CN107793599B - 一种橡胶材料、其制备方法以及包含其的声呐导流罩壳板 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种橡胶材料及其制备方法，特别提供了一种利用其制备得到的复合型声呐导流罩壳板。所述橡胶材料由包括如下组分的原料制备而成：橡胶原料100份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料共计15至50质量份、补强增硬剂1至10质量份和硫化体系1.5至10质量份。本申请的橡胶材料能够满足对500～10000Hz之间的声呐频率的平均透声系数在95％以上，同时能够满足压缩模量大于15MPa以上。并且其常规物理机械性能优异，完全能满足声呐导流罩壳板的使用要求。

Description

一种橡胶材料、其制备方法以及包含其的声呐导流罩壳板
技术领域
本申请提供了一种橡胶材料及其制备方法，特别提供了一种利用其制备得到的复合型声呐导流罩壳板。
背景技术
导流罩壳是由壳板和增强构件组成，主要作用有两点，首先是导流作用，使舰艇具有良好的顺流性，不但航行阻尼小，而且产生的流噪声低；其实是保护声呐的水下基阵，使其具有一个安静的声学环境，能够使声波充分的穿透，以便发挥声呐的探测性能。上世纪90年代导流罩采用采用不锈钢单层不锈钢加板肋增强构件进展支撑固定，不但导流罩金属材料透声性能太差，且板肋对声波起了散射的作用。随后开发了钛合金双层导流罩以及玻璃钢导流罩，然而一方面钛合金导流罩和玻璃钢导流罩比橡胶-玻璃钢复合导流罩透声系略差；另一方面钛合金和玻璃钢质导流罩材料阻尼系数比橡胶低1至2个数量级，导致舰船在行驶过程中流激噪音太大，使得声呐基阵在舰船行驶过程中完全失去了作用。
橡胶材料不但具有极其优异的透声性能，同时具有一定的阻尼性能，从而能有效降低流激噪音，是作为导流罩壳最理想的材料。水声透声橡胶与海水有很好的声阻抗匹配性，声波可以通过水传到橡胶，而在界面上没有明显的反射；同时由于这种橡胶对声波的衰减作用非常小，所以被广泛用于制作声呐导流罩和换能器透声窗。目前由欧美领衔的最新一代导流罩壳便是由玻璃钢-橡胶-玻璃钢“三明治”结构复合材料或橡胶-多层金属网结构组成，由于橡胶-多层金属网结构中多层金属网复合导致了罩壳透声系数下降明显，所以玻璃钢-橡胶-玻璃钢“三明治”结构复合材料便成为今后导流罩发展的趋势。玻璃钢具有较大的刚度，起到支撑作用，橡胶层起到良好透声和降低流激噪音作用。
然而，现有的玻璃钢-橡胶-玻璃钢“三明治”结构中用于复合型声呐导流罩壳板的透声橡胶材料的刚度不足，为了弥补这一缺陷，通常需要在两层玻璃钢层之间设置有矩形网格状玻璃钢格栅。然而在实际测试过程中发现网格状玻璃钢格栅的存在导致声波散射严重，大大降低了导流罩壳板的透声性能。
可见，现有技术中的橡胶材料并不能同时兼顾透声性和对其刚度的要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本申请之一提供了一种橡胶材料，其由包括如下组分的原料制备而成：橡胶原料100份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料共计15至50质量份、补强增硬剂1至10质量份和硫化体系1.5至10质量份。
在一个具体实施方式中，所述橡胶原料包括天然橡胶和顺丁橡胶，其中，天然橡胶60至100质量份、顺丁橡胶0至40质量份；所述硫化体系包括硫化剂和硫化促进剂，其中，所述硫化剂0.5至4质量份、所述硫化促进剂1至6质量份。
在一个具体实施方式中，天然橡胶65至75质量份、顺丁橡胶25至35质量份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料共计15至50质量份、补强增硬剂1至10质量份、硫化活性剂4至6质量份和硫化体系1.5至10质量份；其中，所述硫化体系包括硫化剂0.5至4质量份、硫化促进剂1至6质量份。
在一个具体实施方式中，纤维材料10至40质量份，管棒状材料5至10质量份。
