专利名称：具有良好导电性能的阻尼橡胶复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含有机/镁粒的橡胶基复合材料及其制备方法，具体涉及一种具有高 导电的轻型阻尼橡胶复合材料，属于复合材料技术领域。
二背景技术：
为了有效提高橡胶材料屏蔽外磁场等的干扰，使橡胶材料具有一定的功能性，如阻 尼性，人们分别提出了一些导电橡胶和阻尼橡胶。
200410074318.0号专利申请提出一种高导电橡胶，该高导电橡胶的成分及其配料重量 比为双组份硅胶100重量份，导电材料200 - 600重量份；双組份硅胶为含有铂化物催化 剂和硅烷化合物交联剂的硅胶，该导电材料为镀银玻璃粉200 - 350重量份，或镀银镍粉 300 - 500重量份，或镀银铜粉350 ~ 600重量份，或镀银铝粉250 - 450重量份，或银粉250 -450重量份。该专利申请的特点是导电性好，但需要大量的贵金属银，并且导电金属材料选 用比重较大的铅粉、铁粉、镍粉、铜粉等，大大增加了材料的重量。
200610116547. 3专利申请公开了 一种导电橡胶，包括重量为100份氯丁橡胶或氯磺化 聚乙烯橡胶或其混合物、5-10份金属氧化物活性剂、1-2份促进剂、1-2份防焦剂、3~ 6份防老剂、50- 100份导电填料。该专利申请的特点是材料成本低，但石墨影响橡胶的颜 色，导电性也有局限性，导电石墨与基体的良好接触需要石墨有良好的前处理。
200710010824. 7号专利申请提出聚苯胺/顺丁橡胶导电复合膜的制备方法，涉及一种改 善聚苯胺加工性的方法，该方法选用顺丁橡胶作为基体材料，甲苯为溶剂，过氧化二苯曱 酰为交联剂，十二烷基苯磺酸为共混时的分散剂，采用溶液共混浇铸法，制备成一次掺杂 聚苯胺/顺丁橡胶导电复合膜，并且选用间甲酚作为二次掺杂剂对复合膜进行二次掺杂。该 申请的聚苯胺/顺丁橡胶导电复合膜能够克服聚苯胺由于链刚性而带来的在加工方面的困 难。所得制品的进一步加工性能好，且有一定的导电率，不仅不会使聚苯胺的导电率下降， 且由于对制品进行了二次掺杂，反而能提高其导电率。该发明的特点是采用有机聚苯胺赋 予橡胶导电性，但是材料中主要导电原料为聚苯胺，要使橡胶赋予导电性，必须使用相当 数量的聚苯胺原料，橡胶的阻尼性未能得到提高。
3三
发明内容
解决问题
本发明针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有良好导电性的阻尼橡胶复合材料，该 橡胶材料的阻尼性好，同时降低了橡胶制品的重量。
本发明的另一目的是提供上述阻尼橡胶复合材料的制备方法，该方法工艺设计合理， 适于工业化生产。
技术方案
一种具有良好导电性能的阻尼橡胶复合材料，在橡胶基体中均匀分布着涂覆有聚苯胺 层的复合镁合金粒，复合镁合金粒在复合材料中的体积百分比为30-60%;复合镁合金粒的 尺寸为2-5咖，复^4美合金粒由有机外层和金属内核构成，有机外层为聚苯胺，有机外层厚 为2-10 jum,复合镁合金粒的内核为镁合金，镁合金成分的质量百分含量为5-10% Al， 0. 5~3%Zn， 0.05 - 0. 25%Fe,其余为Mg。其中的橡MJ^体可以为丁苯橡MJ^体或丁基橡胶 基体。
一种阻尼橡胶复合材料的制备方法，其制备步骤为
a、 按照质量百分含量为5~10°/。 Al、 0. 5~3%Zn 、 0. 05 - 0. 25%Fe、其余为Mg的合 金成分配比进行配料，将上述配好的纯Al锭、纯Mg锭、纯Fe片、纯Zn锭在SR保护气氛 中一起加热熔化；当温度升至710 ~ 725。C时，保温10 ~ 15分钟后冷却得到镁合金；通过切 削加工方法将镁合金加工成尺寸为1 ~ 5 mm的镁合金粒；
