本发明涉及阻尼热塑性弹性材料技术领域，尤其涉及一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料及其制备方法。
背景技术：
随着科学技术和现代工业的快速发展，有关振动和噪声污染的问题日渐突出，频繁的振动和过度的噪声会对人类的生产和生活产生严重的危害：①振动导致建筑结构的破坏，如汽车共振对桥梁的损害，地震、大风等对建筑物的损害；②干扰仪器设备尤其是高技术设备中仪器仪表的正常工作，降低其精密度，增加机械磨损，缩短其使用寿命；③振动引起噪声，严重污染环境，影响人体健康，目前，振动噪声污染逐渐成为三大环境公害之一，可与水及空气污染相提并论，因此，减振和降噪已经发展成为亟待解决的问题。
采用阻尼材料和技术是减轻振动和降低噪声最有效的方法之一，已引起广泛的关注，阻尼材料中，应用最多的是弹性材料，但是橡胶弹性体阻尼材料的阻燃性能较差，阻尼温度范围较窄，很大程度上限制了橡胶弹性体阻尼材料的应用领域。研制阻燃高阻尼性能的橡胶材料有利于阻尼材料的健康、持续发展。
技术实现要素：
本发明提出了一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料及其制备方法，采用聚酰胺树脂、热塑性弹性体和乙丙橡胶共混作为母体，加入离子液体改性填料和阻燃体系，提高了橡胶材料的阻尼特性和阻燃性能，扩展了阻尼材料的应用范围，工艺流程和组分科学合理，节约了生产成本，有利于产业化。
本发明提出的一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂30-70份、热塑性弹性体60-100份、三元乙丙橡胶40-60份、离子液体改性填料20-30份、无卤阻燃剂20-40份、阻燃助剂10-20份、防焦剂7-10份、硫化剂3-6份、活性剂5-15份、促进剂2-5份。
再具体实施例中，聚酰胺树脂的重量份可以为35、40、45、50、53、55、60、65、67；热塑性弹性的重量份可以为65、70、75、80、83、90、95、98；三元乙丙橡胶的重量份可以为42、45、50、55、58；离子液体改性填料的重量份可以为22、25、27、29；无卤阻燃剂的重量份可以为22、25、28、30、35、38；阻燃助剂的重量份可以为12、14、15、18；防焦剂的重量份可以为7.5、8、8.5、9、9.2、9.5；硫化剂的重量份可以为3.5、3.8、4、4.2、4.5、5、5.5；活性的重量份可以为5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、10、11、12、12.5、13、14、14.5；促进剂的重量份可以为2、2.5、3、3.5、4、4.5。
优选地，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体。
优选地，聚酰胺树脂为聚酰胺66和/或聚酰胺6。
优选地，离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的20-50％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的50-80％。
优选地，离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为咪唑类阳离子。
优选地，有机阳离子为1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子、1-丁基-3-甲基咪唑阳离子、1-乙基-3-甲基咪唑阳离子中的一种。
优选地，无机阴离子为bf4-、cl-、br-、pf6-中的一种。
优选地，离子液体改性填料的制备过程包括：按重量份称取1-3份离子液体分散在乙醇溶液中，加入50-100份埃洛石，搅拌均匀，在温度为40-50℃下超声1-2h，干燥后得到离子液体改性埃洛石；按重量份称取1-3份将离子液体分散在乙醇溶液中，加入30-90份白炭黑，搅拌均匀，在温度为40-50℃下超声1-2h，干燥后得到离子液体改性白炭黑；将离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑超声分散在乙醇溶液中，混合均匀得到离子液体改性填料。
优选地，无卤阻燃剂为红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐。
优选地，红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐的重量比为2-4：1。
优选地，阻燃助剂为石墨烯和/或氧化石墨烯。
优选地，活性剂为氧化锌。
优选地，活性剂为纳米氧化锌，粒径为38-45nm。
优选地，促进剂为促进剂d、促进剂tmtd、促进剂m中的一种或两种以上混合物。
本发明提出的一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料的制备方法，包括如下步骤：按配比将聚酰胺树脂、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、离子液体改性填料、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为40-65℃，混炼时间为15-30min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为200-250℃，螺杆转速为300-350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到200-220℃，保温2-3h；再升温到230-250℃，保温4-6h。
本发明以聚酰胺树脂、热塑性弹性体和乙丙橡胶共混作为母体，使制品拉伸强度、弯曲模量以及交联聚合度都符合一定的应用范围，加入离子液体改性填料大大减少了填料的使用量，降低了生产成本，同时离子液体其独特的性质对填料表面进行改性，增强了制品力学性能的同时提高了阻尼系数，改善了减震、缓冲或屏蔽震动的性能，离子液体改性填料在母料中均匀分散，增强了填充效果，扩宽了橡胶材料阻尼性能有效作用温区，使制品在低温与室温条件下都保持良好的阻尼特性；加入无卤阻燃剂和阻燃助剂配合使用，三聚氰胺氰尿酸盐炭质泡沫层时，分解产生水分，使得红磷在燃烧时产生的氢化产物迅速水化成磷酸，磷酸缩合生成聚偏磷酸玻璃状覆盖物，充分发挥了红磷的阻燃作用，促进了燃烧时形成炭化层，此炭化层既可以阻挡热量和氧气的进人，又可阻挡热解产生的小分子可燃性气体进人气相，阻燃系统中的磷化合物和氮化合物反应生成了含p-n键的交联涂层，配合层状的石墨烯在材料燃烧时促使炭层在其表面沉积，起到阻隔气体扩散与热量传递的作用，从而达到阻燃效果提高材料的阻燃性；硫化剂、活性剂和促进剂配使用加速了体系的硫化速度和提高硫化效果；本发明制备过程采用合理的硫化技术，使各组分混合更加均匀，有效控制交联程度，并且使用逐步升温的加工工艺，使得共混过程反应更加充分，共混物中的橡胶相粒径更小，分布更均匀，以此避免橡胶材料过度硫化，工艺与配方搭配科学合理，有效解提高了热塑性弹性材料的阻燃性能和阻尼特性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂30份、热塑性弹性体100份、三元乙丙橡胶40份、离子液体改性填料20份、无卤阻燃剂20份、阻燃助剂10份、防焦剂10份、硫化剂3份、活性剂5份、促进剂5份。
