CN108059814A - 一种微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种微孔发泡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。其组成成分及重量分数配比为:热塑性聚氨酯弹性体(TPU)40~50份,低密度聚乙烯(LDPE)1~5份,碳酸钙70~80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0.1~0.5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,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫。本发明生产成本低、加工性能好、制备过程中不会产生有毒有害的物质,通过在材料基体中建立微孔结构,改善聚合物基阻尼垫的隔音效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种微孔发泡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,尤其属于一种微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法。
背景技术
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。
高分子发泡材料的各项性能都与其结构中的泡孔直接相关,而高分子阻尼材料,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。
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碳酸钙作为烟气吸收剂,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,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,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫。本发明生产成本低、加工性能好、制备过程中不会产生有毒有害的物质,通过在材料基体中建立微孔结构,改善聚合物基的阻尼垫的隔音效果。
发明内容
本发明以TPU、阻燃剂、碳酸钙以及其他助剂为原料,采用超临界CO2,获得微泡孔的热塑性聚氨酯弹性体复合材料,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,本发明生产成本低、加工性能好,通过在材料基体中建立微孔结构,改善聚合物基的阻尼垫的隔音效果。
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,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡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:
一种微孔发泡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) 40~50份
低密度聚乙烯(LDPE) 1~5份
碳酸钙 70~80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 0.1~0.5份
聚乙烯蜡 0.1~0.5份
所述的一种微孔发泡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。
所述的一种微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法,其特征在于其中所述碳酸钙为轻质碳酸钙。
所述的一种微孔发泡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。
所述的一种微孔发泡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。
所述的一种微孔发泡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。
一种微孔发泡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匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤出,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫。
有益效果:
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,有效克服了传统的沥青基汽车阻尼垫的耐寒性、弹性、耐老化性较差,而且沥青基汽车阻尼垫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,具有可燃性严重威胁着人身安全等。
本发明生产成本低、加工性能好、制备过程中不会产生有毒有害的物质,通过在材料基体中建立微孔结构,改善聚合物基的阻尼垫的隔音效果。
具体实施方式
实施例1:
采用TPU40kg,LLDPE 1kg,碳酸钙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)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0.1kg,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℃,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡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:将所制备的微孔发泡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TPU50kg,LLDPE 5kg,碳酸钙80kg,三氧化二锑/多溴联苯醚(质量比1:1复配)15kg,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)5kg,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0.5kg,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℃,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡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:将所制备的微孔发泡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TPU40kg,LLDPE 5kg,碳酸钙70kg,三氧化二锑/多溴联苯醚(质量比1:1复配)15kg,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)5kg,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0.5kg,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℃,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡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:将所制备的微孔发泡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4:
采用TPU50kg,LLDPE 1kg,碳酸钙80kg,三氧化二锑/多溴联苯醚(质量比1:1复配)10kg,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)5kg,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0.5kg,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:将所制备的微孔发泡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]:
利用交替多层共挤设备制备32层PP/POE交替多层片材,长宽高为10,5,2的长方体样条。将制备的样条放置于高压釜内,通入超临界的二氧化碳,持续5h,缓慢泄压,从而得到PP为实体层,POE为发泡层的样条。对汽车阻尼垫的减噪性能及阻燃性能进行测试,减噪性能:将所制备的微孔发泡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 | 泡孔孔径(μm) |
实施例1 | 47 | V-0 | 3.07 |
实施例2 | 35 | V-1 | 2.45 |
实施例3 | 30 | V-0 | 1.48 |
对比例4 | 40 | V-1 | 3.24 |
对比例5 | 37 | - | 2.21 |
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106393541A。
Claims (7)
1.一种微孔发泡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) 40~50份
低密度聚乙烯(LDPE) 1~5份
碳酸钙 70~80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 0.1~0.5份
聚乙烯蜡 0.1~0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种微孔发泡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所述的一种微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫的制备方法,其特征在于其中所述碳酸钙为轻质碳酸钙。
4.根据权利要求1所述的一种微孔发泡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所述的一种微孔发泡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所述的一种微孔发泡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。
7.一种微孔发泡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匀后加入双螺杆挤出机中熔融挤出,然后将挤出物样条放入高压釜中,并通入超临界CO2,从而获得微泡孔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微孔发泡型聚合物基汽车阻尼垫。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180522 |