CN108003596A - 一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，属于阻尼材料制备技术领域，尤其属于一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法。其组成成分及重量分数配比为：热塑性聚氨酯弹性体(TPU)20～30份，线性低密度聚乙烯(LLDPE)1～5份，天然沸石70～100份，阻燃剂5～10份，抗静电剂1～5份，抗氧剂0.1～0.5份，油酸酰胺0.1～0.3份，聚乙烯蜡0.1～0.5份。将上述物料在高混机中混匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤出，挤出物即为具有阻燃功能的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有阻燃型聚合物基汽车阻尼垫。本发明生产成本低、加工性能好、具有良好的阻燃性能，通过添加具有多孔结构的天然沸石吸收阻燃剂阻燃过程中释放的浓烟，有效提高汽车阻尼垫的使用安全性。

Description

一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，属于阻尼材料制备技术领域，尤其属于一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法。
背景技术
高分子阻尼材料，多为黏弹性阻尼材料，是一种能够将动能转化成材料热能，进而吸收、降低机械振动的重要功能性材料。其具有阻尼性能好，质量轻，韧性好，易于加工成型和成本低的优点。与金属基阻尼材料遵循质量定律不同，高分子阻尼材料不需要通过增加质量来使降低振动与噪声的效果提高，其阻尼特性是由高分子本身的化学结构特点决定的。在外部应力作用下，高分子的分子链段产生应变，将动能转化为势能；在外力去除后一部分分子链段间的变形并不完全复原，转而克服内部阻力进行内旋与滑动，以热能的形式将势能耗散掉。该过程宏观上表现为黏弹性、滞后性以及能量的转变、耗散性，从而达到了减振降噪的目的。车内的阻尼垫片主要分布在车箱内部面积较大、造型比较平整的金属板上，阻尼片是一种用于减少车内震动，提升车厢舒适性的构件。
由于沥青基阻尼胶板的耐寒性、弹性、耐老化性较差，而且在使用过程中会释放一些对人体有害物质，严重污染车内的空气质量。然而，热塑性弹性体(包括TPU、SEBS、POE，等等)具有良好的弹性、减震以及消音功效，在低温下仍能保持良好的弹性，有效克服了沥青基阻尼胶板低温下发硬发脆的不足。特别是TPU，即热塑性聚氨酯弹性体，热塑性聚氨酯弹性体靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，随着温度的升高或降低，这两种交联结构具有可逆性。在熔融状态或溶液状态分子间力减弱，而冷却或溶剂挥发之后又有强的分子间力连接在一起，恢复原有固体的性能。TPU具有热塑性弹性体的一般物性，如成型性、废料再利用、价格低，并且相对密度小，因而体积价格低廉。其耐热性、耐寒性、耐候性优异，使用范围宽广。除此之外，为解决聚合物易燃的缺陷，本专利添加了阻燃剂提高阻尼垫的阻燃性能，并复配了廉价易得的天然沸石作为烟气吸收剂，一方面能有效吸收阻燃剂作用过程中产生的大量烟气，提高使用安全性，另一方面作为填料，降低产品的成本。
目前也有一些较为新型的制备阻尼材料的方法，如公开号为CN1515622的中国专利中，公开了一种新型阻尼材料其制造方法及其用途，该专利中先将苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物进行炼胶，再将炼成品放入炼胶机中进行混炼，混匀后再加入云母粉和二氧化硅进行混炼，由此制备成有机高分子的阻尼材料，该专利制备而成的阻尼材料为有机高分子阻尼材料，性能较差，适用面较小。又如公开号为CN1594436的中国专利中，公开了一种高分子热熔型阻尼材料及其制备方法，该专利制备而成的阻尼材料也是高分子的，故使得该阻尼材料的性能较差。中国专利CN104151832A利用过氧化二苯甲酰1-3％,氧化硅1-3％,回用酚醛树脂8-15％,聚碳酸酯镁渣复合体9-15％,其余硅橡胶，该发明制备过程中，没有大量使用稀贵材料，无有毒有害组分，采用废料做原料，所取原料成本降低，制备工艺简便，过程简单，制得的材料可以有效地吸收能量，可以应用于运输、建筑、军事等领域,具有防震、缓和冲击、绝热、隔音等作用。
因此，本发明采用阻尼性能优异的热塑性聚氨酯弹性体TPU、阻燃剂以及天然沸石为主的复合体系得到一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫，取代了传统汽车阻尼垫的主要原料-沥青，有效避免了众多有毒有害、易挥发的有机溶剂的使用，加工性能好、具有良好的阻燃性能，通过添加具有多孔结构的天然沸石吸收阻燃剂阻燃过程中释放的浓烟，有效提高汽车阻尼垫的使用安全性。
发明内容
本发明以TPU、阻燃剂、天然沸石以及其他助剂为原料，取代了传统汽车阻尼垫的主要原料-沥青，有效避免了众多有毒有害、易挥发的有机溶剂的使用，另外，使用了阻燃剂及抗静电剂赋予汽车阻尼垫良好的阻燃性能，通过添加具有多孔结构的天然沸石吸收阻燃剂阻燃过程中释放的浓烟，有效提高汽车阻尼垫的使用安全性。