b、 然后将聚苯胺粉末混入幾基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占鞋基丙烯酸树脂的质量份 为55°/。 ~ 66%,加入占幾基丙烯酸树脂质量1. 5% ~ 2. 5%的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与 二甲苯体积比为2: 8-3: 7，快速搅拌10-15 min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂 料；
c、 然后将依次经ii喊洗、酸洗后的干燥的镁合金粒浸入聚苯胺-丙烯酸涂料l~3min 后捞出，在110 ~ 130'C干燥得到复合镁合金粒；
d、 首先在125 - 140。C条件下对橡胶进行塑炼4-6 rain,然后加入复合镁合金粒，复 合镁合金粒与橡胶的体积比为3: 7-6: 4，混炼8-12min后，在复合镁合金粒与橡胶形成 的复合体中加入占复合体质量1~2%的>5克磺，在25 - 35。C条件下混炼8-12min,接着在 145 ~ 155X:硫化得到阻尼橡胶复合材料。其中所用的橡胶为丁苯橡M体或丁基橡胶基体。
本发明的有益效果本发明的具有良好导电性能的阻尼橡胶复合材料，不仅使用普通天阻尼材料添加剂镁 合金、普通导电塑料作为导电添加剂，而且避开了使用贵重的材料和密度高的材料，因此 生产成本低。该材料较高的阻尼性能来自镁合金本身和由合金颗粒形成的大量界面，镁合 金本身具有良好的阻尼功能，但在本发明中，由于在镁合金加入相当的铁元素，形成的含
铁化合物大大提高了合金的阻尼性。该材料的电阻率小、导电率高、屏蔽效果好；该材料 较高的导电性能来自镁合金表面的导电涂层和镁合金，因为聚苯胺有类似金属的导电特性， 而且镁合金是金属，也具有相当导电率。该复合材料选用了金属镁合金作为阻尼和导电的 填料，大大降低了橡胶制品的重量。使材料具有成本低、性能高、重量轻和多功能的优点。
四
图1为本发明轻型橡胶复合材料的电镜组织。
图中白亮处为覆有聚苯胺的镁合金颗粒，镁合金颗粒处于黑色的橡胶基体中。
五具体实施例方式
下面结合实例对本发明作进一 步的描述。 实施例一
本发明阻尼橡胶复合材料的制备方法，其制备步骤为
1、 按照质量百分含量为10°/。A1、 3%Zn 、 0. 05%Fe、其余为Mg的合金成分配比进行配 料，将上述配好的纯Al锭、纯Mg锭、纯Fe片、纯Zn锭在SF6保护气氛中一起加热熔化； 当温度升至710 ~ 725。C时，保温10 ~ 15分钟后冷却得到镁合金；通过切削加工方法将镁合 金加工成尺寸为2 ~ 5 mm的镁合金粒；
2、 然后将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占幾基丙烯酸树脂的质量份 为60%,加入占羟基丙烯酸树脂质量2%的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二曱苯体积比 为2. 5: 7.5,以800~ 1200r/min的速度快速搅拌15min,即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯 酸涂料；
3、 然后将镁合金粒依次经碱洗、酸洗表面，干燥后将镁合金颗粒浸入聚苯胺-丙烯酸 涂料2min后捞出，在12(TC干燥得到复合镁合金粒；其中碱洗的洗液成分为25 g/L的NaOH 溶液，处理温度为60 'C,处理时间1 min左右；酸洗的洗液为15 g/L的磷酸二氲铵NH4H2P04
溶液，处理温度为常温，处理时间1 min左右。
