CN115340730B - 一种环保型阻尼复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环保型阻尼复合材料，包括主体橡胶、阻尼补强剂、云母粉、蛭石粉、陶土、无机填料、增塑剂、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺，主体橡胶为丁基橡胶和氯化丁基橡胶中的一种或两种混合物，阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，制备方法包括步骤一、异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素的制备，步骤二、改性木质素的制备，步骤三、阻尼补强剂的制备，步骤四、阻尼胶的制备，步骤五、制得环保阻尼复合材料；本发明采用植物界中木质素改性丁腈橡胶来增强丁基橡胶的阻尼特性，再通过混合蛭石粉、云母粉、陶土提高丁基橡胶、氯化丁基胶为主体的材料的阻尼性能，使阻尼材料具备环保无致癌物、阻燃、宽温域下高阻尼的特性，值得推广。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼材料技术领域，尤其涉及一种环保型阻尼复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，特别是新能源汽车的兴起，汽车轻量化越来越被汽车主机厂关注，汽车的NVH问题成为整个汽车业各大整车制造企业和零部件企业关注的问题之一，其中NVH是指噪声、振动与声振粗糙度，目前大部分汽车的故障问题都是和车辆的NVH问题有关系因此解决NVH问题成为汽车发展新的关键环节；
解决NVH的一种手段为提高汽车中轻量化材料的阻尼性能，对整车可起到吸声、隔振和减振效果，而材料的阻尼性能即是材料利用自身的阻尼特性消耗机械振动能的能力，单一材料的阻尼性能的阻尼因子基本都在0.01-0.1之间，无法满足汽车NVH对阻尼效果的要求，需通过对材料的改性、复合等技术手段提高材料的阻尼特性；
现有技术中阻尼材料分为沥青或沥青改性阻尼材料、聚氨酯类阻尼材料和橡胶类阻尼材料，沥青或沥青改性阻尼材料具有较好的阻尼特性，但含有一定有害物质，当汽车处于夏季高温环境下，沥青中的苯和吡啶等致癌性物质仍会挥发至密闭车体中；聚氨酯类阻尼材料没有考虑到汽车振动具有多种频率振动，应用在汽车领域具有一定局限性；橡胶类阻尼材料生产工艺上将橡胶和金属层两种不同材质铺贴在一起较复杂，且因为含有金属层，对橡胶阻尼材料的回收造成影响不利于环保，因此，本发明提出一种环保型阻尼复合材料及其制备方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种环保型阻尼复合材料及其制备方法，该环保型阻尼复合材料及其制备方法采用植物界中木质素改性丁腈橡胶来增强丁基橡胶的阻尼特性，再通过混合一定比例的蛭石粉、云母粉、陶土提高丁基橡胶、氯化丁基胶为主体的材料的阻尼性能，同时经过本发明的制备方法制出的阻尼材料具备环保无致癌物、阻燃和宽温域下高阻尼的特性。
为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种环保型阻尼复合材料及其制备方法，包括主体橡胶、阻尼补强剂、云母粉、蛭石粉、陶土、无机填料、增塑剂、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺，所述主体橡胶为丁基橡胶和氯化丁基橡胶中的一种或两种混合物，所述阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，所述云母粉由云母片研磨制成，所述无机填料为轻质碳酸钙，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述阻燃剂为氢氧化铝。
进一步改进在于：由丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、云母粉、轻质碳酸钙、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为20:15:30:10:5:15:3:2混合制备而成。
进一步改进在于：由氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、蛭石粉、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为25:10:20:15:10:5:10:3:2混合制备而成。
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进一步改进在于：由丁基橡胶、氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、蛭石粉、云母粉、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为15:10:15:10:5:20:5:5:5:3:2混合制备而成。
一种环保型阻尼复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比2-3.5:1比例加入到甲苯溶剂中进行加热搅拌，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比2-4:1比例加入到DMF有机溶液中加热搅拌进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比2-4:1-3的比例进行加热搅拌，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂；
步骤四、将木质素改性丁腈橡胶、云母粉、蛭石粉、陶土、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝和聚异丁烯投入密炼机中，在130℃进行均匀密炼制得一段阻尼胶；
步骤五、将95份冷却后的阻尼胶与3份环氧固化剂和2份硫磺投入密炼机中，在低于50℃条件下进行均匀密炼搅拌，制得环保阻尼复合材料。
进一步改进在于：所述步骤一中加热搅拌条件为80-90℃搅拌4-8小时，所述步骤二中加热搅拌条件为50-60℃搅拌1.5-3小时，所述步骤三中加热搅拌条件为120-130℃搅拌3-4小时。
本发明的有益效果为：本发明采用植物界中木质素改性丁腈橡胶来增强丁基橡胶的阻尼特性，再通过混合一定比例的蛭石粉、云母粉、陶土提高丁基橡胶、氯化丁基胶为主体的材料的阻尼性能，同时经过本发明的制备方法制出的阻尼材料具备环保无致癌物、阻燃、宽温域下高阻尼的特性，值得推广。
附图说明
