CN117823552B - 一种阻尼橡胶条及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻尼橡胶技术领域，提出了一种阻尼橡胶条及其生产工艺，阻尼橡胶条包括两个橡胶管和用于连接两个橡胶管的橡胶垫；橡胶管包括由内到外依次设置的发泡橡胶层和实心橡胶层；实心橡胶层和橡胶垫的原料相同；实心橡胶层包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶、第一嵌段共聚物、聚苯乙烯‑聚乙二醇嵌段共聚物、碳化硅晶须、炭黑、硫化剂；发泡橡胶层包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶、第二嵌段共聚物、聚苯乙烯‑聚乙二醇嵌段共聚物、碳化硅晶须、炭黑、发泡剂、硫化剂；第一嵌段共聚物和第二嵌段共聚物各自独立地为PLA‑PEG‑PLA三嵌段共聚物。通过上述技术方案，解决了现有技术中的阻尼橡胶条存在耐老化和耐变形性较差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼橡胶技术领域，具体的，涉及一种阻尼橡胶条及其生产工艺。
背景技术
随着高速铁路、公路及城市地铁、轻轨等交通领域的迅速发展，交通噪音污染已严重影响人们的生活，降噪的需求促进了声屏障工程行业的发展。声屏障工程用橡胶制品的需求也在逐年提高，虽然声屏障工程中橡胶制品不属于主体材料，但是对声屏障的降噪效果和安全稳定具有至关重要的作用，这类橡胶制品在声屏障结构中主要位于板柱之间，主要作用是减震缓冲和密封隔音，通过防止声屏障墙体共振，有效提高声屏障结构稳定性，同时密封隔离噪音和防止共振噪音，还被要求具有耐老化和耐变形性。
声屏障橡胶制品按制品生产工艺不同，主要有挤出橡胶条或模压橡胶垫等形式，其中橡胶条产品，一种为空心管形橡胶条，目前还存在不耐老化和阻尼较差的问题，另一种为发泡橡胶条，阻尼效果好，但橡胶条内部为全发泡的形式，存在耐变形性较差的问题，因此，开发一种耐老化、耐变形性优异的阻尼橡胶条对橡胶制品在声屏障工程中的应用具有重要意义。
发明内容
本发明提出一种阻尼橡胶条及其生产工艺，解决了相关技术中阻尼橡胶条存在耐老化和耐变形性较差的问题。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种阻尼橡胶条，所述阻尼橡胶条包括两个橡胶管和用于连接两个橡胶管的橡胶垫；
所述橡胶管包括由内到外依次设置的发泡橡胶层和实心橡胶层；
所述实心橡胶层和所述橡胶垫的原料相同；
所述实心橡胶层的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶80~90份、第一嵌段共聚物8~12份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物5~8份、碳化硅晶须6~8份、炭黑5~10份、硫化剂2~4份、防老剂1~1.5份、氧化锌1~2份、硬脂酸1~1.5份；
所述发泡橡胶层的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶80~90份、第二嵌段共聚物10~15份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物5~8份、碳化硅晶须4~7份、炭黑6~12份、发泡剂4~8份、硫化剂2~4份、防老剂1~1.5份、氧化锌1~2份、硬脂酸1~1.5份；
所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段共聚物各自独立地为PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
作为进一步的技术方案，所述第一嵌段共聚物的分子量为6000~8000。
作为进一步的技术方案，所述第二嵌段共聚物的分子量小于6000。
作为进一步的技术方案，所述第二嵌段共聚物的分子量为2000~3400。
作为进一步的技术方案，所述硫化剂为硫磺；所述防老剂为防老剂4010、防老剂4020、防老剂246中的一种或多种。
作为进一步的技术方案，所述发泡剂为AC发泡剂、OBSH发泡剂、TSH发泡剂中的一种或多种。
本发明还提出所述的阻尼橡胶条的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将所述实心橡胶层的组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、将所述发泡橡胶层的组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将所述混炼胶B挤出至所述混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
本发明还提出所述的阻尼橡胶条的生产工艺，包括以下步骤：
S1、先将所述实心橡胶层的组分中的聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解后和碳化硅晶须、炭黑混合，除溶剂后，再与实心橡胶层的剩余组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、先将所述发泡橡胶层的组分中的聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解后和碳化硅晶须、炭黑混合，除溶剂后，再与发泡橡胶层的剩余组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将所述混炼胶B挤出至所述混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
作为进一步的技术方案，所述溶解时的溶剂为三氯甲烷。
