专利名称：丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料及其制备方法，属于高分子材料成型加工领域。
背景技术：
橡胶类高聚物阻尼材料即粘弹性阻尼材料是一种能够有效吸收振动能量的功能材料，其工作原理是在玻璃化转变区域内，通过分子链的运动产生摩擦，将外场作用的机械能和声能转化为热能耗散，从而具有减振降噪的作用。高分子阻尼材料广泛用于导弹、海军舰船、火箭、卫星等军事和高科技领域。随着对环境保护的日益重视，近年来在民用工业如小汽车、精密仪器、地震预防等方面开始得到应用，发展极为迅速。
一般高分子均聚物的玻璃化温度(Tg)转变区比较狭窄，能够产生有效阻尼功能区的温度范围大致在玻璃化转变温度附近20～30℃，不能满足实际应用的需要。为此，通常需要将两种Tg相隔较远的聚合物采用适当的方法制成复合阻尼材料，以拓宽其使用温度范围。常用的方法有共混、接枝或嵌段共聚以及互贯聚合物网络等。其中，共混改性由于具有过程简单、加工方便等优点，成为目前聚合物改性最常用的方法。至今为止所制得的复合阻尼材料均存在阻尼性能改善不理想或者由于阻尼性能的改善而造成一些使用特性(如抗压缩永久变形、耐热性能及力学性能、服役寿命等)的降低等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料及其制备方法，其特点是以丁基橡胶为基体，酚醛树脂为硫化剂，氯化聚烯烃为改性剂研究开发了一系列具有工业化实用价值的高性能阻尼材料。
本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料用量除特殊说明外，均为质量份数。
丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料的配方组分为丁基橡胶100份氯化聚烯烃 30～100份硫化剂 9～30份硫化助剂1.5～6.0份增塑剂 5～15份丁基橡胶为未卤化丁基橡胶(IIR)、氯化丁基橡胶(CIIR)或溴化丁基橡胶(BIIR)中的任一种。
氯化聚烯烃为氯化聚乙烯(CPE)、氯化聚丙烯(CPP)或氯化聚氯乙烯(CPVC)中的任一种。
硫化剂为酚醛树脂。
硫化助剂为氧化锌、氧化镁和硬脂酸中的至少一种。
增塑剂为石蜡或者氯化石蜡。
硫化剂、硫化助剂和增塑剂均为本领域技术人员公认的技术，可配合使用，其前提条件是这些助剂对本发明的目的的实现以及本发明的优良效果的取得不产生不利影响。
丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料的制备方法将丁基橡胶100份和氯化聚烯烃30～100份在双辊筒炼胶机上于温度100～160℃共混5～20分钟，或在双辊筒炼胶机上于室温下共混5～20分钟；在温度30～60℃加入硫化剂9～30份、硫化助剂1.5～6.0份和增塑剂5～15份共混均匀；再将共混物在温度140～170℃，压力5～10MPa的液压平板硫化机上模压10～30分钟，获得丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料。
采用动态力学分析仪(DMA Q800)对阻尼材料进行动态力学测试分析。测试结果详见图1～7所示。测试条件频率125Hz，温度-100～+100℃，升温速率2℃/min，双悬臂梁夹具。测试结果表明丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料具有高的阻尼损耗因子和贮能模量，阻尼功能区的温度范围从-33℃延伸到+72℃。
本发明具有如下优点1)采用氯化聚烯烃作为第二组分，可以显著改善丁基橡胶在室温附近的阻尼性能，极大的提高其阻尼值。
2)改变氯化聚烯烃的种类，添加量和硫化剂的用量可以调节阻尼功能区的温度范围，满足实际应用的需要。
3)经硫化的丁基橡胶赋予共混复合阻尼材料良好的力学性能、耐热性能和抗压缩永久变形能力。详见表1所示。
4)氯化聚烯烃的加入可以大幅度降低阻尼材料的成本。
图1是CIIR/CPE＝100∶30动态力学测试分析图谱图2是CIIR/CPE＝100∶30(低温共混技术)动态力学测试分析图谱图3是CIIR/D-CPE＝100∶30(机械降解氯化聚乙烯)动态力学测试分析图谱图4是IIR/CPE＝100∶50动态力学测试分析图谱图5是BIIR/CPE＝100∶100动态力学测试分析图谱图6是CIIR/CPP＝100∶30动态力学测试分析图谱图7是CIIR/CPVC＝100∶43动态力学测试分析图谱具体实施方案下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出非本质的改进和调整。
实施例1将氯化丁基橡胶100克和氯化聚乙烯30克，于温度160℃在双辊筒炼胶机上混炼20分钟，然后在30℃加入酚醛树脂20克、氧化锌5克、氧化镁0.5克、硬脂酸1克和氯化石蜡15克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到2mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度160℃，压力10MPa的压机上模压15分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图1所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.72，最大损耗因子对应温位为+16.5℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-23～+62℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为4.72MPa，扯断伸长率为700％，压缩永久变形低于33％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为108％。
实施例2将氯化丁基橡胶100克和氯化聚乙烯30克，于室温在双辊筒炼胶机上混炼20分钟，然后在40℃下加入酚醛树脂20克、氧化锌5克、氧化镁0.5克、硬脂酸1克和氯化石蜡10克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到3mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度170℃，压力8MPa的压机上模压10分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图2所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.56，最大损耗因子对应温位为+13℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-19～+67℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为2.64MPa，扯断伸长率为490％，压缩永久变形低于34％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为166％。
实施例3将氯化丁基橡胶100克和机械降解氯化聚乙烯(即通过振动球磨机上粉碎12小时)30克，于温度140℃在双辊筒炼胶机上混炼5分钟，然后在60℃下加入酚醛树脂20克、氧化锌1.5克和氯化石蜡5克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到2mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度150℃，压力8MPa的压机上模压15分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图3所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.74，最大损耗因子对应温位为+12.5℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-21～+55℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为6.42MPa，扯断伸长率为720％，压缩永久变形低于29％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为101％。
