CN110746733A - 一种无卤无硫的tpe阻尼材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及TPE技术领域，具体涉及一种无卤无硫的TPE阻尼材料及其制备方法，包括如下重量份的原料：TPE100份、阻尼填料30‑40份、无卤阻燃剂10‑14份、抑烟剂6‑8份、润滑剂2‑4份、抗氧化剂0.5‑1.5份。本发明采用了TPE中加入具有阻尼作用的阻尼填料，使TPE材料具有良好的阻尼性能，可以将材料震动的动能转换为热能，减少震动，降低噪音。此外，本发明采用的是无需硫化的TPE热塑性弹性体，并且加入的是无卤阻燃剂，TPE材料无卤无硫，安全性较佳。

Description

一种无卤无硫的TPE阻尼材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及TPE技术领域，具体涉及一种无卤无硫的TPE阻尼材料及其制备方法。
背景技术
阻尼材料是指在使用温度下具有较高的阻尼因子(tanδ0.1以上)，对震动和噪音具有显著降低作用的材料，比如IIR，NBR，PIB、沥青以及一些其它的聚合物。这些材料可以将材料震动的动能转换为热能，减少震动，降低噪音。损耗因子是指聚合物在一定温度下和一定频率下的损耗模量与弹性模量的比值，表征聚合物在一定的震动下有动能转变为损耗热能的部分。
在汽车技术领域中，沥青阻尼片是以往常见的。沥青阻尼片贴在车身内表面，作为一种粘弹性材料，紧贴着车身的钢板壁上，主要是为了起到减少噪声、减少震动的作用，也就是说起到阻尼作用。但是沥青阻尼片容易是汽车内有毒成分超标，对人体的安全隐患较大。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种无卤无硫的TPE阻尼材料及其制备方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种无卤无硫的TPE阻尼材料，包括如下重量份的原料：
本发明采用了TPE中加入具有阻尼作用的阻尼填料，使TPE材料具有良好的阻尼性能，可以将材料震动的动能转换为热能，减少震动，降低噪音。此外，本发明采用的是无需硫化的TPE热塑性弹性体，并且加入的是无卤阻燃剂，TPE材料无卤无硫，安全性较佳。
其中，所述TPE为KRATON G1633E，该型号的SEBS具有较好的抗氧化性和耐候性，可以提高TPE材料的耐用性。
其中，所述阻尼填料为漂珠、碳酸钙、片状石墨、云母片和氧化锌晶须中的至少一种。
上述填料主要通过填料相和基体相之间的外摩擦实现能量的转换，而像漂珠此类的多孔材料还具有自身的内摩擦作用，利用空气的粘滞性实现能量的转换。
优选地，本发明的阻尼填料通过如下步骤制得：
(1)二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇进行混合，得到混合溶液，其中异氰酸基和羟基的摩尔比为1.1-1.2:1；
(2)然后往混合液加入催化剂，升温至70-80℃反应3-6h，得到聚氨酯预聚物，其中，所述催化剂的加入量为混合液的0.05-0.1wt％；
(3)往所述聚氨酯预聚物中加入扩链剂和漂珠，在40-60℃的温度下搅拌1-2h，得到纺丝液，其中，所述扩链剂的加入量为聚氨酯预聚物的2-4wt％，所述漂珠的加入量为聚氨酯预聚物的10-15wt％；
(4)将所述纺丝液进行静电纺丝，即得到所述阻尼填料，其中喷丝头到接收板的距离为20-30cm，接收温度为120-140℃，纺丝电压为20-40kv。
本发明通过静电纺丝技术，使聚氨酯包覆漂珠形成纤维材料，单丝旦数为15-25D。本发明优选的阻尼填料自带纤维网络结构，加入TPE中，声能可以引起聚氨酯骨架的震荡，使得在骨架上的漂珠发生共振起到吸收声能的作用，阻尼作用较单一的阻尼填料更强。
其中，所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种。聚磷酸铵的迁移性较为明显，但对于阻燃性的提升是优于氢氧化铝和氢氧化镁的，具体阻燃剂的使用可依据所需的物性而制定。
其中，所述抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌和锡酸锌中的至少一种。
其中，所述润滑剂为滑石粉、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚乙烯蜡中的至少一种。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的至少一种。
如上所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料的制备方法，包括如下步骤：将各原料混合均匀后投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得到所述的无卤无硫的TPE阻尼材料。
本发明的有益效果在于：本发明采用了TPE中加入具有阻尼作用的阻尼填料，使TPE材料具有良好的阻尼性能，可以将材料震动的动能转换为热能，减少震动，降低噪音。此外，本发明采用的是无需硫化的TPE热塑性弹性体，并且加入的是无卤阻燃剂，TPE材料无卤无硫，安全性较佳。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种无卤无硫的TPE阻尼材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002214985270000031
Figure BDA0002214985270000041
其中，所述TPE为KRATON G1633E。
其中，所述阻尼填料为碳酸钙。
其中，所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵。
其中，所述抑烟剂为三氧化钼。
其中，所述润滑剂为滑石粉。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1010。
实施例2
一种无卤无硫的TPE阻尼材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002214985270000042
其中，所述TPE为KRATON G1633E。
其中，所述阻尼填料为片状石墨。
其中，所述无卤阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁按重量比1:1组成的混合物。
其中，所述抑烟剂为锡酸锌。
其中，所述润滑剂为聚乙烯蜡。
其中，所述抗氧化剂为抗氧剂1076。
实施例3
一种无卤无硫的TPE阻尼材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002214985270000051