4、 首先在125'C条件下对丁基橡胶进行塑炼4 min,然后加入复合镁合金粒，复合镁合金粒与丁基橡胶的体积比为6: 4,混炼8min后，在复合镁合金粒与丁基橡胶形成的复合 体中加入占丁基橡胶质量2%的硫磺，在30。C条件下混炼8min,接着在150。C硫化得到阻尼 橡胶复合材料。
实施例二
本发明阻尼橡胶复合材料的制备方法，其制备步骤为
1、 按照质量百分含量为5%A1、 0. 5%Zn 、 0. 25%Fe、其余为Mg的合金成分配比进行配 料，将上述配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Fe片、纯Zn锭在SF6保护气氛中一起加热熔化； 当温度升至710 ~ 725。C时，保温10 - 15分钟后冷却得到镁合金；通过切削加工方法将镁合 金加工成尺寸为2 ~ 5 mm的4美合金粒；
2、 然后将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基羟基丙烯酸树脂的质 量份为30%,加入占羟基丙烯酸树脂质量2%的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与二甲苯体 积比为2. 5: 7. 5,以800 ~ 1200r/min的速度快速搅拌15min后即得到分散均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
3、然后将镁合金粒依次用碱洗、酸清洗表面，干燥后将镁合金颗粒浸入聚苯胺-丙烯 酸涂料3min后撈出，在125'C干燥得到复合镁合金粒；(碱洗、酸洗方法同实施例一)
4、首先在135。C条件下对顺丁橡胶进行塑炼4 min，然后加入复合镁合金粒，复合镁 合金粒与丁苯橡胶的体积比为3: 7，混炼8min后，在复合镁合金粒与丁苯橡胶形成的复合 体中加入占丁苯橡胶质量2%的硫磺，在30。C条件下混炼8min,接着在150。C硫化得到阻尼 橡胶复合材料。
实施例三
1、 按照质量百分含量为7°/ Al、 2. 5%Zn、 0. 15%Fe、其余为Mg的合金成分配比进行配 料，将上述配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Fe片、纯Zn锭在SF6保护气氛中一起加热熔化； 当温度升至710 ~ 725。C时，保温10 ~ 15分钟后冷却得到镁合金；通过切削加工方法将镁合 金加工成尺寸为2 ~ 5见m的镁合金粒；
2、 然后将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基羟基丙烯酸树脂的质 量份为55% ~ 66%,加入占羟基丙烯酸树脂质量1. 5% ~ 2. 5%的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁 酯与二曱苯体积比为2. 5: 7. 5，以800 ~ 1200r/min的速度快速搅拌12min后即得到分散均 匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
3、 然后将镁合金粒依次用碱洗、酸洗表面，干燥后将镁合金颗粒浸入聚苯胺-丙烯酸涂料2min后捞出，在12(TC干燥得到复合镁合金粒；(碱洗、酸洗方法同实施例一)
4、首先在130。C条件下对丁基橡胶进行塑炼6 min,然后加入复合镁合金粒，复合镁 合金粒与丁基橡胶的体积比为4. 5: 5.5，混炼12min后，在复合镁合金粒与丁基橡胶形成 的复合体中加入占丁基橡胶质量1. 5°/。的4充磺，在3(TC条件下混炼10min，接着在150。C萄〔 化得到阻尼橡胶复合材料。
实施例四该实施例中的质量百分含量的取值范围，表示原料的可以该含量范围内任 取质量，该实施例可以形成多种组合关系。
本发明阻尼橡胶复合材料的制备方法，其制备步骤为