实施例4将丁基橡胶100克和氯化聚乙烯50克，于温度150℃在双辊筒炼胶机上混炼20分钟，然后在40℃下加入酚醛树脂10克、氧化锌3克、硬脂酸1克和液体石蜡5克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到2mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度140℃，压力5MPa的压机上模压30分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图4所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.83，最大损耗因子对应温位为+12℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-23～+72℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为5.14MPa，扯断伸长率为750％，压缩永久变形低于45％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为90％。
实施例5将溴化丁基橡胶100克和氯化聚乙烯100克，于温度160℃在双辊筒炼胶机上混炼20分钟，然后在30℃下加入酚醛树脂9克、氧化锌5克、氧化镁0.5克、硬脂酸1克和液体石蜡15克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到2mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度160℃，压力10MPa的压机上模压15分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图5所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.52，最大损耗因子对应温位为+4℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-33～+48℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为4.15MPa，扯断伸长率为950％，压缩永久变形低于47％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为95％。
实施例6将氯化丁基橡胶100克和氯化聚丙烯30克，于温度140℃在双辊筒炼胶机上混炼10分钟，然后在30℃下加入酚醛树脂10克、氧化锌5克、氧化镁0.5克、硬脂酸1克和氯化石蜡15克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到2mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度155℃，压力10MPa的压机上模压10分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图6所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.21，最大损耗因子对应温位为+5℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-20～+71℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为8.47MPa，扯断伸长率为410％，压缩永久变形低于25％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为79％。
实施例7将氯化丁基橡胶100克和43克氯化聚氯乙烯，于温度160℃在双辊筒炼胶机上混炼10分钟，然后在30℃下加入酚醛树脂30克、氧化锌5克、氧化镁0.5克、硬脂酸1克和氯化石蜡15克。待胶料混合均匀后，薄通并打三角包、打卷各5次，将辊距调到2mm出片，停放24小时待用。将混炼胶在平板硫化机上于温度160℃，压力10MPa的压机上模压15分钟制得样品。采用动态力学测试分析仪对材料进行动态力学性能表征，如图7所示。结果表明该材料的力学内耗峰高度为1.33，最大损耗因子对应温位为+17.7℃，损耗因子大于0.7的温度范围是-9～+60℃。对该共混硫化复合阻尼材料的物理机械性能进行表征，如表1所示。结果表明该材料的拉伸强度为2.88MPa，扯断伸长率为425％，压缩永久变形低于33％，在150℃×24hr条件下拉伸强度保持率为92％。
表1为丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化的物理机械性能测试结果
权利要求
1.丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料，其特征在于该共混硫化复合阻尼材料的配方组分按质量份计为丁基橡胶100份氯化聚烯烃 30～100份硫化剂 9～30份硫化助剂1.5～6.0份增塑剂 5～15份其中，丁基橡胶为未卤化丁基橡胶、氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶中的任一种；氯化聚烯烃为氯化聚乙烯、氯化聚丙烯或氯化聚氯乙烯中的任一种。
2.如权利要求1所述丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料，其特征在于硫化剂为酚醛树脂。
3.如权利要求1所述丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料，其特征在于硫化助剂为氧化锌、氧化镁或硬脂酸中的至少一种。
4.如权利要求1所述丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料，其特征在于增塑剂为石蜡或者氯化石蜡。
5.如权利要求1～4所述丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料的制备方法，其特征在于该方法含有以下步骤(1)将丁基橡胶100质量份和氯化聚烯烃30～100质量份，在双辊筒炼胶机或挤出机上于温度100～160℃共混5～20分钟，或在双辊筒炼胶机上于室温下共混5～20分钟；在温度30～60℃加入硫化剂9～30质量份，硫化助剂1.5～6.0质量份和增塑剂5～15质量份共混均匀；(2)将共混物在温度140～170℃，压力5～10MPa的液压平板硫化机上模压10～30分钟，获得丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料。
全文摘要
本发明公布了一种丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料及其制备方法，其特点是将丁基橡胶100质量份和氯化聚烯烃30～100质量份，在双辊筒炼胶机或挤出机上于温度100～160℃共混5～20分钟，或在双辊筒炼胶机上于室温下共混5～20分钟；在温度30～60℃加入硫化剂9～30质量份，硫化助剂1.5～6.0质量份和增塑剂5～15质量份共混均匀；将共混物在温度140～170℃，压力5～10MPa的液压平板硫化机上模压10～30分钟，获得性能优异的丁基橡胶/氯化聚烯烃共混硫化复合阻尼材料。
文档编号C08L91/06GK1834142SQ20061002040
公开日2006年9月20日 申请日期2006年3月3日 优先权日2006年3月3日
发明者黄光速, 潘启英, 吴锦荣, 郑静, 唐振华 申请人:四川大学