一种低成本高阻尼性的阻尼橡胶及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于功能性高分子领域，具体地，涉及一种低成本高阻尼性的阻尼橡胶及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 自20世纪60年代以来，隔震、耗能减震技术逐步引起世界各国的重视并广泛应 用于建筑结构和桥梁结构。我国自"5. 12"汶川大地震以后，建筑、桥梁减震、隔震技术逐 步得到重视。高阻尼橡胶支座以其性能优异、造价低、无污染等优点，在国内桥梁设计中 逐步得到重视。对于提高橡胶阻尼性能的方法，国内、外已进行了长达20多年的研宄。目 前较为主流的方法主要有： ①橡胶与橡胶共混 橡胶的玻璃化温度一般远低于室温，采用橡胶共混来改善阻尼材料的性能是有限的， 因此关于通过橡胶共混来提高高阻尼效果的研宄报道较少。Ismail H等对SBR/ENR共混体 系研宄发现，该共混体系加入NR后阻尼性能降低，但弹性改善。显然，这是NR玻璃化转变 温度低的缘故。Chakrit Sirisinha等通过控制橡胶共混体系的炭黑粒径及炭黑分散度来 提高阻尼。但从阻尼峰值情况来看，效果并不很好。
[0003] ②橡胶与纤维共混 纤维与橡胶共混可提高橡胶材料的阻尼性能。据日本专利报道，采用短纤维增强NR与 NR共混，随着短纤维增强NR用量的增大，共混物的tan δ可从〇. 2提高到0. 44。
[0004] ③填充剂改性 国内外专家的研宄表明，填充剂是橡胶本身外，影响胶料动态阻尼特性的显著因素，普 通的补强炭黑对提高胶料的粘性阻尼在许多场合未达到令人满意的程度，因此，国内外不 少专家近年来十分重视研宄用于减震橡胶制品的新型填料。
[0005] 研宄发现，石墨、云母粉等片状填料能使胶料获得更高的阻尼性能，大幅度地提高 损耗模量和损耗角正切，而储能模量增加不多。因此，填充片状填料的胶料无论在定应力、 定应变或定能量地输入条件下，都能把更多的振动能量由内摩擦以热的形式耗散掉。
[0006] ④有机小分子改性 近年来，利用有机小分子与聚合物形成杂化体得到了高阻尼材料的做法，引起了人们 的兴趣与注意，并被认为是开创了制备高性能阻尼材料的新概念、新方法。有些常被用作光 和热稳定剂的小分子能与聚合物形成二元有机杂化体，具有特别优异的阻尼性能。
[0007] 虽然，利用有机小分子对橡胶进行改性能够较为显著地提高阻尼性能，但是目前 市售的阻尼改性的有机小分子较为昂贵，成本相对偏高，很难为中、小、微型企业所接受。应 市场需求急需寻找一种新配方的阻尼橡胶以解决以上难题。
【发明内容】
[0008] 本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本高阻尼性的阻尼橡胶。
[0009] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是： 一种低成本高阻尼性的阻尼橡胶，包括以下重量份的组分： 天然橡胶：19-30重量份； 顺丁橡胶：8_20重量份； 塑料：1. 8-10重量份； 炭黑：19. 5-26重量份； 阻尼剂HC-I :2-15重量份； 硫化体系：1-1. 6重量份。
[0010] 本发明所述的阻尼橡胶，一方面通过天然橡胶与顺丁橡胶共混，提高橡胶在反复 受力过程中力学性能的相关稳定性，另一方面通过加入与天然橡胶具有良好相容性的塑 料，如EVA、聚苯乙烯以及低密度聚乙烯等，利用塑料与天然橡胶的玻璃化转变温度相差较 大，使最终产品的有效阻尼温度范围变宽，再利用炭黑以及成本较低的阻尼剂HC-I提高橡 胶的阻尼性能。
[0011] 其中，所述塑料为与天然橡胶具有良好相容性的塑料，具体可选自：EVA (乙烯-醋 酸乙烯共聚物)、聚苯乙烯和/或低密度聚乙烯。
[0012] 其中，对本发明所述配方进行优化：所述天然橡胶为24-30重量份；所述顺丁橡胶 为8-12重量份；所述塑料为1. 8-4. 3重量份；所述炭黑为23-26重量份；所述阻尼剂HC-I 为2-4. 3重量份。
[0013] 其中，所述硫化体系包括0. 4-0. 6重量份的硫磺以及0. 6-1. 5重量份的硫化促进 剂。
[0014] 其中，所述硫化促进剂可选自次磺胺类硫化促进剂或者是噻唑类硫化促进剂。
[0015] 其中，所述次磺胺类硫化促进剂可选自NS、CZ等。所述噻唑类硫化促进剂可选自 M、DM、GNA 等。
[0016] 其中，所述炭黑为本领域中常用于阻尼橡胶中的一种添加物，有助于橡胶阻尼性 能的改善，进一步地，所述炭黑优选高结构细粒子炭黑，所述高结构细粒子炭黑具有更佳的 机械性能，对橡胶的阻尼性能改善效果更好。所述高结构是指炭黑的结构性很高，而炭黑的 结构性是指炭黑粒子连接成链并熔结在一起成为聚结体的倾向，这种聚集体在制造过程中 由粒子与粒子间熔合在一起的，这些聚集体(一次结构）也可形成疏松的缔合物或者称"二 次结构"，他们很容易破坏，故称暂时结构。而本领域中通常用炭黑的DBP吸收值来表征其 结构性的高低，DBP值越高，说明炭黑结构越高。而细粒子，顾名思义，指的是炭黑平均粒径 较小。本发明中，优选炭黑的DBP吸收值为100-120m 3/100g，粒径为18-25nm，此时，炭黑具 有较高的结构性以及较小的粒径，而炭黑中的炭黑N115、炭黑N110、炭黑N220的DBP吸收 值及粒径均满足上述范围，具有高结构且粒径较小，性能较好。
[0017] 其中，所述阻尼橡胶还包括17-30重量份的无机填料。
[0018] 其中，所述无机填料为有助于改善橡胶阻尼性的片状无机填料，具体如石墨和云 母粉等。 其中，所述阻尼橡胶还包括5-10重量份的配合剂。
[0019] 其中，所述配合剂包括3. 0-6. 0重量份的软化剂以及2. 0-4. 0重量份活性剂。
[0020] 其中，所述软化剂可以选自石油树脂、机械油等，所述石油树脂为石油馏分的烯 烃、二烯烃、环烯烃、苯乙烯衍生物和杂环化合物的混合物经聚合得到的树脂状物质，包括 C9石油树酯、C5石油树酯、C5/C9共聚树脂、加氢石油树脂。所述机械油是石油润滑油馏分 经脱蜡、溶剂精制及白土处理而得的润滑油。
[0021] 其中，所述活性剂可选自以下物质中的至少一种：氧化锌、硬脂酸、石蜡。
[0022] 本发明还提供一种上述阻尼橡胶的制备方法，包括以下步骤： 1) 将所述比例的天然橡胶、顺丁橡胶以及塑料加入密炼机中混炼， 2) 再加入所述比例的阻尼剂HC-1、炭黑、硫化体系、无机填料以及配合剂，在不超过 120°C的温度下混炼； 3) 将上述步骤2)混炼完成后的物质置于硫化机内硫化制得阻尼橡胶。
[0023] 其中，所述步骤1)中的混炼温度为不超过150°C。所述步骤1)中将天然橡胶与顺 丁橡胶及塑料一起混炼的目的是为了降低天然橡胶