CN110982242A - 一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法 - Google Patents

一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，包括以下重量百分比含量的组分:平均分子量为800的聚乙二醇8～20％；平均分子量为600的聚乙二醇8～20％；聚乙酸乙烯酯2～5％；丙三醇2～5％；六甲基二硅氧烷2～10％；乙烯基硅油2～10％；白炭黑30～76％；上述所有组分的重量百分比之和为100％。本发明还公开了一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液的制备方法。本发明的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法可以保证充液减震橡胶零件在填充本发明的阻尼液后，更为高效地缓冲不同频率的震动。

Description

一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法。
背景技术
由于汽车在行驶证时，受到轮胎同路面规律地摩擦、排气系统震动等的激励，会使得汽车底盘上的不同部位产生不同特定频率的震动(底盘部位零件规格、位置、工况不同，震动频率不同)；同时，汽车发动机活塞往复运动时，也会产生特定频率的震动。此种震动对乘坐舒适性和驾驶安全性都有很大的影响，因此，就需要橡胶减震件消除这些有害的震动。
纯橡胶的减震零件，由于硫化橡胶的特性相对固定，其硫化成品减震所针对的频率很窄，很难宽泛地对各种频率的震动进行调节。因此，针对不同的震动频率，就需要使用充液橡胶减震零件。充液橡胶减震零件，利用其内部流道的不同设计，与特殊配比的填充液体共同作用，可以较好地消除汽车底盘及发动机上特定频率的震动。
但是，目前在充液橡胶减震零件上广泛使用的填充液体，均为小分子液体的配比物，起到阻尼性的频率几乎固定。所以，充液橡胶减震零件设计成针对不同震动频率的时候，主要是对内部液体流道进行修改，以改变零件所针对的震动频率。但由于这些零件尺寸均较小，通过改变充液橡胶减震零件内的流道设计，来改变零件所减震的频率时，会收到很大的限制，针对的频率范围也是相当的狭窄，同时会造成零件结构复杂，成本升高。
为了解决上述难点，我们发明了一种充液橡胶减震零件用的非牛顿流体阻尼液及其制备方法。
该种阻尼液为胀塑性非牛顿流体，即黏度随着剪切速率的增大而增大的流体，也称为剪切增稠流体。该种非牛顿流体阻尼液(胀塑性液体)，完全不同于传统小分子的牛顿流体阻尼液，可以通过不同配比，在不同震动频率下出现不同的胀塑性非牛顿流体的剪切变稠临界点，阻尼液使用不同配比，其开始剪切变稠，黏度增大，阻尼性显著增大的临界频率点不同。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法，可以保证充液减震橡胶零件在填充本发明的阻尼液后，更为高效地缓冲不同频率的震动。
实现上述目的一种技术方案是：一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，包括以下重量百分比含量的组分:
Figure BDA0002340981660000021
上述所有组分的重量百分比之和为100％。
上述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其中，所述平均分子量为800的聚乙二醇和平均分子量为600的聚乙二醇的重量比为1:1。
上述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其中，所述聚乙酸乙烯酯的聚合度为300～600。
上述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其中，所述乙烯基硅油的黏度为30000mpa·s。
上述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其中，所述白炭黑的BET值小于50m2/g。
本发明还提供了一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液的制备方法，包括以下步骤：
S1，将平均分子量为800的聚乙二醇和平均分子量为600的聚乙二醇投入搅拌器中，在搅拌器中的温度为70℃的条件下搅拌60s；随后将聚乙酸乙烯酯和丙三醇依次投入所述搅拌器中，在搅拌器中的温度为80℃的条件下搅拌120s；然后将所得的搅拌液体取出冷却待用；