1、 按照质量百分含量为5~10% Al、 0. 5~3%Zn 、 0. 05 ~ 0. 25We、其余为Mg的合 金成分配比进行配料，将上述配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Fe片、纯Zn锭在SF6保护气氛 中一起加热熔化；当温度升至710 725。C时，保温10 ~ 15分钟后冷却得到镁合金；通过切 削加工方法将镁合金加工成尺寸为1 ~ 5咖的镁合金粒；
2、 然后将聚苯胺粉末混入羟基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基羟基丙烯酸树脂的质 量份为55% ~ 66%,加入占羟基丙烯酸树脂质量1. 5% ~ 2. 5%的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁 酯与二曱苯体积比为2: 8-3: 7，以800 ~ 1200r/min的速度快速搅拌10 ~ 15 min后即得 到*均匀的聚苯胺-丙烯酸涂料；
3、 然后将镁合金粒依次用碱洗、酸洗表面，千燥后将镁合金颗粒浸入聚苯胺-丙烯酸 涂料1 ~ 3min后捞出，在110 ~ 130。C干燥得到复合镁合金粒；其中碱洗的洗液成分为25 g/L 的NaOH溶液，处理温度为60 'C,处理时间1 min左右；酸洗的洗液为15 g/L的磷酸二氢 铵冊4112 04溶液，处理温度为常温，处理时间1 min左右。
4、 首先在130 ~ 135。C条件下对丁,胶进行塑炼4 ~ 6 min,然后加入复合镁合金粒， 复合镁合金粒与丁 胶的体积比为3: 7-6: 4,混炼8 12min后，在复合4美合金粒与丁 胶胶形成的复合体中加入占丁苯橡胶质量1~2%的石克磺，在25 - 35匸条件下混炼8~ 12min,接着在145 ~ 155。C硫化得到阻尼橡胶复合材料。
实验数据
下表为不同成份的镁合金颗粒组成的橡胶复合材料指标参数，其中对比材料l、 2为现有 技术的产品，产品l一产品4为采用本发明技术所得到的具有良好导电性的阻尼橡胶复合材料。合金编号材料类型阻尼性/tg5^体积电阻 率/Qm
对比材料l01128908. 2号专利申请得到的聚丙烯酸 酯/聚硅氧烷复合阻尼橡胶1. 2 ~ 0. 35-
对比材料2200410074318. 0号专利申请得到的高导 电橡胶—0， 04
产品l镁合金成分为5% Al, 0. 5%Zn ， 0. 25%Fe,其余为Mg。 复合镁合金粒的 尺寸为2-5mm。复合镁合金粒在复合材料 中的体积百分比为30%。橡胶材料釆用丁 苯橡胶(实施例二制备的产品)1. 3~ 0. 450. 03
产品2镁合金成分为:105U1, 3%Zn, 0. 05%Fe, 其余为Mg, 复合镁合金粒的尺寸为 2-5mm,复合镁合金粒在复合材料中的体 积百分比为30%。橡胶基体采用丁苯橡 胶。1.4-0.650. 01
产品3镁合金成分为:10% Al， 3%Zn, 0. 05°/。Fe， 其余为Mg， 复合镁合金粒的尺寸为 2-5mm,复合镁合金粒在复合材料中的体 积百分比为60%。橡胶基体采用丁基橡 胶。(实施例一制备的产品)1. 5~0, 800. 006
产品4镁合金成分为7% Al， 2. 5%Zn , 0. 15%Fe,其余为Mg, 复合镁合金粒的 尺寸为2-5mm,复合镁合金粒在复合材料 中中的体积百分比为45°/ 。橡胶基体采用 丁基橡胶。(实施例三制备的产品)1. 5 ~ 0. 750， 01
由上表可见，本发明的产品镁合金中Al 、 Fe、 Zn元素提高，利于材料的阻尼性和导 电性提高，如上表中产品l、 2、 3、 4的阻尼性都好于对比材料l、 2。这是因为镁合金内部 有A1 、 Fe、 Zn和镁元素形成适量的化合物，利于阻尼性提高。同时A1 、 Fe、 Zn等的导