本发明还提出所述的阻尼橡胶条或所述的生产工艺制得的阻尼橡胶条在声屏障工程中的应用。
本发明的工作原理及有益效果为：
1、本发明中，阻尼橡胶条采用发泡橡胶层和实心橡胶层一体化的结构，分别在发泡橡胶层和实心橡胶层引入PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物和碳化硅晶须，提高阻尼橡胶条的耐老化性和耐变形性，并通过加入聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物提高PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物和碳化硅晶须与基体三元乙丙橡胶的相容性，显著提高了阻尼橡胶条的耐老化和耐变形性。
2、本发明中，通过分别在发泡橡胶层和实心橡胶层引入分子量不同的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物，进一步提高了阻尼橡胶条的耐老化和耐变形性。
3、本发明中，先将聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解后再和碳化硅晶须、炭黑混合，提高无机粉体在基体中的分散度，进一步提高了阻尼橡胶条的耐老化和耐变形性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为实施例1所制得的阻尼橡胶条的结构示意图；
图中，1-橡胶管，2-橡胶垫，3-实心橡胶层，4-发泡橡胶层。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
下述实施例和对比例中，三元乙丙橡胶的型号为4520；聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物的分子量为10000，货号Q-0260093；分子量为3400、6000、2000、8000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物的货号为80020401，购自广州市碳水科技有限公司；碳化硅晶须直径0.1μm~2.5μm，长度10~50μm；炭黑型号为N330。
实施例1
如图1所示，阻尼橡胶条，包括两个橡胶管1和用于连接两个橡胶管1的橡胶垫2；橡胶管1的直径为7mm，两个橡胶管1轴心距离为20mm，橡胶垫2的厚度为1.5mm；
橡胶管1包括由内到外依次设置的发泡橡胶层4和实心橡胶层3；其中，发泡橡胶层4的直径为4mm；
实心橡胶层3和橡胶垫2的原料相同；
阻尼橡胶条的实心橡胶层3的原料，包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶80份、分子量为3400的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物8份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物5份、碳化硅晶须6份、炭黑5份、硫磺2份、防老剂4010 1份、氧化锌1份、硬脂酸1份；
发泡橡胶层4的原料，包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶80份、分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物10份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物5份、碳化硅晶须4份、炭黑6份、AC发泡剂4份、硫磺2份、防老剂4020 1份、氧化锌1份、硬脂酸1份；
阻尼橡胶条的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将实心橡胶层3的组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、将发泡橡胶层4的组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将混炼胶B挤出至混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
实施例2
阻尼橡胶条，包括两个橡胶管1和用于连接两个橡胶管1的橡胶垫2；橡胶管1的直径为7.2mm，两个橡胶管1轴心距离为20.2mm，橡胶垫2的厚度为1.6mm；
橡胶管1包括由内到外依次设置的发泡橡胶层4和实心橡胶层3；其中，发泡橡胶层4的直径为4mm；
实心橡胶层3和橡胶垫2的原料相同；
阻尼橡胶条的实心橡胶层3的原料，包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶85份、分子量为3400的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物10份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物6.5份、碳化硅晶须7份、炭黑8份、硫磺3份、防老剂246 1.5份、氧化锌2份、硬脂酸1份；
发泡橡胶层4的原料，包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶85份、分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物12份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物7份、碳化硅晶须5.5份、炭黑10份、OBSH发泡剂 6份、硫磺3份、防老剂246 1.5份、氧化锌2份、硬脂酸1.5份；