实施例2
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂70份、热塑性弹性体60份、三元乙丙橡胶60份、离子液体改性填料30份、无卤阻燃剂40份、阻燃助剂20份、防焦剂7份、硫化剂6份、活性剂15份、促进剂2份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体。
实施例3
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、热塑性弹性体90份、三元乙丙橡胶50份、离子液体改性填料25份、无卤阻燃剂30份、阻燃助剂15份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂10份、促进剂4份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体，聚酰胺树脂为聚酰胺66，离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的20％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的80％。
实施例4
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂50份、热塑性弹性体70份、三元乙丙橡胶55份、离子液体改性填料27份、无卤阻燃剂35份、阻燃助剂18份、防焦剂8份、硫化剂4份、活性剂10份、促进剂3份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体，聚酰胺树脂为聚酰胺6，离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的50％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的50％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-烯丙基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为pf6-。
实施例5
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、热塑性弹性体90份、三元乙丙橡胶55份、离子液体改性填料29份、无卤阻燃剂30份、阻燃助剂15份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂8份、促进剂4份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体，聚酰胺树脂为聚酰胺6和聚酰胺66，离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的30％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的70％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-丁基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为bf4-；
离子液体改性填料的制备过程包括：按重量份称取1份离子液体分散在乙醇溶液中，加入50份埃洛石，搅拌均匀，在温度为40℃下超声2h，干燥后得到离子液体改性埃洛石；按重量份称取3份将离子液体分散在乙醇溶液中，加入90份白炭黑，搅拌均匀，在温度为50℃下超声1h，干燥后得到离子液体改性白炭黑；将离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑超声分散在乙醇溶液中，混合均匀得到离子液体改性填料；
阻燃高阻尼热塑性弹性材料由如下方法制得：按配比将聚酰胺树脂、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、离子液体改性填料、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为65℃，混炼时间为15min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为200-230℃，螺杆转速为300-350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到200℃，保温3h；再升温到230℃，保温6h。
实施例6
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、热塑性弹性体90份、三元乙丙橡胶55份、离子液体改性填料29份、无卤阻燃剂30份、阻燃助剂15份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂8份、促进剂4份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体，聚酰胺树脂为聚酰胺6和聚酰胺66；离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的30％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的70％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为cl-；无卤阻燃剂为红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐，阻燃助剂为石墨烯；
离子液体改性填料的制备过程包括：按重量份称取3份离子液体分散在乙醇溶液中，加入100份埃洛石，搅拌均匀，在温度为50℃下超声1h，干燥后得到离子液体改性埃洛石；按重量份称取1份将离子液体分散在乙醇溶液中，加入30份白炭黑，搅拌均匀，在温度为40℃下超声2h，干燥后得到离子液体改性白炭黑；将离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑超声分散在乙醇溶液中，混合均匀得到离子液体改性填料；
阻燃高阻尼热塑性弹性材料由如下方法制得：按配比将聚酰胺树脂、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、离子液体改性填料、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为40℃，混炼时间为30min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为220-250℃，螺杆转速为350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到220℃，保温2h；再升温到250℃，保温4h。
