CN109957185A - 一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料及其制备方法 - Google Patents

一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料及其制备方法，采用溴化丁基橡胶作为复合阻尼基体材料，利用聚四氟乙烯粉末的耐高温阻燃性能使得产品具有极高的阻燃性。同时加入碳纳米管包覆陶瓷粉末使得产品具有消除静电的效果。再将碳黑、聚异丁烯、石油树脂、轻质碳酸钙、环烷油进行共混密炼，混合均匀后压片，最后在压片机内与束缚层凯夫拉和隔离层离型纸进行复合，得到车用阻尼材料。

Description

一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料及其制备方法
技术领域
本发明属于阻尼材料领域，涉及汽车用约束阻尼材料，尤其是一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料及其制备方法。
技术背景
随着汽车工业的高速发展，人们对汽车的舒适性提出了更高的要求，特别是阻尼系统的研究，它能有效的使振动迅速衰减振幅迅速减小，起到减振作用，改善汽车行驶平顺性和操纵稳定性。阻尼材料能吸收振动机械能同时可以转化为损耗热能的功能材料。其中高分子阻尼材料是研究最多、应用最广的一类阻尼材料。
目前大量进口品牌制造的用于汽车领域的减振阻尼件大多数采用聚环氧化物，该类减振阻尼件生产成本高而且长期使用阻尼效果不明显。溴化丁基橡胶具有良好的阻尼减振性能，交联灵活性大且与相关材料具有优异的粘合性能等特点。溴化丁基橡胶由于其分子链上侧甲基十分密集，形成蠕虫状结构，具有较高的损耗因子，因而由溴化丁基橡胶制造的减振橡胶制品在汽车制振领域得到了广泛的应用。
汽车在启动或者行驶过程中会在车的表面产生静电，对机器和驾驶人产生危害。如何提高阻尼减振和减少静电同时赋予产品较高等级阻燃性，更为重要的是通过ROHS在国际行业领域中的环保要求促使科技革新，是本发明要解决的技术问题。
目前国内已有一些关于丁基类橡胶类的阻尼板：例如专利号CN103194010A专利名称《一种基于丁基橡胶和天然橡胶共混的阻尼材料及其制备方法》制备的阻尼产品具有良好的阻尼性能，但其天然橡胶易于老化且丁基橡胶粘合性不如溴化丁基橡胶优异；专利号CN101654561 A专利名称《一种车辆用改性沥青热熔型阻尼材料及其制备和施工方法》虽然价格便宜、减振降噪效果好，但其产品内的沥青长期使用易发脆，阻尼效果随时间下降；专利号CN102336040 A专利名称《双组分双层复合阻尼材料》虽然减振降噪效果好，但其产品工艺复杂而且多层贴合容易脱落。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料及其制备方法。溴化丁基橡胶具有良好的阻尼减振性能而且加入四氟乙烯粉极大的调高了阻尼产品的阻燃性能。汽车在启动过程或者行驶过程中产生的静电通过碳纳米管包覆陶瓷粉末的导电功能消除。
本发明采用以下技术方案：
一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，包括如下重量份数的原料：
溴化丁基橡胶100份、碳黑40-60份、碳纳米管包覆陶瓷粉末10-50份、聚四氟乙烯粉2-5份、聚异丁烯50-80份、石油树脂1-6份、轻质碳酸钙150-180份、环烷油6-15份。
而且，所述碳黑为高导电炭黑。
而且，所述聚四氟乙烯粉目数为3000～3500目。
而且，所述聚异丁烯的分子量为1000-3000之间。
而且，所述石油树脂为EScorez 1204、EScorez 1304、萜烯树脂的一种或两种的组合。
而且，所述碳纳米管包覆陶瓷粉末的粒径范围是300μm-400μm。
而且，所述将90～100份陶瓷粒子和30～40份硅烷偶联剂KH-550加入高速搅拌机内，在80-100℃下高速搅拌进行混合，搅拌15～20min，然后缓慢加入含有5％环氧树脂和60％碳纳米管的悬浮溶液，持续在85～95℃加热条件下搅拌15～20min，搅拌后放入真空干燥箱中干燥，将干燥后的碳纳米管包覆陶瓷粉末待用。
而且，所述的高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料，包括如下步骤：(1)将溴化丁基橡胶在开炼机上塑化炼胶10-15min，温度为60-70℃；(2)将步骤(1)得到的溴化丁基橡胶投入密炼机中，投入碳黑、聚四氟乙烯粉、碳纳米管包覆陶瓷粉末、轻质碳酸钙，在60℃下混炼10min，再加入石油树脂、聚异丁烯、环烷油，混炼15min，出料得到高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼橡胶。
而且，所述高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料成型后上下表面分别附着凯夫拉和离型纸。所述高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料的厚度2-3mm，凯夫拉的厚度0.08-0.1mm。
本发明的有益效果：
(1)本发明高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料的碳纳米管包覆陶瓷粉末，表面均匀分散着导电碳纳米管使得陶瓷颗粒具有导电特性。当汽车表面产生静电时碳纳米管包覆陶瓷粉末将压电电荷进行传递耗散，电能和热能转换，从而消除车内的静电。
(2)本发明高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，通过填充一定量的碳纳米管包覆陶瓷粉末，使得阻尼材料的阻尼系数提高，从而使提升橡胶的减振效果。
(3)本发明高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料内添加高细度的聚四氟乙烯粉使得材料本身阻燃效果俱佳。聚四氟乙烯是具有耐高温极难燃烧的特性，能够有效降低阻燃剂的添加量，作为阻尼材料中的优异阻燃剂。