S2，将六甲基二硅氧烷和乙烯基硅油依次投入真空混合器中，在空混合器中的温度不高于70℃的条件下混合3min，随后将白炭黑加入所述真空混合器，在所述真空混合器中的温度为120℃的条件下混合2h；然后将所述真空混合器中的温度升温至160℃，保持160℃的条件下混合2h；混合完成后，抽真空1h；抽真空结束后，将所得的混合液体取出冷却待用；
S3，将步骤S1所得的搅拌液体和步骤S2所得的混合液体，在室温下搅拌混合至均匀，即可得到非牛顿流体阻尼液。
上述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液的制备方法，步骤S3中，搅拌过程中温度不高于30℃，搅拌混合30min。
采用本发明的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法的技术方案，可以保证充液减震橡胶零件在填充本发明的阻尼液后，更为高效地缓冲不同频率的震动。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面对其具体实施方式进行详细地说明：
一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，包括以下重量百分比含量的组分:
Figure BDA0002340981660000031
上述所有组分的重量百分比之和为100％。
由于小分子填充液为典型的牛顿流体，黏度固定，不能通过配比的改变来针对不同的震动频率进行缓冲。为了解决这一技术难点，本发明创造性的发明了一种胀塑性的非牛顿流体阻尼液体，可以通过调整其配方，来达到消除不同频率震动的效果。
胀塑性非牛顿流体，即黏度随着剪切速率的增大而增大的流动体，也称为剪切增稠流体。可以通过胀塑性非牛顿流体的配方变动，达到改变其剪切增稠临界(频率)点的目的。
聚乙二醇在化妆品工业和制药工业中的应用很广泛，分子量在200～600者常温下是液体，分子量在800为半固体状，平均分子量为800的聚乙二醇称为PEG800；平均分子量为600的聚乙二醇称为PEG600；PEG800和PEG 600用作医药及化妆品的基质，橡胶工业与纺织工业的润滑剂和润湿剂。本申请中，使用PEG800和PEG600进行1：1混合后，将其作为该种胀塑性非牛顿流体阻尼液的分散介质。其有着可操作性强，无毒，分散性好的特点。
聚乙酸乙烯酯，英文缩写为PVAc，是无色黏稠液或淡黄色透明玻璃状颗粒，本专利使用聚合度在300～600的低密度聚乙酸乙烯酯，用于增加该阻尼缓冲液的黏度。
丙三醇，国家标准称为甘油，无色、无臭、味甜，外观呈澄明黏稠液态，是一种有机物。本申请中使用丙三醇作为一种溶剂，同时兼顾调节阻尼液黏性的作用。
六甲基二硅氧烷，无色透明液体，溶于多种溶剂，本申请中使用其同乙烯基硅油反应，生成一定黏度的聚合物，同时，其作为结构化控制剂，可以有效延长该种阻尼液的使用稳定性和储存时间。
乙烯基硅油，是加成型液体硅橡胶、有机硅凝胶等的主要原料，是高聚物的改性剂，此处使用乙烯基硅油，用于提高该阻尼液体可聚合部分的分子量，起到改善阻尼液黏性的作用。乙烯基硅油的黏度为30000mpa·s。
白炭黑，本申请中主要使用气相二氧化硅白炭黑，要求其BET值小于50m2/g，主要作为该非牛顿流体阻尼液的分散相。比表面积BET是单位质量物料所具有的总面积。
本发明创造性地运用了双重非牛顿流体配合技术，既使用了分散相白炭黑和分散介质聚乙二醇组成的无机非牛顿流体，也使用了六甲基二硅氧烷和乙烯基硅油组成的有机高分子非牛顿流体，经过特殊的配比和混合，产生相互协同作用，可以避免类似的单组份非牛顿液体容易失效、适用频率范围窄的缺点，能够完全达到发明要求的缓冲减震的作用。双重非牛顿流体的配合使用，也是本发明不同于其他发明的特点。
Figure BDA0002340981660000051
表1
按照表1的原料配比制备实施例1-2的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液。
实施例中各组分采用市售产品，PEG800和PEG600采用扬子石化巴斯夫/韩国乐天生产的；聚乙酸乙烯酯PVAc采用杜邦生产的；丙三醇采用印尼春金生产的；六甲基二硅氧烷采用道康宁生产的；乙烯基硅油采用道康宁生产的；白炭黑采用赢创德固赛，牌号为Ultrasil 360。
本发明的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，可以通过不同配比，在不同震动频率下出现不同的胀塑性非牛顿流体的剪切变稠临界点，阻尼液使用不同配比，其开始剪切变稠，黏度增大，阻尼性显著增大的临界频率点不同。