将TPU、阻燃剂、天然沸石以及其他助剂在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃功能的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有阻燃型聚合物基汽车阻尼垫。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其组分及质量百分比如下：
热塑性聚氨酯弹性体(TPU) 20～30份
线性低密度聚乙烯(LLDPE) 1～5份
天然沸石 70～100份
阻燃剂 5～10份
抗静电剂 1～5份
抗氧剂 0.1～0.5份
油酸酰胺 0.1～0.3份
聚乙烯蜡 0.1～0.5份
所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述热塑性聚氨酯弹性体(TPU)分子量为30000-40000。
所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述天然沸石为多孔硅酸铝钾盐。
所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述阻燃剂为三氧化二锑、多溴联苯醚类等中的一种或多种。
所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述抗静电剂为甘油单棕桐酸酯、N-油酰基-N',N'-二乙基乙二胺盐酸盐、十二烷基磺丙基甜菜碱、炭黑等中的一种或多种。
所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述抗氧化剂为β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯等中的一种或多种。
一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于按照下列步骤进行：将上述物料在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃功能的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有阻燃型聚合物基汽车阻尼垫。
有益效果：
传统的汽车阻尼垫为沥青基，因而其寒性、弹性、耐老化性较差，而且在使用过程中会释放一些对人体有害物质，严重污染车内的空气质量，另外具有可燃性严重威胁着人身财产安全。本专利中的热塑性聚氨酯弹性TPU具有良好的弹性、减震以及消音功效，在低温下仍能保持良好的弹性，有效克服了沥青基阻尼胶板低温下发硬发脆的不足，有效改善了汽车内部的空气质量，
本发明生产成本低、加工性能好、具有良好的阻燃性能，通过添加具有多孔结构的天然沸石吸收阻燃剂阻燃过程中释放的浓烟，有效提高汽车阻尼垫的使用安全性。
具体实施方式
实施例1：
采用TPU20kg，LLDPE 1kg，天然沸石70kg，三氧化二锑/多溴联苯醚(质量比1:1复配)5kg，甘油单棕桐酸酯、十二烷基磺丙基甜菜碱、炭黑(质量比1:1:3复配)15kg，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.1kg，油酸酰胺0.1kg，聚乙烯蜡0.1kg，将上述物料在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃、抗静电的功能化复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有环保型聚合物基汽车阻尼垫。对汽车阻尼垫的减噪性能及阻燃性能进行测试，减噪性能：将所制备的阻燃型聚合物基汽车阻尼垫加工成1.8m×0.5m方块，铺展在家用小轿车内，以100km/h的速度通过崎岖的路段，用车内的噪声测试仪测定车内的噪声强度。阻燃性能：将阻尼垫材料裁成125.0mm×13.0mm×3.0mm标准样条，进行垂直燃烧测试，结果见表一所示。
实施例2：
采用TPU30kg，LLDPE 5kg，天然沸石80kg，三氧化二锑/多溴联苯醚(质量比1:1复配)8kg，甘油单棕桐酸酯、十二烷基磺丙基甜菜碱、炭黑(质量比1:1:3复配)10kg，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.5kg，油酸酰胺0.5kg，聚乙烯蜡0.3kg，将上述物料在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃、抗静电的功能化复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有环保型聚合物基汽车阻尼垫。对汽车阻尼垫的减噪性能及阻燃性能进行测试，减噪性能：将所制备的阻燃型聚合物基汽车阻尼垫加工成1.8m×0.5m方块，铺展在家用小轿车内，以100km/h的速度通过崎岖的路段，用车内的噪声测试仪测定车内的噪声强度。阻燃性能：将阻尼垫材料裁成125.0mm×13.0mm×3.0mm标准样条，进行垂直燃烧测试，结果见表一所示。
实施例3：
