CN107759851A - 高温度稳定性、高透声橡胶材料及制备方法 - Google Patents
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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
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ML100℃ 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ML100℃ 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ML100℃ 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ML100℃ 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ML100℃ 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。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180306 |
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