8电性都难以提高。但是超出了发明的合金成分范围，合金中的化合物尺寸变大，导致界面 减少，数量增多，化合物的导电性差，无论合金的阻尼性还是导电性都降低。
本发明的产品中复合颗粒的数量增加，也利于材料的阻尼性提高，如产品3的阻尼性 优于产品l、 2、 4。这是由于复合粒和橡胶的界面增多；同样复合颗粒的数量增加，导电体 数量增多也利于材料的导电性提高。但是如果复合颗粒含量超出了本发明的含量范围，复 合颗粒数量多导致橡胶难以均匀包覆在颗粒表面，形成了复合材料大量缺陷，不仅导致材 料的力学性能降低，也会使材料的导电性能下降。
权利要求
1、一种具有良好导电性能的阻尼橡胶复合材料，其特征是在橡胶基体中均匀分布着涂覆有聚苯胺层的复合镁合金粒，复合镁合金粒占复合材料中的体积百分比为30-60％；复合镁合金粒的尺寸为2-5mm，复合镁合金粒由有机外层和金属内核构成，有机外层为聚苯胺，有机外层厚为2-10μm，复合镁合金粒的内核为镁合金，镁合金成分的质量百分含量为5～10％ Al，0.5～3％Zn，0.05～0.25％Fe，其余为Mg。
2、 根据权利要求l所述的阻尼橡胶复合材料，其特征是所述橡g体为丁苯橡M 体或丁基橡g体。
3、 一种阻尼橡胶复合材料的制备方法，其特征是其制备步骤如下a、 按照质量百分含量为5 ~ 10% Al、 0. 5 ~ 3°/ Zn、 0. 05 ~ 0. 25%Fe、其余为Mg的合金成分配比进行配料，将上述配好的纯A1锭、纯Mg锭、纯Fe片、纯Zn锭在SF6保护气氛中一 起加热炫化；当温度升至710 - 725°C时，保温10-15分钟后冷却得到镁合金；通过切削加 工方法将镁合金加工成尺寸为1 ~ 5咖的镁合金粒；b、 然后将聚苯胺粉末混入鞋基丙烯酸树脂中，聚苯胺粉末占羟基丙烯酸树脂的质量份 为55% ~ 66%，加入占羟基丙烯酸树脂质量1. 5% ~ 2. 5%的混合稀释剂，稀释剂中乙酸丁酯与 二甲苯体积比为2: 8-3: 7,快速搅拌10-15 min后即得到介敉均匀的聚苯胺-丙烯酸涂 料；c、 然后将依次经ii喊洗、酸洗后的千燥的镁合金粒浸入聚苯胺-丙烯酸涂料1-3min 后捞出，在110 ~ 130。C干燥得到复合镁合金粒；d、 首先在85 - 95。C条件下对橡胶进行塑炼4-6rain,然后加入复合镁合金粒，复合镁 合金粒与橡胶的体积比为3: 7-6: 4，混炼8-12min后，在复合镁合金粒与橡胶形成的复 合体中加入占橡M量1 ~ 2%的碌^,在25 ~ 35。C条件下混炼8 ~ 12 min，接着在145 - 155 'C硫化得到阻尼橡胶复合材料。
4、 根据权利要求3所述的制备方法，其特征是所述橡胶为丁a胶或丁基橡胶。
全文摘要
本发明提供一种具有良好导电性能的阻尼橡胶复合材料及其制备方法，该橡胶复合材料的阻尼性好，同时降低了橡胶制品的重量。该阻尼橡胶复合材料在橡胶基体中均匀分布着涂覆有聚苯胺层的复合镁合金粒，复合镁合金粒在复合材料中的体积百分比为30-60％；复合镁合金粒的尺寸为2-5mm，复合镁合金粒由有机外层和金属内核构成，有机外层为聚苯胺，有机外层的厚为2-10μm，复合镁合金粒的内核为镁合金，镁合金成分的质量百分含量为5～10％Al，0.5～3％Zn，0.05～0.25％Fe，其余为Mg。其中的橡胶基体可以为丁苯橡胶基体或丁基橡胶基体。
文档编号C08L9/06GK101503532SQ20091002491
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月2日 优先权日2009年3月2日
发明者玲 王, 赵浩峰 申请人:南京信息工程大学