采用TPU30kg，LLDPE 1kg，天然沸石70kg，三氧化二锑/多溴联苯醚(质量比1:1复配)8kg，甘油单棕桐酸酯、十二烷基磺丙基甜菜碱、炭黑(质量比1:1:3复配)10kg，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.1kg，油酸酰胺0.5kg，聚乙烯蜡0.1kg，将上述物料在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃、抗静电的功能化复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有环保型聚合物基汽车阻尼垫。对汽车阻尼垫的减噪性能及阻燃性能进行测试，减噪性能：将所制备的阻燃型聚合物基汽车阻尼垫加工成1.8m×0.5m方块，铺展在家用小轿车内，以100km/h的速度通过崎岖的路段，用车内的噪声测试仪测定车内的噪声强度。阻燃性能：将阻尼垫材料裁成125.0mm×13.0mm×3.0mm标准样条，进行垂直燃烧测试，结果见表一所示。
实施例4：
采用TPU20kg，LLDPE 5kg，天然沸石70kg，甘油单棕桐酸酯、十二烷基磺丙基甜菜碱、炭黑(质量比1:1:3复配)10kg，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.5kg，油酸酰胺0.5kg，聚乙烯蜡0.1kg，将上述物料在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃、抗静电的功能化复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有环保型聚合物基汽车阻尼垫。对汽车阻尼垫的减噪性能及阻燃性能进行测试，减噪性能：将所制备的阻燃型聚合物基汽车阻尼垫加工成1.8m×0.5m方块，铺展在家用小轿车内，以100km/h的速度通过崎岖的路段，用车内的噪声测试仪测定车内的噪声强度。阻燃性能：将阻尼垫材料裁成125.0mm×13.0mm×3.0mm标准样条，进行垂直燃烧测试，结果见表一所示。
对比例5[1]：
使用无机填料、填料表面处理剂、有机小分子助剂和带极性侧基基团的聚合物，依次在混合机进行的高速混合工序、使用混合机进行的低速混合工序、使用锥形双螺杆挤出机进行的挤出工序、使用1.2米宽衣架式模具进行的成型工序和使用三辊压工艺制备了汽车阻尼垫。对汽车阻尼垫的减噪性能及阻燃性能进行测试，减噪性能：将所制备的阻燃型聚合物基汽车阻尼垫加工成1.8m×0.5m方块，铺展在家用小轿车内，以100km/h的速度通过崎岖的路段，用车内的噪声测试仪测定车内的噪声强度。阻燃性能：将阻尼垫材料裁成125.0mm×13.0mm×3.0mm标准样条，进行垂直燃烧测试，结果见表一所示。
表1.样品对噪声阻隔能力、阻燃性能及抗静电测试结果
样品 车内噪音分贝(dB) 阻燃级别 表面电阻(Ω)
实施例1 56 V-0 1×1013
实施例2 48 V-1 9×1012
实施例3 31 V-0 4×1012
对比例4 39 - 7×1012
对比例5 58 - -
车内噪音测试标准：在同一路况、同一辆车中，以100km/h的车速分别测试不同实施例中所制备的阻尼垫对外界噪音阻隔性能的强弱。
[1]中国专利CN 101549549A。

Claims (7)

1.一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其组分及质量百分比如下：
热塑性聚氨酯弹性体(TPU) 20～30份
线性低密度聚乙烯(LLDPE) 1～5份
天然沸石 70～100份
阻燃剂 5～10份
抗静电剂 1～5份
抗氧剂 0.1～0.5份
油酸酰胺 0.1～0.3份
聚乙烯蜡 0.1～0.5份
2.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述热塑性聚氨酯弹性体(TPU)分子量为30000-40000。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述天然沸石为多孔硅酸铝钾盐。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述阻燃剂为三氧化二锑、多溴联苯醚类等中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述抗静电剂为甘油单棕桐酸酯、N-油酰基-N′，N′-二乙基乙二胺盐酸盐、十二烷基磺丙基甜菜碱、炭黑等中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于其中所述抗氧化剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯等中的一种或多种。
7.一种阻燃型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法，其特征在于按照下列步骤进行：将上述物料在高混机中混合均匀后加入到双螺杆挤出机中熔融共混挤出，其中挤出机螺杆转速为300rpm，螺杆的温度从进料口到机头分别为50℃、150℃、160℃、165℃、170℃，挤出物即为具有阻燃功能的热塑性聚氨酯弹性体复合材料，通过后续的加工成型制得所需的具有阻燃型聚合物基汽车阻尼垫。
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