CN115028910A - 一种室温环境下的高阻尼橡胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种室温环境下的高阻尼橡胶及其制备方法，包括如下原料(按质量份计)：丁腈橡胶100份、炭黑20‑50份、2402酚醛树脂10‑70份、氯化石蜡0‑150份、硬脂酸0.5‑3.0份、二水合氯化亚锡1.0‑3.0份，本发明与以往阻尼橡胶配方相比，该橡胶配方中所包含的原材料种类较少，易于加工，可提高生产效率，丁腈橡胶、酚醛树脂和氯化石蜡三者在热力学上相容性很好，不会随时间延长产生结晶或析出，满足长久应用需求，丁腈橡胶、酚醛树脂和氯化石蜡三者可以以任意比例混合，通过改变酚醛树脂与氯化石蜡的配比可以实现对玻璃化转变区域的调控，从而使改材料的阻尼性能在使用温度下达到最优。
Description
技术领域
本发明属于橡胶材料技术领域，具体涉及一种在室温环境下具有良好阻尼性能和力学性能的橡胶及其制备方法。
背景技术
当前，各种机械设备日趋精密、高效和自动化，振动与噪音问题也日益突出。特别是与国防工业密切相关的航天飞行器、运载火箭、卫星、导弹、飞机、舰船、精密仪器等设备在贮存、运输、运行过程中会受到环境影响，产生不同程度的随机振动。随机振动可以引发这些设备结构的多级共振，影响其运行质量及操作精度，缩短使用寿命，危及使用安全。
阻尼材料可以吸收振动能量，将其转化为热能、电能、磁能等其他形式的能量，从而达到减震降噪的目的，在不改变设备原有结构的情况下，应用阻尼材料是最直接、最有效方法。
橡胶等高分子材料具有独特的粘弹性，可产生较大的能量内耗，阻尼效果好，被广泛用作阻尼减震材料。其中，丁腈橡胶(NBR)凭借其优异的阻尼性能以及耐油性、耐热性、耐摩擦性等应用最广。
受玻璃化转变温度影响，单组份丁腈橡胶的高阻尼温域低于室温，且有效阻尼温域普遍较窄，仅为20-30℃，在工程领域的应用存在很大局限性。因此，需要通过多种途径对其进行改性，以满足不同工程领域和应用环境下的使用需求，目前，改善橡胶阻尼性能的方式主要有共混、共聚、添加有机小分子物质等，其中向丁腈橡胶中添加受阻酚的效果较好，但丁腈橡胶与受阻酚不能完全相容，tanδ-T曲线上具有两个阻尼峰，两峰之间峰谷区域的阻尼值较低，且长时间使用后受阻酚易结晶析出，造成材料的阻尼性能下降，为此，提出一种室温环境下的高阻尼橡胶及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种室温环境下的高阻尼橡胶及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种室温环境下的高阻尼橡胶，包括如下原料：丁腈橡胶、炭黑、2402酚醛树脂、氯化石蜡、硬脂酸、二水合氯化亚锡。
本技术方案中进一步优选的：包括如下重量份的原料：丁腈橡胶100份、炭黑20-50份、2402酚醛树脂10-70份、氯化石蜡0-150份、硬脂酸0.5-3.0 份、二水合氯化亚锡1.0-3.0份。
本技术方案中进一步优选的：所述炭黑包括高耐磨炭黑N220和高耐磨炭黑 N330中的任意一种或多种。
本技术方案中进一步优选的：包括如下重量份的原料：丁腈橡胶100份、炭黑35份、2402酚醛树脂40份、氯化石蜡75份、硬脂酸1.5份、二水合氯化亚锡2.0份。
本发明提高了一种室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，包括如下步骤：
S1，将丁腈橡胶在双辊开炼机上塑炼以破胶并包辊，辊轮温度为30-60℃；
S2，加入0.5-3.0份的硬脂酸和20-50份的炭黑，全部吃粉后加入1.0-3.0 份的二水合氯化亚锡；
S3，交替加入0-150份的氯化石蜡和10-70份的酚醛树脂，或将0-150份氯化石蜡与10-70份的酚醛树脂混合后分多次加入，每次添加量1-10份；
S4，加入20-30份的炭黑，混炼均匀后调整辊距，出片；