阻尼橡胶条的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将实心橡胶层3的组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、将发泡橡胶层4的组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将混炼胶B挤出至混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
实施例3
阻尼橡胶条，包括两个橡胶管1和用于连接两个橡胶管1的橡胶垫2；橡胶管1的直径为7mm，两个橡胶管1轴心距离为20.1mm，橡胶垫2的厚度为1.5mm；
橡胶管1包括由内到外依次设置的发泡橡胶层4和实心橡胶层3；其中，发泡橡胶层4的直径为4mm；
实心橡胶层3和橡胶垫2的原料相同；
阻尼橡胶条的实心橡胶层3的原料，包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶90份、分子量为3400的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物12份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物8份、碳化硅晶须8份、炭黑10份、硫磺4份、防老剂4020 1.5份、氧化锌2份、硬脂酸1.5份；
发泡橡胶层4的原料，包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶90份、分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物15份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物8份、碳化硅晶须7份、炭黑12份、AC发泡剂4份、TSH发泡剂4份、硫磺4份、防老剂246 1.5份、氧化锌2份、硬脂酸1.5份；
阻尼橡胶条的生产工艺，包括以下步骤：
S1、将实心橡胶层3的组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、将发泡橡胶层4的组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将混炼胶B挤出至混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
实施例4
本实施例和实施例2的区别仅在于将阻尼橡胶条的实心橡胶层3中分子量为3400的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物换为分子量为10000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
实施例5
本实施例和实施例2的区别仅在于阻尼橡胶条的生产工艺，包括以下步骤：
S1、先将实心橡胶层3的组分中的聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解于三氯甲烷后和碳化硅晶须、炭黑混合，除三氯甲烷后，再与实心橡胶层3的剩余组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、先将发泡橡胶层4的组分中的聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解于三氯甲烷后和碳化硅晶须、炭黑混合，除三氯甲烷后，再与发泡橡胶层4的剩余组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将混炼胶B挤出至混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
实施例6
本实施例和实施例5的区别仅在于将阻尼橡胶条的实心橡胶层3中分子量为3400的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物换为分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
实施例7
本实施例和实施例6的区别仅在于将阻尼橡胶条的发泡橡胶层4中分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物换为分子量为2000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
实施例8
本实施例和实施例6的区别仅在于将阻尼橡胶条的发泡橡胶层4中分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物换为分子量为3400的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
实施例9
本实施例和实施例8的区别仅在于将阻尼橡胶条的实心橡胶层3中分子量为6000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物换为分子量为8000的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
对比例1
本对比例和实施例2的区别仅在于将阻尼橡胶条的实心橡胶层3和发泡橡胶层4中的碳化硅晶须均换为炭黑。
对比例2
本对比例和实施例2的区别仅在于阻尼橡胶条的实心橡胶层3和发泡橡胶层4中均不加入聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物。
对比例3
本对比例和实施例2的区别仅在于阻尼橡胶条的实心橡胶层3和发泡橡胶层4中均不加入PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