其中，所述TPE为KRATON G1633E。
阻尼填料通过如下步骤制得：
(1)二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇进行混合，得到混合溶液，其中异氰酸基和羟基的摩尔比为1.1:1；
(2)然后往混合液加入催化剂，升温至75℃反应4.5h，得到聚氨酯预聚物，其中，所述催化剂的加入量为混合液的0.07wt％；
(3)往所述聚氨酯预聚物中加入扩链剂和漂珠，在50℃的温度下搅拌1.5h，得到纺丝液，其中，所述扩链剂的加入量为聚氨酯预聚物的3wt％，所述漂珠的加入量为聚氨酯预聚物的12.5wt％；
(4)将所述纺丝液进行静电纺丝，即得到所述阻尼填料，其中喷丝头到接收板的距离为25cm，接收温度为130℃，纺丝电压为30kv。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述扩链剂由乙二醇和乙二胺按重量比2:1的比例组成。
其中，所述无卤阻燃剂为氢氧化铝。
其中，所述抑烟剂为三氧化钼。
其中，所述润滑剂为由硬脂酸钙和硬脂酸锌按重量比1:1的比例组成。
其中，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168按重量比1:1的比例组成。
实施例4
本实施例与实施例3的不同之处在于：
所述阻尼填料为漂珠。
实施例5
本实施例与实施例3的不同之处在于：
阻尼填料通过如下步骤制得：
(1)二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇进行混合，得到混合溶液，其中异氰酸基和羟基的摩尔比为1.1:1；
(2)然后往混合液加入催化剂，升温至75℃反应4.5h，得到聚氨酯预聚物，其中，所述催化剂的加入量为混合液的0.07wt％；
(3)往所述聚氨酯预聚物中加入扩链剂和碳酸钙，在50℃的温度下搅拌1.5h，得到纺丝液，其中，所述扩链剂的加入量为聚氨酯预聚物的3wt％，所述碳酸钙的加入量为聚氨酯预聚物的12.5wt％；
(4)将所述纺丝液进行静电纺丝，即得到所述阻尼填料，其中喷丝头到接收板的距离为25cm，接收温度为130℃，纺丝电压为30kv。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述扩链剂由乙二醇和乙二胺按重量比2:1的比例组成。
对比例1
本对比例与实施例3的区别在于：
所述阻尼填料用等重量的聚氨酯纤维替代，所述聚氨酯纤维通过如下步骤制得：
(1)二苯基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇进行混合，得到混合溶液，其中异氰酸基和羟基的摩尔比为1.1:1；
(2)然后往混合液加入催化剂，升温至75℃反应4.5h，得到聚氨酯预聚物，其中，所述催化剂的加入量为混合液的0.07wt％；
(3)往所述聚氨酯预聚物中加入扩链剂，在50℃的温度下搅拌1.5h，得到纺丝液，其中，所述扩链剂的加入量为聚氨酯预聚物的3wt％；
(4)将所述纺丝液进行静电纺丝，即得到所述聚氨酯纤维，其中喷丝头到接收板的距离为25cm，接收温度为130℃，纺丝电压为30kv。
其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，所述扩链剂由乙二醇和乙二胺按重量比2:1的比例组成。
实施例1-5和对比例1的TPE阻尼材料的制备方法包括如下步骤：将各原料混合均匀后投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得到所述TPE阻尼材料，双螺杆挤出机的各区工作温度依次为一区温度160℃，二区温度170℃，三区温度190℃、四区温度180℃，五区温度160℃。
本发明对实施例3-5和对比例1的TPE阻尼材料进行性能测试，其中拉伸强度、断裂伸长率和100％定伸应力的测试方法依据ASTM D-412，最大阻尼因子和tanδ＞0.3的温域的测试方法为：采用DMA242C型动态力学分析仪对其进行动态力学测试分析，测试条件为：拉伸模式，扫描温度范围-100-120℃，升温速率3℃/min，测试频率10Hz。在10Hz下DMA测试所得最大阻尼因子(tanδmax)、tanδ＞0.3的温域，测试结果如下表：
Figure BDA0002214985270000071
由上表可知，聚氨酯纤维对TPE材料的力学性能是提升显著的，但单独的聚氨酯纤维与TPE均属于弹性体，因此聚氨酯纤维对TPE材料的阻尼性能提升不大；而从实施例4可以看出，单独的漂珠即可改善TPE材料的阻尼性能，但提升程度不如聚氨酯包覆漂珠形成纤维材料，并且聚氨酯包覆漂珠形成纤维材料对TPE力学性能的提升也比单独的漂珠更显著。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：
Figure FDA0002214985260000011
2.根据权利要求1所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：所述TPE为KRATONG1633E。
3.根据权利要求1所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：所述阻尼填料为漂珠、碳酸钙、片状石墨、云母片和氧化锌晶须中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：所述无卤阻燃剂为聚磷酸铵、氢氧化铝和氢氧化镁中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：所述抑烟剂为三氧化钼、钼酸锌和锡酸锌中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：所述润滑剂为滑石粉、硬脂酸钙、硬脂酸锌和聚乙烯蜡中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料，其特征在于：所述抗氧化剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的至少一种。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种无卤无硫的TPE阻尼材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将各原料混合均匀后投入至双螺杆挤出机中进行熔融挤出造粒，即得到所述的无卤无硫的TPE阻尼材料。
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