S5，混炼胶室温环境静置1天后硫化，硫化温度为150-170℃；
S6，硫化完成后自然冷却至室温，脱模便可得到高阻尼橡胶制品。
本技术方案中进一步优选的：所述S6中，采用170℃快速硫化，具体硫化时间根据硫化曲线确定。
本技术方案中进一步优选的：所述丁腈橡胶采用高丙烯腈含量的丁腈橡胶，丙烯腈质量比为41％的NBR 4155。
本技术方案中进一步优选的：所述S3中，氯化石蜡采用为固体粉末CP70 和粘稠液体CP52中的一种或两种。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明与以往阻尼橡胶配方相比，该橡胶配方中所包含的原材料种类较少，易于加工，可提高生产效率。
丁腈橡胶、酚醛树脂和氯化石蜡三者在热力学上相容性很好，不会随时间延长产生结晶或析出，满足长久应用需求。
丁腈橡胶、酚醛树脂和氯化石蜡三者可以以任意比例混合，通过改变酚醛树脂与氯化石蜡的配比可以实现对玻璃化转变区域的调控，从而使改材料的阻尼性能在使用温度下达到最优。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图；
图2为测试结果示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了便于理解本发明，下文将结合性能较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于一下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到
实施例1
一种室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，包括如下步骤：
S1，将100份丁腈橡胶在双辊开炼机上塑炼以破胶并包辊，辊轮温度为40℃；
S2，加入0.5份的硬脂酸和20份的炭黑，全部吃粉后加入1.0份的二水合氯化亚锡；
S3，交替加入50份的氯化石蜡和50份的酚醛树脂，或将50份氯化石蜡与 50份的酚醛树脂混合后分多次加入；
S4，加入20份的炭黑，混炼均匀后调整辊距，出片；
S5，混炼胶室温环境静置1天后硫化，硫化温度设置为150℃；
S6，硫化完成后自然冷却至室温，脱模便可得到高阻尼橡胶制品。
以上所述丁腈橡胶采用高丙烯腈含量的丁腈橡胶，如丙烯腈质量为41％的 NBR4155，补强剂炭黑优选高耐磨炭黑，如N220、N330等，可选择一种或几种混合。氯化石蜡的分子量受氯含量的影响，CP70为固体粉末，CP52为粘稠液体，两者分别使玻璃化转变温度向高温和低温方向偏移，可根据实际使用温度选择氯化石蜡的种类。
实施例2
室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，包括如下步骤：
S1，将100份丁腈橡胶在双辊开炼机上塑炼以破胶并包辊，辊轮温度为50℃；
S2，加入1.5份的硬脂酸和35份的炭黑，全部吃粉后加入2.0份的二水合氯化亚锡；
S3，交替加入100份的氯化石蜡和50份的酚醛树脂，或将100份氯化石蜡与50份的酚醛树脂混合后分多次加入，；
S4，加入25份的炭黑，混炼均匀后调整辊距，出片；
S5，混炼胶室温环境静置1天后硫化，硫化温度设置为170℃；
S6，硫化完成后自然冷却至室温，脱模便可得到高阻尼橡胶制品。
以上所述丁腈橡胶采用高丙烯腈含量的丁腈橡胶，如丙烯腈质量为41％的 NBR4155，补强剂炭黑优选高耐磨炭黑，如N220、N330等，可选择一种或几种混合。氯化石蜡的分子量受氯含量的影响，CP70为固体粉末，CP52为粘稠液体，两者分别使玻璃化转变温度向高温和低温方向偏移，可根据实际使用温度选择氯化石蜡的种类。
对比例一：
丁腈橡胶100份
炭黑20份
2402酚醛树脂30份
硬脂酸1.0份
二水合氯化亚锡1.5份
对比例二：
丁腈橡胶100份
炭黑20份
2402酚醛树脂50份
硬脂酸1.0份
二水合氯化亚锡1.5份；