分别对实施例1~9和对比例1~3制得的阻尼橡胶条进行刨制，得到阻尼橡胶条的发泡橡胶层4和实心橡胶层3，分别对实施例和对比例制得的阻尼橡胶条的发泡橡胶层4和实心橡胶层3进行耐老化和耐变形性测试：
耐老化性：经热空气处理（温度为100℃，96h）后按照标准GB/T 528-2009《硫化橡胶或热塑性橡胶 拉伸应力应变性能的测定》进行扯断伸长率测试，并计算扯断伸长率保持率，扯断伸长率保持率=（经热空气处理后的扯断伸长率/经热空气处理前的扯断伸长率）×100%；
耐变形性：按照标准GB/T 30649-2014《声屏障用橡胶件》进行拉伸疲劳永久变形测试；
测试结果如下表所示：
通过对比实施例1~9和对比例1~3的数据发现，与对比例1~3相比，实施例1~9制得的阻尼橡胶条的发泡橡胶层4和实心橡胶层3的扯断伸长率保持率更高、拉伸疲劳永久变形更低，说明采用发泡橡胶层4和实心橡胶层3一体化的结构，分别在发泡橡胶层4和实心橡胶层3引入PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物和碳化硅晶须，可以显著提高阻尼橡胶条的耐老化和耐变形性。
通过对比实施例5~9的数据发现，与实施例5~7相比，实施例8~9制得的阻尼橡胶条的发泡橡胶层4和实心橡胶层3的扯断伸长率保持率更高、拉伸疲劳永久变形更低，说明通过分别在发泡橡胶层4和实心橡胶层3引入分子量不同的PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物，能进一步提高阻尼橡胶条的耐老化和耐变形性。
通过对比实施例2和实施例5的数据发现，与实施例2相比，实施例5制得的阻尼橡胶条的发泡橡胶层4和实心橡胶层3具有更高的扯断伸长率保持率、更低的拉伸疲劳永久变形，说明先将聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解后再和碳化硅晶须、炭黑混合，可以进一步提高阻尼橡胶条的耐老化和耐变形性。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种阻尼橡胶条，其特征在于，所述阻尼橡胶条包括两个橡胶管和用于连接两个橡胶管的橡胶垫；
所述橡胶管包括由内到外依次设置的发泡橡胶层和实心橡胶层；
所述实心橡胶层和所述橡胶垫的原料相同；
所述实心橡胶层的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶80~90份、第一嵌段共聚物8~12份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物5~8份、碳化硅晶须6~8份、炭黑5~10份、硫化剂2~4份、防老剂1~1.5份、氧化锌1~2份、硬脂酸1~1.5份；
所述发泡橡胶层的原料包括以下重量份的组分：三元乙丙橡胶80~90份、第二嵌段共聚物10~15份、聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物5~8份、碳化硅晶须4~7份、炭黑6~12份、发泡剂4~8份、硫化剂2~4份、防老剂1~1.5份、氧化锌1~2份、硬脂酸1~1.5份；
所述第一嵌段共聚物和所述第二嵌段共聚物各自独立地为PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物。
2.根据权利要求1所述的一种阻尼橡胶条，其特征在于，所述第一嵌段共聚物的分子量为6000~8000。
3.根据权利要求1所述的一种阻尼橡胶条，其特征在于，所述第二嵌段共聚物的分子量小于6000。
4.根据权利要求3所述的一种阻尼橡胶条，其特征在于，所述第二嵌段共聚物的分子量为2000~3400。
5.根据权利要求1所述的一种阻尼橡胶条，其特征在于，所述硫化剂为硫磺；所述防老剂为防老剂4010、防老剂4020、防老剂246中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种阻尼橡胶条，其特征在于，所述发泡剂为AC发泡剂、OBSH发泡剂、TSH发泡剂中的一种或多种。
7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种阻尼橡胶条的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述实心橡胶层的组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、将所述发泡橡胶层的组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将所述混炼胶B挤出至所述混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
8.根据权利要求1~6任意一项所述的一种阻尼橡胶条的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、先将所述实心橡胶层的组分中的聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解后和碳化硅晶须、炭黑混合，除溶剂后，再与实心橡胶层的剩余组分进行混炼，得到混炼胶A；
S2、先将所述发泡橡胶层的组分中的聚苯乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物溶解后和碳化硅晶须、炭黑混合，除溶剂后，再与发泡橡胶层的剩余组分进行混炼，得到混炼胶B；
S3、将所述混炼胶B挤出至所述混炼胶A中，硫化，得到阻尼橡胶条。
9.根据权利要求8所述的一种阻尼橡胶条的生产工艺，其特征在于，所述溶解时的溶剂为三氯甲烷。
10.根据权利要求1~6任意一项所述的一种阻尼橡胶条或权利要求7~9任意一项所述的生产工艺制得的阻尼橡胶条在声屏障工程中的应用。
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