经测试发现天然橡胶中并用30份顺丁橡胶时，透声系数最优。因此，在一个具体实施方式中，天然橡胶70质量份、顺丁橡胶30质量份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料10至40质量份，管棒状材料5至10质量份，补强增硬剂2至5质量份、硫化活性剂4至6质量份和硫化体系1.5至10质量份；其中，所述硫化体系包括硫化剂0.5至4质量份、硫化促进剂1至6质量份。
在一个具体实施方式中，本领域的技术人员可以根据常规技术选择合适的防老体系、硫化体系，以及所述硫化体系中的硫化剂和硫化促进剂。
在一个具体实施方式中，所述纤维材料选自短纤维，优选所述短纤维选自芳纶浆珀短纤维、木质素纤维、碳纤维和玻璃纤维中的至少一种。木质素纤维虽然提升橡胶材料模量明显，但会增加其密度，碳纤维和玻璃纤维对橡胶材料模量提升不及芳纶浆珀短纤维和木质素纤维明显，且会增加橡胶材料的密度，因此，在一个具体实施方式中，所述纤维材料为芳纶浆珀短纤维。
和/或在一个具体实施方式中，所述管棒状材料为碳纳米管和/或埃洛石。碳纳米管质量轻，比埃洛石和石墨烯等材料提升橡胶材料的模量更明显，且不会增加其密度，从而可以保证橡胶材料高的透声性能。
和/或在一个具体实施方式中，所述炭黑为DBP吸油值大于1.2cm3中的至少一种炭黑；优选所述炭黑选自N110，N220，N234和N330中的至少一种。因为橡胶材料在填充大量纤维后，其强度下降较多，所以，必须采吸油值较大的细粒径炭黑进行补强。
和/或在一个具体实施方式中，所述补强增硬剂选自芳烃树脂、石油树脂和酚醛树脂中的至少一种。其中芳烃树脂为由芳烃衍生物与无机引发剂经多段合成的大分子化合物。
在一个具体实施方式中，所述补强增硬剂选自增硬补强剂9010、C5石油树脂、C9石油树脂、酚醛补强树脂HY-2000和酚醛补强树脂203中的至少一种。优选增硬补强剂9010，增硬补强剂9010具有促进和增加橡胶交联密度功能，添加1至4质量份便可提高橡胶材料的硬度3至5ShoreA，比石油树脂和酚醛树脂补强、增硬橡胶更明显。
和/或在一个具体实施方式中，所述硫化体系包括硫化剂和硫化促进剂；所述硫化活性剂为硬脂酸和氧化锌。
和/或在一个具体实施方式中，所述防老剂通常可以选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉(RD)、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺(4010NA)、辛基化二苯胺(ODA)和微晶蜡中的至少一种。
和/或在一个具体实施方式中，所述硫化剂通常可具体的列举为普通硫磺和/或不溶性硫磺。
和/或在一个具体实施方式中，所述硫化促进剂通常可以选自N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CZ)、二硫化二苯并噻唑(DM)、双(二甲基硫代氨基甲酰)二硫化物(TMTD)，4,4’-二硫代二吗啉(DTDM)中的至少两种。
在一个具体实施方式中，所述硫化体系通常可以为普通硫磺硫化体系、半有效硫化体系、有效硫化体系中的一种。该三种橡胶硫化体系均含有硫磺，有利于实现橡胶复合材料与玻璃钢良好的热粘结。
在一个具体实施方式中，所述原料通常还可以包括防焦剂、抗硫化返原剂。
在一个具体实施方式中，所述防焦剂通常可以为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺(CTP)，所述抗硫化返原剂为SR534D(一种丙烯酸酯类化合物，SARTOMER公司产品)。
本申请之二提供了一种制备如本申请之一任意一项所述的橡胶材料的方法，其包括如下步骤：
1)将橡胶原料100份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料15至50质量份、补强增硬剂1至10质量份，和硫化体系1.5至10质量份进行一段混炼，混炼温度为80至140℃，混炼时间为3至6分钟，得到第一混炼胶；
2)将所述第一混炼胶薄通8至15遍，得到第二混炼胶，其中，薄通辊距为0.5至2mm；
3)将所述第二混炼胶冷却到100℃以下之后，加入所述硫化体系进行二段混炼，得到第三混炼胶，其中，所述二段混炼的温度低于100℃，所述二段混炼时间为2至5分钟，然后下料到开炼机上出片，得到所述橡胶混合材料。
在一个具体实施方式中，在步骤1)中，在密炼机中进行混炼；在步骤2)中，在开炼机中进行薄通；在步骤3)中，在密炼机中进行二段混炼。