实施例7
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、热塑性弹性体90份、三元乙丙橡胶55份、离子液体改性填料29份、无卤阻燃剂30份、阻燃助剂15份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂8份、促进剂4份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体，聚酰胺树脂为聚酰胺6和聚酰胺66；离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的30％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的70％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为cl-；无卤阻燃剂为红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐，红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐的重量比为2：1，阻燃助剂为石墨烯，活性剂为氧化锌；
离子液体改性填料的制备过程包括：按重量份称取1份离子液体分散在乙醇溶液中，加入50份埃洛石，搅拌均匀，在温度为40℃下超声2h，干燥后得到离子液体改性埃洛石；按重量份称取3份将离子液体分散在乙醇溶液中，加入90份白炭黑，搅拌均匀，在温度为50℃下超声1h，干燥后得到离子液体改性白炭黑；将离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑超声分散在乙醇溶液中，混合均匀得到离子液体改性填料；
阻燃高阻尼热塑性弹性材料由如下方法制得：按配比将聚酰胺树脂、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、离子液体改性填料、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为65℃，混炼时间为15min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为200-250℃，螺杆转速为300-350r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到200℃，保温3h；再升温到250℃，保温4h。
实施例8
一种阻燃高阻尼热塑性弹性材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、热塑性弹性体90份、三元乙丙橡胶55份、离子液体改性填料29份、无卤阻燃剂30份、阻燃助剂15份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂8份、促进剂4份；
其中，热塑性弹性体为聚烯烃弹性体，聚酰胺树脂为聚酰胺6和聚酰胺66；离子液体改性填料由离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑组成，离子液体改性埃洛石为离子液体改性填料中重量的30％，离子液体改性白炭黑为离子液体改性填料中重量的70％；离子液体由有机阳离子和无机阴离子组成，有机阳离子为1-乙基-3-甲基咪唑阳离子，无机阴离子为cl-；无卤阻燃剂为红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐，红磷阻燃母粒和三聚氰胺氰尿酸盐的重量比为4：1，阻燃助剂为氧化石墨烯，活性剂为纳米氧化锌，粒径为38-45nm；
离子液体改性填料的制备过程包括：按重量份称取2份离子液体分散在乙醇溶液中，加入75份埃洛石，搅拌均匀，在温度为45℃下超声1.5h，干燥后得到离子液体改性埃洛石；按重量份称取2份将离子液体分散在乙醇溶液中，加入75份白炭黑，搅拌均匀，在温度为45℃下超声1.5h，干燥后得到离子液体改性白炭黑；将离子液体改性埃洛石和离子液体改性白炭黑超声分散在乙醇溶液中，混合均匀得到离子液体改性填料；
阻燃高阻尼热塑性弹性材料由如下方法制得：按配比将聚酰胺树脂、热塑性弹性体、三元乙丙橡胶、离子液体改性填料、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为50℃，混炼时间为20min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为200-250℃，螺杆转速为320r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到200℃，保温3h；再升温到250℃，保温4h。
对照例1
一种阻尼材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、无卤阻燃剂30份、阻燃助剂15份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂8份、促进剂4份；
阻尼材料由如下方法制得：按配比将聚酰胺树脂、三元乙丙橡胶、离子液体改性填料、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为50℃，混炼时间为20min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为200-250℃，螺杆转速为320r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到200℃，保温3h；再升温到250℃，保温4h。
对照例2
一种阻尼材料，其原料按重量份包括：
聚酰胺树脂40份、热塑性弹性体90份、三元乙丙橡胶55份、无卤阻燃剂30份、防焦剂9份、硫化剂5份、活性剂8份、促进剂4份；
阻尼材料由如下方法制得：按配比将聚酰胺树脂、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体、活性剂、促进剂加入密炼机混炼，混炼温度为50℃，混炼时间为20min得到母料，将母料和剩余组分加入双螺杆挤出机中，在温度为200-250℃，螺杆转速为320r/min下，经共混、挤出、冷却、切粒得到阻燃高阻尼热塑性弹性材料；其中，双螺杆挤出机首先升温到200℃，保温3h；再升温到250℃，保温4h。
将上述实施例6-8所述的阻燃高阻尼热塑性弹性材料和对照例1-2所述的阻尼材料进行性能测试，结果如下所示：
从性能测试结果可以看出，本发明采用聚酰胺树脂、热塑性弹性体和三元乙丙橡胶共混，加入离子液体改性填料作为补强填充剂，大幅提高了橡胶材料的阻尼性能和阻尼温域，同时填料了无卤阻燃剂和阻燃助剂提高阻燃性能，优化制备工艺，加入防焦剂、硫化剂、活性剂和促进剂提高了阻尼材料的综合性能，满足了阻尼材料的实际应用要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。