本发明充分利用胀塑性非牛顿流体剪切变稠的特性，在其填充进充液橡胶减震零件后，当零件出现需要缓冲消弭的特有震动频率时，该阻尼液的黏度增加，产生黏度随着震动频率增大而增大的现象，阻尼性增加，有效地吸收震动，达到缓冲减震的作用。
实施例1至2中的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，可按以下生产步骤制备：
S1，将平均分子量为800的聚乙二醇和平均分子量为600的聚乙二醇投入搅拌器中，在搅拌器中的温度为70℃的条件下搅拌60s；随后将聚乙酸乙烯酯和丙三醇依次投入搅拌器中，在搅拌器中的温度为80℃的条件下搅拌120s；然后将所得的搅拌液体取出冷却待用；
S2，将六甲基二硅氧烷和乙烯基硅油依次投入真空混合器中，在空混合器中的温度不高于70℃的条件下混合3min，随后将白炭黑加入真空混合器，在真空混合器中的温度为120℃的条件下混合2h；然后将真空混合器中的温度升温至160℃，保持160℃的条件下混合2h；混合完成后，抽真空1h；抽真空结束后，将所得的混合液体取出冷却待用；
S3，将步骤S1所得的搅拌液体和步骤S2所得的混合液体，在室温下搅拌混合，搅拌过程中温度不高于30℃，搅拌混合30min，即可得到非牛顿流体阻尼液。
本发明的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法，可以制备一种特殊的具有剪切增稠效应的胀塑性非牛顿流体溶液，该溶液具有从特定震动频率开始，黏度随震动频率增大而增大的特性。可作为填充阻尼液，用于橡胶充液减震衬套和充液发动机悬置中，具有良好的提高阻尼、缓冲、吸收震动的效果。
本发明的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，充分利用胀塑性非牛顿流体剪切变稠的特性，在其填充进充液橡胶减震零件后，当零件出现需要缓冲消弭的特有震动频率时，该阻尼液的黏度增加，产生黏度随着震动频率增大而增大的现象，阻尼性增加，有效地吸收震动，达到缓冲减震的作用。
综上所述，本发明的充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液及其制备方法，可以保证充液减震橡胶零件在填充本发明的阻尼液后，更为高效地缓冲不同频率的震动。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其特征在于，包括以下重量百分比含量的组分:
Figure FDA0002340981650000011
上述所有组分的重量百分比之和为100％。
2.如权利要求1所述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其特征在于，所述平均分子量为800的聚乙二醇和平均分子量为600的聚乙二醇的重量比为1:1。
3.如权利要求1所述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其特征在于，所述聚乙酸乙烯酯的聚合度为300～600。
4.如权利要求1所述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其特征在于，所述乙烯基硅油的黏度为30000mpa·s。
5.如权利要求1所述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液，其特征在于，所述白炭黑的BET值小于50m2/g。
6.如权利要求1所述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将平均分子量为800的聚乙二醇和平均分子量为600的聚乙二醇投入搅拌器中，在搅拌器中的温度为70℃的条件下搅拌60s；随后将聚乙酸乙烯酯和丙三醇依次投入所述搅拌器中，在搅拌器中的温度为80℃的条件下搅拌120s；然后将所得的搅拌液体取出冷却待用；
S2，将六甲基二硅氧烷和乙烯基硅油依次投入真空混合器中，在空混合器中的温度不高于70℃的条件下混合3min，随后将白炭黑加入所述真空混合器，在所述真空混合器中的温度为120℃的条件下混合2h；然后将所述真空混合器中的温度升温至160℃，保持160℃的条件下混合2h；混合完成后，抽真空1h；抽真空结束后，将所得的混合液体取出冷却待用；
S3，将步骤S1所得的搅拌液体和步骤S2所得的混合液体，在室温下搅拌混合至均匀，即可得到非牛顿流体阻尼液。
7.如权利要求6所述的一种充液橡胶减震零件用非牛顿流体阻尼液的制备方法，其特征在于，步骤S3中，搅拌过程中温度不高于30℃，搅拌混合30min。
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