在实践过程中，发明人发现天然橡胶塑炼后再进行薄通容易导致过炼。因此，将天然橡胶与顺丁橡胶、防老剂、填充体系(包括炭黑、纤维材料和管棒状材料)直接投入到密炼机中，而不进行塑炼，原因是防止后期多次薄通，导致天然橡胶过炼。由于纤维材料在密炼机中，无论增加混炼压力、提高混炼温度还是延长混炼时间均无法实现纤维材料有效分散，因此，发明人进行了各种尝试，最后，发明人惊奇的发现增加开炼机薄通工艺处理可以有效实现纤维材料的良好分散。其中，纤维分散状况可以通过肉眼或显微镜观察混炼胶横切面能有效地辨别。
本申请之三提供了一种复合型声呐导流罩壳板，其包括如本申请之一任意一项所述的橡胶材料或如本申请之二所述的方法制备得到的橡胶材料，以及位于所述橡胶材料相对的两个表面的玻璃钢，所述橡胶材料和所述玻璃钢通过热粘接胶黏剂热粘接而成。
在一个具体实施方式中，通过硫化将所述橡胶材料和所述玻璃钢一体硫化成型，其中硫化压力为15至30MPa，硫化温度为110至150℃，硫化时间为30至60分钟。
在一个具体实施方式中，优选成型方式为模压成型。
在一个具体实施方式中，所述热粘接胶黏剂为单涂热粘接胶黏剂或双涂热粘接胶黏剂；其中，优选所述单涂热粘接胶黏剂为CB24；所述双涂热粘接胶黏剂选自底涂CH205/面涂CH6108，或底涂P11/面涂M538。其中，底涂胶黏剂主要与玻璃钢起物理和化学作用而实现粘接，面涂胶黏剂主要与底涂胶黏剂和橡胶同时起物理和化学作用而实现粘接。
本申请述及的橡胶模量主要指的是压缩模量。
本申请的有益效果：
本申请的橡胶材料能够满足对500-10000Hz之间的声呐频率的平均透声系数在95％以上，同时能够满足压缩模量大于15MPa以上的常规要求，并且其常规物理机械性能优异，完全能满足声呐导流罩壳板的使用要求。本申请所提供的制备方法工艺简单，操作方便，易于实现工程化应用。
具体地，本申请采用密度较低的纤维材料(例如芳纶浆珀短纤维)、管棒状材料(碳纳米管)等大量填充硫化橡胶材料，极大的提高了橡胶材料的刚度，免去了其用于声呐导流罩壳板时玻璃钢之间设置格栅带来的透声系数下降，同时采用纤维材料(例如芳纶浆珀短纤维)、管棒状材料(碳纳米管)等材料提高橡胶材料模量同时，几乎没有带来橡胶密度的增加，保证了橡胶复合材料较高的透声性能。因此，本申请的橡胶材料具有高透声、高模量且与玻璃钢粘结性能十分优异的特点，通过其能够解决现有技术中因橡胶模量太低而必须设置格栅而带来的声呐导流罩壳板透声系数下降问题。该种橡胶材料与玻璃钢复合制成的导流罩具有透声性能优异的特点，且能有效降低舰船行驶过程中的流激噪音。由于本申请的作为导流罩壳板的内外层为玻璃钢层，因此，无需橡胶材料满足苛刻的水密性或耐油性等指标。
另外，需要指出的是，当纤维材料(例如作为纤维原纤化产物的芳纶浆珀短纤维)用量超过20质量份后，对橡胶材料的模量和硬度提升十分有限，但加入具有刚性的管棒状材料(例如碳纳米管)后可进一步提升橡胶材料的模量，与柔性的纤维并用对提升橡胶材料的模量具有协同作用。根据透声系数理论计算，橡胶材料的透声系数与其密度成反比，纤维材料提升橡胶材料模量的同时，随其用量的增加对橡胶材料密度几乎无增加，而管棒状材料(例如碳纳米管)也只是仅有稍微地增加，这对橡胶材料保持高模量同时，兼具较好透声系数起到关键作用。另外这两种材料简单易得，都有天然橡胶基预分散体销售，易于工业化推广应用。不像石墨烯材料，虽然其也能提升橡胶复合材料模量，但价格昂贵，更重要的是，石墨烯分散困难，一般最大添加量为1质量份，超过1质量份就开始逐渐聚集，难以起到增加橡胶模量作用。
附图说明
图1是声呐导流罩壳板结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。
邵尔硬度按照GB/T 531.1-2008的实验方法进行测试。
拉伸强度、扯断伸长率和100％模量按照GB/T528-2009实验方法测试。
与玻璃钢剪切粘结强度按照GB/T12830-2008的实验方法进行测试。
压缩模量按照GB/T7757-2009的实验方法进行测试。
密度按照ISO 2781-2008的实验方法进行测试。
透声系数按照脉冲管法进行测试，测试频率500～10000Hz，样品尺寸Φ56mm，厚度30mm。
实施例1
