CN108659282A - 一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及减震橡胶复合材料领域，尤其提供了一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料及其制备方法。该复合材料主要特征是采用丁腈/聚酰胺共混弹性体和丁基橡胶与其他助剂混炼，并经过硫化定型而得。其制品在宽的温度范围内保持高的阻尼性和耐油性。宽温域长效使用满足了车辆以及设备的工作要求，适用于各种机械和汽车耐油减震。
Description
技术领域
本发明涉及减震橡胶复合材料领域，尤其提供了一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术
震动和噪音是人类生产生活制造产生但无法从根源消除的污染源。震动和噪音会污染环境、影响人类的健康；震动和噪音会对仪器设备造成质量波动，检测失常；对于产品，轻者影响使用寿命和体验舒适性，严重者会无法正常运转，影响安全。震动和噪音是自然界广泛存在，社会正常运转中存在的，只能通过在震动和噪音传播过程中对其控制和削弱。因此，减震降噪是人类生活和工业发展面临的重要课题。
最广泛、最有效的阻尼材料是高分子材料，尤其是橡胶。但高分子的阻尼区域通常在玻璃化转变区域，通常在-110℃～-20℃之间，并且阻尼温度范围一般为30℃，不能满足生产生活减震使用。通常，仪器设备使用环境通常是在环境温度、介质以及设备往复运动的环境下，因此对减震橡胶提出了很高的要求。如工作温域从-10℃～40℃扩大到-40℃～60℃，并要求长期的减震降噪效果。
CN102936377A公开了一种宽温域高阻尼三元乙丙橡胶的制备方法，采用欠硫化的方式控制阻尼性能的温域。但欠硫化的程度受温度、时间、压力影响很大，难以控制，并且欠硫化的状态会引入很多的硫化微泡，影响制品的整体性能，并且不能在油介质、油气环境中使用。CN201410763505和CN200710308561.8分别公开了一种宽温域高阻尼高分子复合材料和一种宽温域高阻尼减震橡胶，分别采用天然橡胶和氯化丁基橡胶，减震性好耐油性差，不能满足耐油减震需求。
发明内容
为了解决以上技术难题，本发明首先提供了一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，其主要是由丁腈橡胶/聚酰胺共混弹性体、丁基橡胶和填充剂、补强剂、硫化助剂构成，采用密炼机混炼并利用硫化机定型硫化而得，该耐油减震材料具有宽温域高阻尼和耐油介质性等特性。
本发明的具体技术方案是：
一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，其主要组分按重量份计为：
其中所述丁腈/聚酰胺共混弹性体选自中高腈含量的丁腈橡胶与低熔点聚酰胺低温混炼得到聚酰胺含量为5％-15％的共混物，提供宽温域和耐油性能主要基材；所述丁腈橡胶中丙烯腈含量一般大于35％，优选为36％-42％，所述聚酰胺熔点在100℃-105℃之间，丁晴橡胶和聚酰胺的低温混炼温度范围为105℃-110℃。在此温度时，低熔点聚酰胺逐渐软化，粘度与丁腈橡胶匹配，有利于在双辊开炼机上机械剪切混合，保证共混弹性体的均匀性，丁腈/聚酰胺共混弹性体可采用现有常规技术混炼制得，在此不再赘述。
所述的丁基橡胶选自埃克森、阿郎新科或朗盛生产的普通丁基橡胶，优选IIR268，以保证本发明复合材料的高阻尼性能和质量稳定性。
所述的纳米氧化锌粒径在200-1000nm、纯度高于99.5％；优选间接法纳米氧化锌；
所述促进剂为次磺酰胺类促进剂、秋兰姆促进剂中的一种或两种混用；
所述的增塑剂为环保芳烃油、环烷油中的一种或多种混用，主要功能体现在拓宽本发明的阻尼温度范围，降低能耗和加工生热；
所述的增粘剂为辛基酚醛树脂、叔丁基酚醛树脂、石油树脂等中的一种或多种树脂混合物；
所述的第一硫化剂选自不溶性硫磺或普通硫磺中的一种；第二硫化剂是高活性氧化镁；两种硫化剂针对不同的橡胶基材；第一种硫化剂主要作为丁腈橡胶的硫化剂，第一和第二硫化剂同时作为丁基橡胶的硫化剂，硫化过程中硫磺交联丁腈橡胶和丁基橡胶两种橡胶，提高两种橡胶的相容性，同时与第二硫化剂交联的丁基橡胶网络部分相接、部分互穿，从而形成一个整体的交联网络，减少界面的产生和相分离。
所述的第一补强剂为炉法炭黑N330、N375、N550、N660、N787或其混合物；
所述的第二补强剂为白炭黑；
所述的防老剂为防老剂2246、防老剂BLE、防老剂4010NA、防老剂4020中的一种或多种与微晶蜡、石蜡中的一种混用；防老剂2246、防老剂BLE、防老剂4010NA、防老剂4020是化学防老剂，通过在制品内部以化学作用的方式提高耐老化性能，而微晶蜡、石蜡是物理防老剂，均匀分布在制品的表面上，并且蜡属于储能材料，可以吸收大量的热能而不发生变化，因此发挥着隔离源头、降低热传递、延迟老化的作用。因此两种类型的防老剂相互配合，达到抗臭氧、抗氧化和物理隔离防护效果。
所述的偶联剂可采用硅烷偶联剂，优选KH550或KH792；既可以作为白炭黑与橡胶之间的偶联剂，又可以作为相容剂，提高本发明中基材之间的相容性，拓宽阻尼范围。
上述材料的选择和配合经过了充分的实验论证，采用双基材、双硫化和双补强体系，形成双交联网络，并在增塑剂和相容剂的配合下，提高了界面作用力，提高材料的相容性，成功制备出宽温域高阻尼耐油的减震橡胶复合材料。其中，宽温域性能主要是通过添加一定比例的橡塑共混弹性体，并结合增塑剂、相容剂等共同作用实现的；高阻尼主要是结合了丁腈橡胶和丁基橡胶的分子构象对性能的贡献，耐油性主要是因为丁腈橡胶属于极性橡胶，分子间作用力强，耐油性优异。综上所述，上述配方体系使橡胶复合材料得到了优异的宽温域、高阻尼以及耐油性能，适用领域广泛，适于推广应用。
发明进一步给出了上述橡胶复合材料的制备方法：
(1)首先将基材(丁腈/聚酰胺共混弹性体和丁基橡胶)、防老剂、硬脂酸、增粘剂投料混炼，密炼起始温度50-60℃，转速50-60r/min，混炼2-3min后，再加入第一补强剂、增塑剂、第二补强剂、偶联剂，混炼2-4min排胶，排胶温度小于140℃；所得胶料冷却后，投料混炼1.5min加入促进剂、纳米氧化锌和第一、第二硫化剂，混炼1-3min排胶，排胶温度小于100℃；
(2)混炼胶放置24-48小时，在175℃，15MPa硫化定型，获得制品。制品的形状可根据需要设计不同的模具进行制备。
低温混炼制备得到丁腈橡胶/聚酰胺共混弹性体，并按照上述配比工艺混炼、硫化制备的复合材料具有较宽温度范围的高阻尼性，尤其是具有优异的耐油性。
综上所述，本发明提供的宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料具有很好的耐油性、减震效果，尤其是具有较宽温域高阻尼性，可用于油介质存在的减震器件。
具体实施方式
下面通过具体的制备实施例进一步说明本发明，但是，应当理解为，这些实施例仅仅是用于更详细具体地说明之用，而不应理解为用于以任何形式限制本发明。除特殊说明外，以下实施例均采用常规技术完成。
实施例1
一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，所述的复合材料主要组分如下：
加工方法：
(1)首先将基材(丁腈/聚酰胺共混弹性体和丁基橡胶)、防老剂、硬脂酸、增粘剂投料混炼，密炼起始温度50～60℃，转速50～60r/min，混炼2-3min后，再加入第一补强剂、增塑剂、第二补强剂、偶联剂，混炼2-4min排胶，排胶温度小于140℃；所得胶料冷却后，投料混炼1.5min加入促进剂、纳米氧化锌和第一、第二硫化剂，混炼1-3min排胶，排胶温度小于100℃；
(2)混炼胶放置24～48小时，在175℃，15MPa硫化定型，获得制品。制品的形状可根据需要设计不同的模具进行制备。
实施例2-6中的组分如下表所示，其加工方法如实施例1的加工方法。
将实施例1-6制得的磁性材料与国外某品牌耐油减震条、国内两个品牌耐油减震条进行性能测试，其结果如下：
通过实施案例与对比样品性能对比可知，实施例配方的物理机械性能拉伸强度、拉断生产率与对比样品接近或略低；耐油性优于对比样品；实施例高温阻尼与对比国外样品性能相接近，低温阻尼性明显优于国外样品；高低温阻尼性能均高于国内样品。由此可见，实施例在-40℃～60℃范围内均保持较高的阻尼性能，并且耐油性好，而且不会因为环境温度以及工作温度的变化造成减震效果波动，满足耐油减震橡胶复合材料的要求，可以直接用于耐油减震器件中。
Claims (5)
1.一种宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，其特征在于，所述的复合材料主要组分按重量份计为：
2.根据权利要求1所述的宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，其特征在于：所述丁腈/聚酰胺共混弹性体选自中高腈含量的丁腈橡胶与低熔点聚酰胺低温混炼得到的聚酰胺含量为5％-15％的共混物，所述的丁腈橡胶丙烯腈含量大于35％。
3.根据权利要求1所述的宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，其特征在于：所述的纳米氧化锌为粒径在200-1000nm、纯度高于99.5％的间接法纳米氧化锌；所述的促进剂为次磺酰胺类促进剂、秋兰姆促进剂中的一种或两种混用。
4.根据权利要求1所述的宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料，其特征在于：所述的增塑剂为环保芳烃油、环烷油中的一种或多种混用；
所述的增粘剂为辛基酚醛树脂、叔丁基酚醛树脂、石油树脂中的一种或多种树脂混合物；
所述的第一硫化剂选自不溶性硫磺或普通硫磺中的一种；所述的第二硫化剂是高活性氧化镁；
所述的第一补强剂为炉法炭黑N330、N375、N550、N660、N787或其混合物；所述的第二补强剂为白炭黑；
所述的防老剂为防老剂2246、防老剂BLE、防老剂4010NA、防老剂4020中的一种或多种与微晶蜡、石蜡中的一种混用；
所述的偶联剂采用硅烷偶联剂。
5.如权利要求1所述的宽温域高阻尼耐油减震橡胶复合材料的制备方法，其特征在于：
(1)首先将基材、防老剂、硬脂酸、增粘剂投料混炼，密炼起始温度50-60℃，转速50-60r/min，混炼2-3min后，再加入第一补强剂、增塑剂、第二补强剂、偶联剂，混炼2-4min排胶，排胶温度小于140℃；所得胶料冷却后，投料混炼1.5min加入促进剂、纳米氧化锌和第一、第二硫化剂，混炼1-3min排胶，排胶温度小于100℃；
(2)混炼胶放置24-48小时，在175℃，15MPa硫化定型，获得制品。
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