模具中，高温高压下硫化后即可使用，硫化温度为150℃，硫化时间为20min，硫化压力18MPa。

通过对上述配比的高温度、稳定性、高透声橡胶材料进行物理性能测试，结果如下：硬度：58度，拉伸强度：18.2MPa，扯断伸长率：560%，2mm透声系数（10kHz）：0℃下：0.95，20℃下：0.96，50℃下0.98。

Claims (9)

1.一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：它包括如下组份：

以橡胶总份数为100，其重量份数比为：

天然橡胶 50~90份，

顺丁橡胶 10~50份，

活性剂 3~5份，

氧化锌 3~5份，

硬脂酸 2~3份，

炭黑 30~60份，

无机填料 10~30份，

软化剂 5~15份，

防老剂 2~3份，

促进剂 2~4份；

硫磺 1~3份。

2.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述天然橡胶为烟片胶、皱片胶、颗粒胶中的一种。

3.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述活性剂为三乙醇胺与Si-69的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

三乙醇胺 0~5份，

Si-69 0~5份。

4.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述炭黑为炭黑N330、N550或N774中的混合物，各组份的重量份数组成：

炭黑N330 15~25份，

炭黑N550 0~15份，

炭黑N774 0~10份。

5.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述无机填料为滑石粉、轻质碳酸钙、沉淀法白炭黑的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

滑石粉 10~30份，

轻质碳酸钙 0~10份，

沉淀法白炭黑 0~10份。

6.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述软化剂为抗磨液压油、变压器油、邻苯二甲酸二辛酯的混合物，各组份的重量份数组成：

抗磨液压油 0~5份，

变压器油 0~5份，

邻苯二甲酸二辛酯 0~5份。

7.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述防老剂是防老剂A、防老剂RD、防老剂4010NA、防老剂4020的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

防老剂A 0~1份

防老剂RD 1~2份

防老剂4010NA 0~1份

防老剂4020 0~1份。

8.根据权利要求1所述一种高温度稳定性、高透声的橡胶材料，其特征在于：所述促进剂是促进剂DM、促进剂CBS、促进剂TMTD、促进剂BZ的混合物，其中，各组份的重量份数组成：

促进剂DM 1~2份

促进剂CBS 1~2份

促进剂TMTD 0~0.1份

促进剂BZ 0~1份。

9.一种权利要求1所述高温度稳定性、高透声橡胶材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：

（1）按以下组分配料

以橡胶总份数为100，

天然橡胶 50~90份，

顺丁橡胶 10~50份，

活性剂 3~5份

氧化锌 3~5份

硬脂酸 2~3份

炭黑 30~60份

无机填料 10~30份

软化剂 5~15份

防老剂 2~3份

促进剂 2~4份

硫磺 1~3份，

（2）依以下步骤制备：

i、天然橡胶塑炼2段后停放待用；

ii、将塑炼后的天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中混炼2min；随后投入余下的原材料活性剂、硬脂酸、防老剂，关舱门，降上顶栓，混炼1~2min；然后加入氧化锌、炭黑、无机填料、软化剂，降上顶栓，混炼3~5min；提升上顶栓清扫物料后，再混炼1~2min，在料温130℃~140℃时排料至开炼机；

iii、胶料在开炼机上翻炼降温至100℃以下后，加入促进剂、硫磺，下片，并停放8h后，测试胶料的门尼粘度ML^100℃ ₁₊₄不高于60；

、使用平板硫化机在不同形状模具中，高温高压下硫化后即可使用，硫化温度为140℃~160℃，硫化时间为20~30min，硫化压力不小于15MPa。