按照如下表1配置原材料，将天然橡胶100质量份、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)、芳纶浆珀短纤维20质量份，碳纳米管8质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶(即本申请的橡胶材料)，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果如表2所示。
实施例2
按照如下表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)、芳纶浆珀短纤维20质量份、碳纳米管8质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
实施例3
按照如下表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(50/50质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)、芳纶浆珀短纤维20质量份、碳纳米管8质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
实施例4
按照如下表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)，木质纤维素20质量份、碳纳米管8质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
实施例5
按照如下表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)，芳纶浆珀短纤维20质量份、碳纳米管8质量份和补强增硬剂(HY-2000)5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
对比例1
按照表1配置原材料，将氯丁橡胶、硫化活性剂(硬脂酸1质量份)、稳定剂(氧化镁5质量份)、防老剂(ODA、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)、芳纶浆珀短纤维20质量份、碳纳米管8质量份和补强增硬剂(HY-2000)5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(ZnO)3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
对比例2
按照表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)，芳纶浆珀短纤维20质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
对比例3
按照表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)，芳纶浆珀短纤维40质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
对比例4
按照表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)、硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)、芳纶浆珀短纤维20质量份，碳纳米管8质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后下料到开炼机上，使用开炼机进行薄通，辊距为1mm，薄通10次左右，直至肉眼可观察到的淡黄色或白色纤维消失为止，再将混炼胶投入到密炼机中加入硫化促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计6.5质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
对比例5