(4)本发明高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料在受到外力振动弯曲变形时，迫使得复合阻尼层材料发生剪切变形，机械能转化为热能散发到空气中，具有较好的减震降噪效果。阻尼材料本身的质量和刚度有较小的改变，同时又有较高的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料束阻尼片的结构图。其中1束缚层、2阻尼层、3离型层。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：
实施例1：
高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料的制备
原料包括：溴化丁基橡胶100份、碳黑60份、碳纳米管包覆陶瓷粉末50份、聚四氟乙烯粉5份、聚异丁烯80份、石油树脂60份、轻质碳酸钙180份、环烷油15份。
碳纳米管覆陶瓷粉末制备方法，包括如下步骤：将陶瓷粒子(100份)和硅烷偶联剂KH-550(30份)加入高速搅拌机内，在80℃下高速搅拌进行混合，搅拌15min，然后缓慢加入含有5％环氧树脂和60％碳纳米管的悬浮溶液，持续在85℃加热条件下搅拌15min，搅拌后放入真空干燥箱中干燥，将干燥后的碳纳米管包覆陶瓷粉末待用。
制备高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料的步骤：(1)将溴化丁基橡胶在开炼机上塑化炼胶12min，温度为70℃；(2)将步骤(1)得到的溴化丁基橡胶投入密炼机中，投入碳黑、聚四氟乙烯粉、碳纳米管包覆陶瓷粉末、轻质碳酸钙，在70℃下混炼10min，再加入石油树脂、聚异丁烯、环烷油，混炼15min，出料得到高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料。最后将高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料放入压片机中在其上下表面附着束缚层凯夫拉和隔离层离型纸。
实施例2：
高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料的制备
原料包括溴化丁基橡胶100份、碳黑40份、碳纳米管包覆陶瓷粉末10份、聚四氟乙烯粉2份、聚异丁烯50份、石油树脂1份、轻质碳酸钙150份、环烷油6份。
碳纳米管覆陶瓷粉末制备方法，包括如下步骤：将陶瓷粒子(100份)和硅烷偶联剂KH-550(30份)加入高速搅拌机内，在100℃下高速搅拌进行混合，搅拌20min，然后缓慢加入含有5％环氧树脂和60％碳纳米管的悬浮溶液，持续在95℃加热条件下搅拌20min，搅拌后放入真空干燥箱中干燥，将干燥后的碳纳米管包覆陶瓷粉末待用。
制备高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料的步骤：(1)将溴化丁基橡胶在开炼机上塑化炼胶12min，温度为60℃；(2)将步骤(1)得到的溴化丁基橡胶投入密炼机中，投入碳黑、聚四氟乙烯粉、碳纳米管包覆陶瓷粉末、轻质碳酸钙，在60℃下混炼10min，再加入石油树脂、聚异丁烯、环烷油，混炼15min，出料得到高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料。最后将高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料放入压片机中在其上下表面附着束缚层凯夫拉和隔离层离型纸。
实施例3：
高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料的制备
原料包括溴化丁基橡胶100份、碳黑50份、碳纳米管包覆陶瓷粉末20份、聚四氟乙烯粉3份、聚异丁烯60份、石油树脂55份、轻质碳酸钙165份、环烷油8份。
将陶瓷粒子(100份)和硅烷偶联剂KH-550(30份)加入高速搅拌机内，在95℃下高速搅拌进行混合，搅拌17min，然后缓慢加入含有5％环氧树脂和60％碳纳米管的悬浮溶液，持续在91℃加热条件下搅拌18min，搅拌后放入真空干燥箱中干燥，将干燥后的碳纳米管包覆陶瓷粉末待用。
制备高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料的步骤：(1)将溴化丁基橡胶在开炼机上塑化炼胶12min，温度为65℃；(2)将步骤(1)得到的溴化丁基橡胶投入密炼机中，投入碳黑、聚四氟乙烯粉、碳纳米管包覆陶瓷粉末、轻质碳酸钙，在65℃下混炼10min，再加入石油树脂、聚异丁烯、环烷油，混炼15min，出料得到高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料。最后将高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料放入压片机中在其上下表面附着束缚层凯夫拉和隔离层离型纸。
对比普通丁基橡胶阻尼材料的制备
原料包括有溴化丁基橡胶100份、碳黑60份、聚异丁烯80份、石油树脂60份、轻质碳酸钙180份、环烷油15份。
制作方法参照实施例1中制备高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料的方法。
性能测试：
阻尼性能测试：采用美国TA公司生产的DMA动态机械分析仪进行分析,温度设定范围：0～40℃
阻燃性测试：采用GB8410-2006测试实施例和对比例橡胶材料的阻燃等级。采用标准GB/T 10707-2008测定橡胶的氧指数，采用标准DIN5510-2:2009测定橡胶的防火等级
静电测试：采用ISO10605标准测试实施例和对比例橡胶材料的静电效果。
剥离强度测试：采用GB/T15254-2014标准测试实施例和对比例橡胶材料的剥离强度。
将上述实施例1-3高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料和对比例普通丁基橡胶阻尼材料制备的性能进行测定，各项性能测试结果如下表
表1
测试项目 实施例1 实施例2 实施例3 对比实例
阻尼系数(25℃) 0.29 0.27 0.3 0.2
燃烧等级 A-0 A-0 A-0 B
极限氧指数 40 43 42 33
防火等级 S4 S4 S4 S2
90°剥离强度 95N/25mm 92N/25mm 93N/25mm 75N/25mm
静电 无静电 无静电 无静电 有微弱电流

