CN109337371A - 一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法，包括以下原料：高苯基硅橡胶，聚醚2000，低官能度多异氰酸酯，丙烯酸类聚合物，异氰酸酯预聚物，阻尼填料，有机防腐剂，偶联剂，硅氮阻燃剂，其他助剂。本发明的制备方法为：(1)混炼，(2)混合，(3)混炼，然后进行硫化。本发明制得高阻尼橡胶新材料阻尼性能非常优异，不同频率下复合损耗率大于0.25，阻尼温域宽泛。

Description

一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体为一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法。
背景技术
阻尼材料是利用有机高分子材料所具有的粘弹性能，将声波的振动机械能转换为热能耗散掉，从而达到减小振幅、降低震动、抑制噪声的目的。高阻尼橡胶因无污染、造价低在国内桥梁设计中逐步得到重视，但是橡胶的玻璃化温度一般远低于室温，采用橡胶共混来改善阻尼材料的性能是有限的，提高阻尼材料的使用寿命，拓宽其使用寿命，提高其损耗因子，是材料开发与应用的普遍追求。一种防腐蚀阻燃的阻尼材料可以满足阻尼材料在较复杂环境下使用，并大大延长了阻尼材料在苛刻环境下的使用寿命。
公开号CN205635455U，具体涉及一种水性梯度复合阻尼结构。一种水性梯度复合阻尼结构，在基材上依次涂覆低温域水性阻尼涂层、中温域水性阻尼涂料和高温域水性阻尼涂料，所述的低温域水性阻尼涂料的最大阻尼值所对应的温度为15-10℃，所述的中温域水性阻尼涂料的最大阻尼值所对应的温度为10-20℃，所述的高温域水性阻尼涂料的最大阻尼值所对应的温度范围为40-50℃。该水性梯度复合阻尼结构不但具有优良的阻尼性能和环保特性，而且具有良好的耐水性、耐磨性以及装饰性。但是该水性阻尼涂料存在如下缺点：低温、高湿环境下，成膜时间时干燥时间长，贮存稳定性较差。
公开号为CN1082581，本发明涉及构成约束阻尼结构的多功能阻尼涂料层。在振动物底材上涂有聚氨酯阻尼涂料层，在该层上涂有聚硫橡胶改性的环氧树脂约束涂料层。所说的阻尼涂料由聚氨酯预聚体、扩链剂和填料组成，在羟基组分中引入C3～6碳原子的二元醇，以多苯基异氰酸酯等作为异氰酸基组分；在约束涂料层中加入隔热剂和金属网，当约束涂料层和阻尼涂料层的总厚度与底材厚度比为1.0～1.5时，可获在-20～60℃内复合损耗因子在0.2以上。但是该阻尼材料在燃烧时产生大量的烟，产生有毒气体，污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法,以解决上述背景中提出的问题。
一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：80-100份，聚醚2000：15-35份，低官能度多异氰酸酯：20-40份，丙烯酸类聚合物：3-7份，异氰酸酯预聚物：12-16份，阻尼填料：25-45份，有机防腐剂：1-5份，偶联剂：2-6份，硅氮阻燃剂：4-8份，其他助剂：5-13份。
优选的，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：85-95份，聚醚2000：20-30份，低官能度多异氰酸酯：25-35份，丙烯酸类聚合物：4-6份，异氰酸酯预聚物：13-15份，阻尼填料：30-40份，有机防腐剂：2-4份，偶联剂：3-5份，硅氮阻燃剂：5-7份，其他助剂：7-11份。
优选的，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：90份，聚醚2000：25份，低官能度多异氰酸酯：30份，丙烯酸类聚合物：5份，异氰酸酯预聚物：14份，阻尼填料：35份，有机防腐剂：3份，偶联剂：4份，硅氮阻燃剂：6份，其他助剂：9份。
优选的，所述丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
优选的，所述异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
优选的，所述阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为110-130℃，混炼时间为10-18分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为120-140℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
优选的，所述步骤(3)中混炼时间为20-40分钟，硫化温度为130-150℃，硫化压力为6-10MPa。
优选的，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为115-125℃，混炼时间为12-16分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为125-135℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
优选的，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为120℃，混炼时间为14分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为130℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)、本发明制得高阻尼橡胶新材料阻尼性能非常优异，不同频率下复合损耗率大于0.25，阻尼温域宽泛，低官能度多异氰酸酯和偶联剂的添加提高了高苯基硅橡胶和阻尼材料之间的相互作用，提高了体系的相容性。
(2)、有机防腐剂、硅氮阻燃剂以及助剂的添加使得制备的阻尼材料具备良好的防腐阻燃性能，聚醚2000的添加使得制备的阻尼材料的抗静电性增强，同时增强了该阻尼材料的防水性。
(3)、本发明的制备方法简单高，易于推广，利用本发明的制备方法制得的阻尼材料的稳定性高，性能优异。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：80份，聚醚2000：15份，低官能度多异氰酸酯：20份，丙烯酸类聚合物：3份，异氰酸酯预聚物：12份，阻尼填料：25份，有机防腐剂：1份，偶联剂：2份，硅氮阻燃剂：4份，其他助剂：5份。
丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为110℃，混炼时间为10分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为120℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
步骤(3)中混炼时间为20分钟，硫化温度为130℃，硫化压力为6MPa。
实施例2
一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：85份，聚醚2000：20份，低官能度多异氰酸酯：25份，丙烯酸类聚合物：4份，异氰酸酯预聚物：13份，阻尼填料：30份，有机防腐剂：2份，偶联剂：3份，硅氮阻燃剂：5份，其他助剂：7份。
丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为115℃，混炼时间为12分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为125℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