按照如下表1配置原材料，将天然橡胶和顺丁橡胶(70/30质量份)加入到密炼机中塑炼2分钟左右，随后加入硫化活性剂(氧化锌3质量份，硬脂酸1质量份)、防老剂(RD、4010NA各2质量份)、补强剂(炭黑N234 40质量份)、芳纶浆珀短纤维20质量份、碳纳米管8质量份和增硬补强剂9010 5质量份投入到密炼机中，进行混炼，混炼温度为100℃，混炼时间为3分钟；随后将混炼胶温度冷却到100℃以下，直接加入硫化剂(普通硫磺)2.1质量份、促进剂(CZ、TMTD和DTDM)共计3.2质量份、抗硫化返原剂(SR534D)2质量份和防焦剂(CTP)0.3质量份，混炼温度90℃以下，混炼时间2分钟，得到高透声、高模量混炼胶，放置16小时后，备用。
将上述混炼胶硫化后按照上述标准进行测定，测定结果见表2所示。
由表2可以看出，本申请得到的橡胶材料具有极其优异的透声性能和较高的压缩模量，且与玻璃钢粘结性能较好，能够满足玻璃钢-橡胶-玻璃钢复合材料导流罩刚度及其粘结性能要求。实施例1、实施例2和实施例3对比发现，采用30份BR与70份NR并用具有最为优异的透声性能，但都能作为导流罩壳板用透声橡胶材料使用；实施例2与实施例4相比说明采用芳纶浆珀短纤维比采用木质纤维素具有更低的密度，从而具有更为优异的透声性能，同时压缩模量也较大；实施例2与实施例5对比可以看出，采用增硬补强剂9010比酚醛树脂HY-2000更能增加橡胶的硬度，从而具有较高的压缩模量。对比例1与实施例2和实施例1相比，说明NR或NR/BR比以CR典型代表的橡胶材料具有更好的透声性能；对比例2和对比例3与实施例2相比可知，采用芳纶浆珀短纤维超过20份，很难进一步提高橡胶压缩模量，且会降低橡胶的物理机械性能，当并用一定量碳纳米管可进一步提高橡胶压缩模量，说明碳纳米管与芳纶浆珀短纤维对提高橡胶压缩模量具有协同作用。对比例4与实施例2相比，说明该橡胶硫化体系必须含有一定量的硫磺，否则会影响该橡胶材料与玻璃钢的粘结。对比例5与实施例2相比，该申请得到的橡胶材料制备工艺具有极其重要的作用，不进行开炼机薄通工艺处理，橡胶混合物中纤维材料很难分散，从而导致橡胶材料物理机械性能较差，压缩模量不能得到有效提高，同时还影响了橡胶材料的透声性能。
虽然本申请已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本申请的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本申请的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种橡胶材料，其由包括如下组分的原料制备而成：橡胶原料100份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料共计15至50质量份、补强增硬剂1至10质量份和硫化体系1.5至10质量份；
所述橡胶原料包括天然橡胶和顺丁橡胶；
所述纤维材料选自短纤维；
所述管棒状材料为碳纳米管和/或埃洛石；
制备所述橡胶材料包括如下步骤：
1）将橡胶原料100份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料15至50质量份和补强增硬剂1至10质量份进行一段混炼，混炼温度为80至140℃，混炼时间为3至6分钟，得到第一混炼胶；
2）将所述第一混炼胶薄通8至15遍，得到第二混炼胶，其中，薄通辊距为0.5至2mm；
3）将所述第二混炼胶冷却到100℃以下之后，加入所述硫化体系1.5至10质量份进行二段混炼，得到第三混炼胶，其中，所述二段混炼的温度低于100℃，所述二段混炼时间为2至5分钟，然后下料到开炼机上出片，得到所述橡胶材料。
2.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，天然橡胶60至100质量份、顺丁橡胶0至40质量份；所述硫化体系包括硫化剂和硫化促进剂，其中，所述硫化剂0.5至4质量份、所述硫化促进剂1至6质量份。
3.根据权利要求2所述的橡胶材料，其特征在于，天然橡胶65至75质量份、顺丁橡胶25至35质量份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料共计15至50质量份、补强增硬剂1至10质量份和硫化体系1.5至10质量份；其中，所述硫化体系包括硫化剂0.5至4质量份、硫化促进剂1至6质量份。