混炼方法与前面部分相同，在150℃下硫化得到阻尼橡胶。
利用动态热机械分析仪(DMA)测试上述阻尼橡胶的动态力学性能，试样大小为20mm×6mm×2mm(长×宽×厚)，采用拉伸模式，测试频率为10Hz，测试温域为-60℃～80℃，升温速率3K/min。
测试结果如说明书附图2所示：
从说明书附图2可以看出，酚醛树脂含量越多，阻尼橡胶的玻璃化转变温度越高，实施例中，氯化石蜡52的加入使橡胶的阻尼损耗峰最大值显著增加，高阻尼温域也明显拓宽，并且氯化石蜡52能使阻尼橡胶的玻璃化转变区域向低温方向偏移。因此，本发明的阻尼橡胶在室温环境下具有优异的阻尼性能，并且可通过调整氯化石蜡和酚醛树脂添加量对高阻尼温域实现较为精准的调控，从而满足不同场景的应用需求。
综上所述，与以往阻尼橡胶配方相比，该橡胶配方中所包含的原材料种类较少，易于加工，可提高生产效率。
丁腈橡胶、酚醛树脂和氯化石蜡三者在热力学上相容性很好，不会随时间延长产生结晶或析出，满足长久应用需求。
丁腈橡胶、酚醛树脂和氯化石蜡三者可以以任意比例混合，通过改变酚醛树脂与氯化石蜡的配比可以实现对玻璃化转变区域的调控，从而使改材料的阻尼性能在使用温度下达到最优。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种室温环境下的高阻尼橡胶，其特征在于，包括如下原料：丁腈橡胶、炭黑、2402酚醛树脂、氯化石蜡、硬脂酸、二水合氯化亚锡。
2.根据权利要求1所述的一种室温环境下的高阻尼橡胶，其特征在于，包括如下重量份的原料：丁腈橡胶100份、炭黑20-50份、2402酚醛树脂10-70份、氯化石蜡0-150份、硬脂酸0.5-3.0份、二水合氯化亚锡1.0-3.0份。
3.根据权利要求1所述的一种室温环境下的高阻尼橡胶，其特征在于：所述炭黑包括高耐磨炭黑N220和高耐磨炭黑N330中的任意一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种室温环境下的高阻尼橡胶，其特征在于，包括如下重量份的原料：丁腈橡胶100份、炭黑35份、2402酚醛树脂40份、氯化石蜡75份、硬脂酸1.5份、二水合氯化亚锡2.0份。
5.一种权利要求书1-4任一项所述的室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将丁腈橡胶在双辊开炼机上塑炼以破胶并包辊，辊轮温度为30-60℃；
S2，加入0.5-3.0份的硬脂酸和20-50份的炭黑，全部吃粉后加入1.0-3.0份的二水合氯化亚锡；
S3，交替加入0-150份的氯化石蜡和10-70份的酚醛树脂，或将0-150份氯化石蜡与10-70份的酚醛树脂混合后分多次加入，每次添加量1-10份；
S4，加入20-30份的炭黑，混炼均匀后调整辊距，出片；
S5，混炼胶室温环境静置1天后硫化，硫化温度为150-170℃。
S6，硫化完成后自然冷却至室温，脱模便可得到高阻尼橡胶制品。
6.根据权利要求5所述的室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，其特征在于：所述S6中，采用170℃快速硫化，具体硫化时间根据硫化曲线确定。
7.根据权利要求5所述的室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，其特征在于：所述丁腈橡胶采用高丙烯腈含量的丁腈橡胶，丙烯腈质量为41％的NBR 4155。
8.根据权利要求5所述的室温环境下的高阻尼橡胶的制备方法，其特征在于：所述S3中，氯化石蜡采用固体粉末CP70和粘稠液体CP52中的一种或两种。
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Application publication date: 20220909 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |