CN117820736A - 一种纤维框架金属橡胶复合消音板材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及消音板材技术领域，且公开了一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，包括以下步骤：S1、金属基材表面处理：将金属卷材架设在卷材架上，并将金属卷材拉开，并对拉开后厚度为0.15‑0.8(±0.01)mm的金属基材进行表面清洁、表面活性处理后，连续进入下一工序中；S2、涂覆粘合剂：在经过清理后的金属基材表面涂覆酚醛树脂SP类粘合剂，能够使橡胶和金属基材产生化学反应，从而紧密的结合在一起。本发明最终的成品因为加入金属纤维，具有综合力学性能优越，不仅断裂比强度和拉伸比模量较高，而且可耐弯折、韧性良好；具有很好的导电性，能防静电；具有耐高温性能、更优越的耐老化和疲劳性、使用寿命更长，同时具有更好的消音减震性能。
Description
技术领域
本发明涉及消音板材技术领域，更具体的公开了一种纤维框架金属橡胶复合消音板材及其制备方法。
背景技术
金属橡胶复合板材是目前应用于汽车刹车消音领域的主流材料，目前市场上的传统材料都是由橡胶层与金属板复合而成，采用模压硫化或热空气硫化工艺等。传统的金属橡胶复合板材应力松驰率高、抗撕裂性差、扯断强度底、抗压性差，耐磨性、耐老化性能均不理想，附着汽车制造水平的不断提升，对刹车系统的消音减震有了更严苛的要求，同时要求消音材料的使用寿命也越来越长，传统金属橡胶复合板材已经不能满足日益严苛的消音减震需求。
基于此，本申请通过将特种纤维加入橡胶层，在橡胶层内部形成纤维框架结构，可以大大提升金属橡胶复合材料的整体性能，体现在极低的应力松驰率、高抗压性、优秀的橡胶金属粘合性能、优秀的耐磨耐老化性能等等，使其成为一种应用于汽车消音减震领域的全新材料。
发明内容
本发明主要是提供一种纤维框架金属橡胶复合消音板材及其制备方法，能够解决传统的金属橡胶复合板材应力松驰率高、抗撕裂性差、扯断强度底、抗压性差，耐磨性、耐老化性能均不理想的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，更具体的说是一种纤维框架金属橡胶复合消音板材，包括以下组分：橡胶NBR、炭黑填料、无机填料滑石粉、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、硫磺、秋兰姆类、金属纤维丝、氧化锌、对苯二胺类防老剂以及酮胺类防老剂。
更进一步的，所述板材具体包括以下按重量份计的组分：橡胶NBR 100份、炭黑填料20-110份、无机填料滑石粉5-70份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯10-30份、硫磺1-5份、秋兰姆类0.2-1份、金属纤维丝4-20份、氧化锌5-15份、对苯二胺类防老剂1-6份以及酮胺类防老剂2-3份。
更进一步的，所述金属纤维丝由不锈钢纤维和钨纤维组成，其制备过程为：将不锈钢纤维和钨纤维按照2∶(0.5-1)的比例混合，然后将混合纤维在3400-3500℃下进行热熔后，得到混合纤维熔液，然后往混合纤维熔液中加入适量的石墨烯颗粒，在50-80rpm下充分混合均匀后，再将混合均匀后的熔液通过喷丝板的挤压后形成纤维丝束，经过冷却后形成金属纤维丝。
更进一步的，所述金属纤维丝在制备的过程中，加入的石墨烯颗粒的粒径为10-15nm，加入的量为：
其中，mc为石墨烯颗粒的添加量，为需要改善特性i的目标等级，/>为需要改善特性i在混合纤维中的等级，Z为混合纤维中的总特性数，mt为混合纤维量；
在对纤维丝束冷却的时候，在以下冷却速度下进行冷却：
其中，vcool为冷却速度，Tn为纤维丝束当前温度，To为需要降低至的目标温度，vb、vw分别为不锈钢以及钨热处理过程中的冷却速度。
根据本发明的另外一个方面，提供一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，该方法基于以上所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材中的组分实现，具体包括以下步骤：
S1、金属基材表面处理：将金属卷材架设在卷材架上，并将金属卷材拉开，并对拉开后厚度为0.15-0.8(±0.01)mm的金属基材进行清洗、除油、干燥处理后，连续进入下一工序中；
S2、涂覆粘合剂：在经过清理后的金属基材表面涂覆酚醛树脂SP类粘合剂，能够使橡胶和金属基材产生化学反应，从而紧密的结合在一起；
S3、橡胶金属复合：将橡胶、金属纤维丝和除橡胶和金属纤维丝以外的所有填料混合精炼制成混炼胶，然后通过挤出机连续供料通过橡胶贴合机精确胶片厚度，再将制得的胶片与已经涂覆有粘合剂的金属基材进行复合成型，并进行表面光滑平整处理；
S4、硫化处理：采用电加热和天然气加热的方式，精确控制温度的变化，通过分子间作用力结合产生化学反应实现紧密粘合；
S5、表面防粘处理：在橡胶金属复合板材的表面涂覆蜡、硅油、淀粉、石墨形成的混合材料，让硫化后的橡胶金属复合板材表面形成一层高性能膜，从而在表面形成永久防粘层；
S6、卷材成品：经过以上步骤和精细检查后，取卷进行保存。
更进一步的，所述S1中，在对金属基材清洗、除油后，对基材表面是否存在油渍进行检测，具体为：通过灯光照射在金属基材表面，并用高清相机拍摄获取金属基材图像，然后以1cm为分割单元，将金属基材图像分割为L×W个区域，其中，L、W分别为金属基材图像的长度和宽度，并对每个区域进行检测，若：
(Ri+Gi+Bi)>(R+G+B)+μ
则判定金属基材表面的油渍没有清理干净，反之，则判定金属基材表面的油渍清理干净；其中，Ri、Gi、Bi分别为区域i的RGB值，R、G、B分别为正常情况下金属基材的RGB值，μ为根据实际情况设定的范围参数。
更进一步的，所述S2中，采用淋涂、浸涂或者辊涂的方式在金属基材的表面涂覆粘合剂，涂覆厚度为0.025-0.035mm。
更进一步的，所述S3中，在混炼胶的制备过程中，转子轴转速(前/后)为30/24.5rpm，上顶栓0.6-0.7mpa，时间15-20min，混合温度为100-120℃；在通过橡胶贴合机压制胶片的过程中，温度控制在40-60℃，压力为0.2-0.3mpa，然后精确控制产品厚度0.6-1.2(±0.02)mm、1.2(±0.03)mm以上、宽度900(±0.5mm)。
更进一步的，所述S4中，在进行硫化处理的过程中，硫化温度为80-150℃，硫化时间为10-30min。
更进一步的，所述S5中，在橡胶金属复合板材表面形成的永久防粘表层的厚度为0.002-0.005mm。
本发明一种纤维框架金属橡胶复合消音板材及其制备方法的有益效果为：本发明最终的成品因为加入金属纤维，具有综合力学性能优越，不仅断裂比强度和拉伸比模量较高，而且可耐弯折、韧性良好；具有很好的导电性，能防静电；具有耐高温性能、更优越的耐老化和疲劳性、使用寿命更长，同时具有更好的消音减震性能，能够满足目前日益严苛的消音减震需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1为方法流程示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
根据本发明的一个方面，如图1所示，提供了一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，包括以下步骤：
第一步、原材料准备：称取橡胶NBR 100份、炭黑填料50份、无机填料滑石粉20份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯15份、硫磺3份、秋兰姆类0.5份、金属纤维丝17份、氧化锌8份、对苯二胺类防老剂3份以及酮胺类防老剂2份备用。
第二步、金属基材表面处理：将金属卷材架设在卷材架上，并将金属卷材拉开，并对拉开后厚度为0.15-0.8(±0.01)mm的金属基材进行清洗、除油后，通过灯光照射在金属基材表面，并用高清相机拍摄获取金属基材图像，然后以1cm为分割单元，将金属基材图像分割为L×W个区域，其中，L、W分别为金属基材图像的长度和宽度，并对每个区域进行检测，若：
(Ri+Gi+Bi)>(R+G+B)+μ
其中，Ri、Gi、Bi分别为区域i的RGB值，R、G、B分别为正常情况下金属基材的RGB值，μ为根据实际情况设定的范围参数；则判定金属基材表面的油渍没有清理干净，然后清理工序回退，再次对金属基材进行清洗、除油操作，直至将金属基材表面油渍清理干净，反之，则判定金属基材表面的油渍清理干净，然后干燥处理后，连续进入下一工序中。选取的金属基材表面如表1所示。
表1金属基材标准
第三步、涂覆粘合剂：在经过清理后的金属基材表面通过辊涂的方式涂覆厚度为0.025-0.035mm酚醛树脂SP类粘合剂，能够使橡胶和金属基材产生化学反应，从而紧密的结合在一起。
第四步、橡胶金属复合：将橡胶、金属纤维丝和除橡胶和金属纤维丝以外的所有填料在转子轴转速(前/后)为30/24.5rpm，上顶栓0.6-0.7mpa，100-120℃下混合15-20min后精炼制成混炼胶，然后通过挤出机连续供料通过橡胶贴合机精确胶片厚度，温度控制在40-60℃，压力为0.2-0.3mpa，然后精确控制产品厚度0.6-1.2(±0.02)mm、1.2(±0.03)mm以上、宽度900(±0.5mm)，单层、双层胶片与已经涂覆有粘合剂的金属基材进行复合成型，并进行表面光滑平整处理。
第五步、硫化处理：采用电加热和天然气加热的方式，精确控制温度的变化，硫化温度为80-150℃，硫化时间为10-30min，通过分子间作用力结合产生化学反应实现紧密粘合。
第六步、表面防粘处理：在橡胶金属复合板材的表面涂覆蜡、硅油、淀粉、石墨形成的混合材料，让硫化后的橡胶金属复合板材表面形成一层厚度为0.002-0.005mm的高性能膜，从而在表面形成永久防粘层。
第七步、卷材成品：经过以上步骤和精细检查后，取卷进行保存。
在本实施例中，金属纤维丝由不锈钢纤维和钨纤维组成，其制备过程为：将不锈钢纤维和钨纤维按照2∶(0.5-1)的比例混合，然后将混合纤维在3400-3500℃下进行热熔后，得到混合纤维熔液，然后往混合纤维熔液中加入以下量的粒径为10-15nm的石墨烯颗粒：
其中，mc为石墨烯颗粒的添加量，为需要改善特性i的目标等级，/>为需要改善特性i在混合纤维中的等级，Z为混合纤维中的总特性数，mt为混合纤维量；然后在50-80rpm下充分混合均匀后，再将混合均匀后的熔液通过喷丝板的挤压后形成纤维丝束，并在以下冷却速度下进行冷却后形成金属纤维丝：
其中，vcool为冷却速度，Tn为纤维丝束当前温度，To为需要降低至的目标温度，vb、vw分别为不锈钢以及钨热处理过程中的冷却速度。
通过以上步骤所得产品的具体的性能测试结果如下：
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纤维框架金属橡胶复合消音板材，其特征在于，包括以下组分：橡胶NBR、炭黑填料、无机填料滑石粉、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、硫磺、秋兰姆类、金属纤维丝、氧化锌、对苯二胺类防老剂以及酮胺类防老剂。
2.根据权利要求1所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材，其特征在于：所述板材具体包括以下按重量份计的组分：橡胶NBR 100份、炭黑填料20-110份、无机填料滑石粉5-70份、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯10-30份、硫磺1-5份、秋兰姆类0.2-1份、金属纤维丝4-20份、氧化锌5-15份、对苯二胺类防老剂1-6份以及酮胺类防老剂2-3份。
3.根据权利要求1所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材，其特征在于：所述金属纤维丝由不锈钢纤维和钨纤维组成，其制备过程为：将不锈钢纤维和钨纤维按照2∶(0.5-1)的比例混合，然后将混合纤维在3400-3500℃下进行热熔后，得到混合纤维熔液，然后往混合纤维熔液中加入适量的石墨烯颗粒，在50-80rpm下充分混合均匀后，再将混合均匀后的熔液通过喷丝板的挤压后形成纤维丝束，经过冷却后形成金属纤维丝。
4.根据权利要求3所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材，其特征在于：所述金属纤维丝在制备的过程中，加入的石墨烯颗粒的粒径为10-15nm，加入的量为：