图1为本发明制备方法流程图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
根据图1所示，本实施例提供了一种环保型阻尼复合材料，包括主体橡胶、阻尼补强剂、云母粉、无机填料、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺，所述主体橡胶为丁基橡胶，所述阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，所述云母粉由云母片研磨制成，所述无机填料为轻质碳酸钙，所述阻燃剂为氢氧化铝。
环保型阻尼复合材料由丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、云母粉、轻质碳酸钙、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为20:15:30:10:5:15:3:2混合制备而成。
一种环保型阻尼复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比2:1比例加入到甲苯溶剂中在80℃温度条件下加热搅拌8小时，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比3:1比例加入到DMF有机溶液中在50℃温度条件下加热搅拌3小时进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比3:2的比例在130℃温度条件下加热搅拌3小时，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂；
步骤四、将20份丁基橡胶、15份木质素改性丁腈橡胶、30份云母粉、10份轻质碳酸钙、5份氢氧化铝和15份聚异丁烯投入密炼机中，在130℃进行均匀密炼制得一段阻尼胶；
步骤五、将95份冷却后的阻尼胶与3份环氧固化剂和2份硫磺投入密炼机中，在低于50℃条件下进行均匀密炼搅拌，制得环保阻尼复合材料。
实施例2
本实施例提供了一种环保型阻尼复合材料，包括主体橡胶、阻尼补强剂、蛭石粉、无机填料、增塑剂、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺，所述主体橡胶为氯化丁基橡胶，所述阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，所述无机填料为轻质碳酸钙，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述阻燃剂为氢氧化铝。
环保型阻尼复合材料由氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、蛭石粉、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为25:10:20:15:10:5:10:3:2混合制备而成。
一种环保型阻尼复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比2.5:1比例加入到甲苯溶剂中在90℃温度条件下加热搅拌6小时，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比4:1比例加入到DMF有机溶液中在55℃温度条件下加热搅拌2小时进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比4:3的比例在120℃温度条件下加热搅拌4小时，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂；
步骤四、将25份氯化丁基橡胶、10份木质素改性丁腈橡胶、20份蛭石粉、15份轻质碳酸钙、10份邻苯二甲酸二辛酯、5份氢氧化铝和10份聚异丁烯投入密炼机中，在130℃进行均匀密炼制得一段阻尼胶；
步骤五、将95份冷却后的阻尼胶与3份环氧固化剂和2份硫磺投入密炼机中，在低于50℃条件下进行均匀密炼搅拌，制得环保阻尼复合材料。
实施例3
本实施例提供了一种环保型阻尼复合材料，包括主体橡胶、阻尼补强剂、陶土、无机填料、增塑剂、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺，所述主体橡胶为丁基橡胶和氯化丁基橡胶，所述阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，所述无机填料为轻质碳酸钙，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述阻燃剂为氢氧化铝。
环保型阻尼复合材料由丁基橡胶、氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、陶土、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为15:10:15:15:20:5:5:5:3:2混合制备而成。
一种环保型阻尼复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比3.5:1比例加入到甲苯溶剂中在90℃温度条件下加热搅拌4小时，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比2:1比例加入到DMF有机溶液中在60℃温度条件下加热搅拌1.5小时进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比2:1的比例在120℃温度条件下加热搅拌4小时，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂；
步骤四、将15份丁基橡胶、10份氯化丁基橡胶、15份木质素改性丁腈橡胶、15份陶土、20份轻质碳酸钙、5份邻苯二甲酸二辛酯、5份氢氧化铝和5份聚异丁烯投入密炼机中，在130℃进行均匀密炼制得一段阻尼胶；
步骤五、将95份冷却后的阻尼胶与3份环氧固化剂和2份硫磺投入密炼机中，在低于50℃条件下进行均匀密炼搅拌，制得环保阻尼复合材料。
实施例4
本实施例提供了一种环保型阻尼复合材料，包括主体橡胶、阻尼补强剂、蛭石粉、云母粉、无机填料、增塑剂、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺，所述主体橡胶为丁基橡胶和氯化丁基橡胶，所述阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，所述云母粉由云母片研磨制成，所述无机填料为轻质碳酸钙，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述阻燃剂为氢氧化铝。