步骤(3)中混炼时间为25分钟，硫化温度为135℃，硫化压力为7MPa。
实施例3
一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：90份，聚醚2000：25份，低官能度多异氰酸酯：30份，丙烯酸类聚合物：5份，异氰酸酯预聚物：14份，阻尼填料：35份，有机防腐剂：3份，偶联剂：4份，硅氮阻燃剂：6份，其他助剂：9份。
丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为120℃，混炼时间为14分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为130℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
步骤(3)中混炼时间为30分钟，硫化温度为140℃，硫化压力为8MPa。
实施例4
一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：95份，聚醚2000：30份，低官能度多异氰酸酯：35份，丙烯酸类聚合物：6份，异氰酸酯预聚物：15份，阻尼填料：40份，有机防腐剂：4份，偶联剂：5份，硅氮阻燃剂：7份，其他助剂：11份。
丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度125℃，混炼时间为16分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为135℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
步骤(3)中混炼时间为35分钟，硫化温度为145℃，硫化压力为9MPa。
实施例5
一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：100份，聚醚2000：35份，低官能度多异氰酸酯：40份，丙烯酸类聚合物：7份，异氰酸酯预聚物：16份，阻尼填料：45份，有机防腐剂：5份，偶联剂：6份，硅氮阻燃剂：8份，其他助剂：13份。
丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为130℃，混炼时间为18分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为140℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
步骤(3)中混炼时间为40分钟，硫化温度为150℃，硫化压力为10MPa。
对比例组
对比例1
本发明涉及一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法，与实施例1相比，去掉组分中的低官能度多异氰酸酯，其余组分和步骤与实施例1相同。
对比例2
本发明涉及一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料及其制备方法，与实施例1相比，去掉组分中的低官能度多异氰酸酯和偶联剂组分，其余组分和步骤与实施例1相同。
对比例3
中国专利(公开号为CN107722814A)制备的阻尼材料。
以下表格为实施例1-5及对比例1-3的性能测试结果。
从上述表格可以看出，实施例1-5的综合性能均大于对比例1-3的综合性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：80-100份，聚醚2000：15-35份，低官能度多异氰酸酯：20-40份，丙烯酸类聚合物：3-7份，异氰酸酯预聚物：12-16份，阻尼填料：25-45份，有机防腐剂：1-5份，偶联剂：2-6份，硅氮阻燃剂：4-8份，其他助剂：5-13份。
2.根据权利要求1所述的一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：85-95份，聚醚2000：20-30份，低官能度多异氰酸酯：25-35份，丙烯酸类聚合物：4-6份，异氰酸酯预聚物：13-15份，阻尼填料：30-40份，有机防腐剂：2-4份，偶联剂：3-5份，硅氮阻燃剂：5-7份，其他助剂：7-11份。
3.根据权利要求1所述的一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，其特征在于：包括以下重量份的原料：高苯基硅橡胶：90份，聚醚2000：25份，低官能度多异氰酸酯：30份，丙烯酸类聚合物：5份，异氰酸酯预聚物：14份，阻尼填料：35份，有机防腐剂：3份，偶联剂：4份，硅氮阻燃剂：6份，其他助剂：9份。
4.根据权利要求1所述的一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，其特征在于：所述丙烯酸类聚合物为甲基丙烯酸甲酯均聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，其特征在于：所述异氰酸酯预聚物为多异氰酸酯和聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物，其中多异氰酸酯为多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种；聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯二元醇中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料，其特征在于：所述阻尼填料为硫酸钡或针状硅灰石。
7.制备根据权利要求1-6所述的任一一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为110-130℃，混炼时间为10-18分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为120-140℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
8.根据权利要求7所述的制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，其特征在于：所述步骤(3)中混炼时间为20-40分钟，硫化温度为130-150℃，硫化压力为6-10MPa。
9.根据权利要求7所述的制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为115-125℃，混炼时间为12-16分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为125-135℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
10.根据权利要求7所述的制备一种防腐阻燃高阻尼橡胶新材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)、称取上述重量份的原料，将高苯基硅橡胶、硅氮阻燃剂和其他助剂加入密炼机中进行混炼，混炼温度为120℃，混炼时间为14分钟，得到混合物A；
(2)、将阻尼填料、有机防腐剂、偶联剂混合均匀，然后加入步骤(1)混炼之后的混合物A,初步混合后加入聚醚、低官能度多异氰酸酯、丙烯酸类聚合物、异氰酸酯预聚物搅拌均匀，得到混合物B；
(3)、将步骤(2)得到的混合物B在温度为130℃的条件下进行混炼，混炼之后的物质置于硫化机内进行硫化即可。
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