Claims (10)

1.一种高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：包括如下重量份数的原料：
溴化丁基橡胶100份、
碳黑40-60份、
碳纳米管包覆陶瓷粉末10-50份、
聚四氟乙烯粉2-5份、
聚异丁烯50-80份、
石油树脂1-6份、
轻质碳酸钙150-180份、
环烷油6-15份。
2.根据权利要求1所述的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述碳黑为高导电炭黑。
3.根据权利要求1所述的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯粉目数为1000～1500目。
4.根据权利要求1所述的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述聚异丁烯的分子量为1000-3000之间。
5.根据权利要求1所述的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述石油树脂为EScorez 1204、EScorez 1304、萜烯树脂的一种或两种的组合。
6.根据权利要求1所述的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述碳纳米管包覆陶瓷粉末的粒径范围是300μm-400μm。
7.根据权利要求1所述的高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述碳纳米管覆陶瓷粉末制备方法为：将陶瓷粒子90～100份和20～30份硅烷偶联剂KH-550加入高速搅拌机内，在80-100℃下高速搅拌进行混合，搅拌15～20min，然后缓慢加入含有5％环氧树脂和60％碳纳米管的悬浮溶液，持续在85～95℃加热条件下搅拌15～20min，搅拌后放入真空干燥箱中干燥，将干燥后的碳纳米管包覆陶瓷粉末待用。
8.根据权利要求1～7任一权利要求所述的高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：包括如下步骤：(1)将溴化丁基橡胶在开炼机上塑化炼胶10-15min，温度为60-70℃；(2)将步骤(1)得到的溴化丁基橡胶投入密炼机中，投入碳黑、聚四氟乙烯粉、碳纳米管包覆陶瓷粉末、轻质碳酸钙，在60℃下混炼10min，再加入石油树脂、聚异丁烯、环烷油，混炼15min，出料得到高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼橡胶。
9.根据权利要求1～7任一权利要求所述的高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述高阻燃除静电型丁基橡胶复合阻尼材料成型后上下表面分别附着凯夫拉和离型纸。
10.根据权利要求9所述的高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料，其特征在于：所述高阻燃导电型丁基橡胶复合阻尼材料的厚度2-3mm，凯夫拉的厚度0.08-0.1mm。
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