环保型阻尼复合材料由丁基橡胶、氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、蛭石粉、云母粉、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为15:10:15:10:5:20:5:5:5:3:2混合制备而成。
一种环保型阻尼复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比3.5:1比例加入到甲苯溶剂中在90℃温度条件下加热搅拌4小时，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比2:1比例加入到DMF有机溶液中在60℃温度条件下加热搅拌1.5小时进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比2:1的比例在120℃温度条件下加热搅拌4小时，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂；
步骤四、将15份丁基橡胶、10份氯化丁基橡胶、15份木质素改性丁腈橡胶、10份蛭石粉、5份云母粉、20份轻质碳酸钙、5份邻苯二甲酸二辛酯、5份氢氧化铝和5份聚异丁烯投入密炼机中，在130℃进行均匀密炼制得一段阻尼胶；
步骤五、将95份冷却后的阻尼胶与3份环氧固化剂和2份硫磺投入密炼机中，在低于50℃条件下进行均匀密炼搅拌，制得环保阻尼复合材料。
根据以上实施例1-实施例4制得的环保阻尼复合材料，按照一定规格尺寸进行压片，测试不同温度下的阻尼系数如下表1所示。
表1不同温度下实施例阻尼因子
通过表中可看出在经过140-200℃烘烤10-20分钟制成的复合阻尼材料在不同温度下，合材料的阻尼因子均大于0.3，具有良好的宽温域高阻尼特性。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种环保型阻尼复合材料，其特征在于：包括主体橡胶、阻尼补强剂、无机填料、增塑剂、阻燃剂、聚异丁烯、环氧固化剂、硫磺及云母粉、蛭石粉、陶土中的一种或云母粉和蛭石粉两种混合体，所述主体橡胶为丁基橡胶和氯化丁基橡胶中的一种或两种混合物，所述阻尼补强剂由木质素改性丁腈橡胶制成，所述云母粉由云母片研磨制成，所述无机填料为轻质碳酸钙，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，所述阻燃剂为氢氧化铝；
所述阻尼补强剂具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比2-3.5:1比例加入到甲苯溶剂中进行加热搅拌，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比2-4:1比例加入到DMF有机溶液中加热搅拌进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比2-4:1-3的比例进行加热搅拌，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂。
2.根据权利要求1所述的一种环保型阻尼复合材料，其特征在于：由丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、云母粉、轻质碳酸钙、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为20:15:30:10:5:15:3:2混合制备而成。
3.根据权利要求1所述的一种环保型阻尼复合材料，其特征在于：由氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、蛭石粉、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为25:10:20:15:10:5:10:3:2混合制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种环保型阻尼复合材料，其特征在于：由丁基橡胶、氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、陶土、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为15:10:15:15:20:5:5:5:3:2混合制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种环保型阻尼复合材料，其特征在于：由丁基橡胶、氯化丁基橡胶、木质素改性丁腈橡胶、蛭石粉、云母粉、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯、环氧固化剂和硫磺按份量比为15:10:15:10:5:20:5:5:5:3:2混合制备而成。
6.根据权利要求1所述的一种环保型阻尼复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、将紫丁香基木质素与异佛尔酮二异氰酸酯按照质量比2-3.5:1比例加入到甲苯溶剂中进行加热搅拌，得到异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素；
步骤二、将异氟尔酮二异氰酸酯化的紫丁香木质素与4-氧代-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶按照质量比2-4:1比例加入到DMF有机溶液中加热搅拌进行亲核加成反应，反应结束后进行过滤、洗涤和干燥得到改性木质素；
步骤三、将改性木质素与液体丁腈橡胶按照重量比2-4:1-3的比例进行加热搅拌，得到木质素改性丁腈橡胶，即阻尼补强剂；
步骤四、将主体橡胶、木质素改性丁腈橡胶、轻质碳酸钙、邻苯二甲酸二辛酯、氢氧化铝、聚异丁烯和及云母粉、蛭石粉、陶土中的一种或云母粉和蛭石粉两种混合体投入密炼机中，在130℃进行均匀密炼制得一段阻尼胶；
步骤五、将95份冷却后的阻尼胶与3份环氧固化剂和2份硫磺投入密炼机中，在低于50℃条件下进行均匀密炼搅拌，制得环保阻尼复合材料。
7.根据权利要求6所述的一种环保型阻尼复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中加热搅拌条件为80-90℃搅拌4-8小时，所述步骤二中加热搅拌条件为50-60℃搅拌1.5-3小时，所述步骤三中加热搅拌条件为120-130℃搅拌3-4小时。
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