其中，mc为石墨烯颗粒的添加量，为需要改善特性i的目标等级，/>为需要改善特性i在混合纤维中的等级，Z为混合纤维中的总特性数，mt为混合纤维量；
在对纤维丝束冷却的时候，在以下冷却速度下进行冷却：
其中，vcool为冷却速度，Tn为纤维丝束当前温度，To为需要降低至的目标温度，vb、vw分别为不锈钢以及钨热处理过程中的冷却速度。
5.一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，其特征在于，该方法基于权利要求1-2任意一项所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材中的组分实现，具体包括以下步骤：
S1、金属基材表面处理：将金属卷材架设在卷材架上，并将金属卷材拉开，并对拉开后厚度为0.15-0.8(±0.01)mm的金属基材进行清洗、除油、干燥处理后，连续进入下一工序中；
S2、涂覆粘合剂：在经过清理后的金属基材表面涂覆酚醛树脂SP类粘合剂，能够使橡胶和金属基材产生化学反应，从而紧密的结合在一起；
S3、橡胶金属复合：将橡胶、金属纤维丝和除橡胶和金属纤维丝以外的所有填料混合精炼制成混炼胶，然后通过挤出机连续供料通过橡胶贴合机精确胶片厚度，再将制得的胶片与已经涂覆有粘合剂的金属基材进行复合成型，并进行表面光滑平整处理；
S4、硫化处理：采用电加热和天然气加热的方式，精确控制温度的变化，通过分子间作用力结合产生化学反应实现紧密粘合；
S5、表面防粘处理：在橡胶金属复合板材的表面涂覆蜡、硅油、淀粉、石墨形成的混合材料，让硫化后的橡胶金属复合板材表面形成一层高性能膜，从而在表面形成永久防粘层；
S6、卷材成品：经过以上步骤和精细检查后，取卷进行保存。
6.根据权利要求5所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，其特征在于：所述S1中，在对金属基材清洗、除油后，对基材表面是否存在油渍进行检测，具体为：通过灯光照射在金属基材表面，并用高清相机拍摄获取金属基材图像，然后以1cm为分割单元，将金属基材图像分割为L×W个区域，其中，L、W分别为金属基材图像的长度和宽度，并对每个区域进行检测，若：
(Ri+Gi+Bi)>(R+G+B)+μ
则判定金属基材表面的油渍没有清理干净，反之，则判定金属基材表面的油渍清理干净；其中，Ri、Gi、Bi分别为区域i的RGB值，R、G、B分别为正常情况下金属基材的RGB值，μ为根据实际情况设定的范围参数。
7.根据权利要求5所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，其特征在于：所述S2中，采用淋涂、浸涂或者辊涂的方式在金属基材的表面涂覆粘合剂，涂覆厚度为0.025-0.035mm。
8.根据权利要求5所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，其特征在于：所述S3中，在混炼胶的制备过程中，转子轴转速(前/后)为30/24.5rpm，上顶栓0.6-0.7mpa，时间15-20min，混合温度为100-120℃；在通过橡胶贴合机压制胶片的过程中，温度控制在40-60℃，压力为0.2-0.3mpa，然后精确控制产品厚度0.6-1.2(±0.02)mm、1.2(±0.03)mm以上、宽度900(±0.5mm)。
9.根据权利要求5所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，其特征在于：所述S4中，在进行硫化处理的过程中，硫化温度为80-150℃，硫化时间为10-30min。
10.根据权利要求5所述的一种纤维框架金属橡胶复合消音板材的制备方法，其特征在于：所述S5中，在橡胶金属复合板材表面形成的永久防粘表层的厚度为0.002-0.005mm。
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2024
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