4.根据权利要求3所述的橡胶材料，其特征在于，天然橡胶70质量份、顺丁橡胶30质量份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料10至40质量份，管棒状材料5至10质量份，补强增硬剂2至5质量份和硫化体系1.5至10质量份；其中，所述硫化体系包括硫化剂0.5至4质量份、硫化促进剂1至6质量份。
5.根据权利要求1所述的橡胶材料，其特征在于，所述短纤维选自芳纶浆珀短纤维、木质素纤维、碳纤维和玻璃纤维中的至少一种。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的橡胶材料，其特征在于，所述炭黑为DBP吸油值大于1.2cm3中的至少一种炭黑；和/或
所述补强增硬剂选自芳烃树脂、石油树脂和酚醛树脂中的至少一种；和/或
所述硫化体系包括硫化剂和硫化促进剂；所述硫化活性剂为硬脂酸和氧化锌；和/或
所述防老剂选自2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、辛基化二苯胺和微晶蜡中的至少一种；和/或
所述硫化剂可具体的列举为普通硫磺和/或不溶性硫磺；和/或
所述硫化促进剂选自N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化二苯并噻唑、双（二甲基硫代氨基甲酰）二硫化物，4,4’-二硫代二吗啉中的至少两种。
7.根据权利要求6所述的橡胶材料，其特征在于，所述炭黑选自N110，N220，N234和N330中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的橡胶材料，其特征在于，所述补强增硬剂选自增硬补强剂9010、C5石油树脂、C9石油树脂、酚醛补强树脂HY-2000和酚醛补强树脂203中的至少一种。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的橡胶材料，其特征在于，所述硫化体系为普通硫磺硫化体系、半有效硫化体系、有效硫化体系中的一种。
10.根据权利要求1-5中任意一项所述的橡胶材料，其特征在于，所述原料还包括防焦剂、抗硫化返原剂。
11.根据权利要求10所述的橡胶材料，其特征在于，所述防焦剂为N-环己基硫代邻苯二甲酰亚胺，所述抗硫化返原剂为SR534D。
12.一种制备如权利要求1-11中任意一项所述的橡胶材料的方法，其包括如下步骤：
1）将橡胶原料100份，硫化活性剂4至6质量份，防老剂2至6质量份、炭黑20至70质量份、纤维材料和管棒状材料15至50质量份和补强增硬剂1至10质量份进行一段混炼，混炼温度为80至140℃，混炼时间为3至6分钟，得到第一混炼胶；
2）将所述第一混炼胶薄通8至15遍，得到第二混炼胶，其中，薄通辊距为0.5至2mm；
3）将所述第二混炼胶冷却到100℃以下之后，加入所述硫化体系1.5至10质量份进行二段混炼，得到第三混炼胶，其中，所述二段混炼的温度低于100℃，所述二段混炼时间为2至5分钟，然后下料到开炼机上出片，得到所述橡胶材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在步骤1）中，在密炼机中进行混炼；在步骤2）中，在开炼机中进行薄通；在步骤3）中，在密炼机中进行二段混炼。
14.一种复合型声呐导流罩壳板，其包括如权利要求1-11中任意一项所述的橡胶材料或如权利要求12或13所述的方法制备得到的橡胶材料，以及位于所述橡胶材料相对的两个表面的玻璃钢，所述橡胶材料和所述玻璃钢通过热粘接胶黏剂热粘接而成。
15.根据权利要求14所述的复合型声呐导流罩壳板，其特征在于，通过硫化将所述橡胶材料和所述玻璃钢一体硫化成型，其中硫化压力为15至30MPa，硫化温度为110至150℃，硫化时间为30至60分钟。
16.根据权利要求15所述的复合型声呐导流罩壳板，其特征在于，成型方式为模压成型。
17.根据权利要求14所述的复合型声呐导流罩壳板，其特征在于，所述热粘接胶黏剂为单涂热粘接胶黏剂或双涂热粘接胶黏剂。
18.根据权利要求17所述的复合型声呐导流罩壳板，其特征在于，所述单涂热粘接胶黏剂为CB24；所述双涂热粘接胶黏剂选自底涂CH205/面涂CH6108，或底涂P11/面涂M538。
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