专利名称：新型多元杂化高性能减振复合材料的制备方法
技术领域：
本发明属工程用材料制备领域，特别是涉及一种多元杂化高性能减振复合材料的制备方法。
背景技术：
高聚物阻尼材料是基于高聚物的粘弹性，即在玻璃化转变区域内，由分子链运动产生的内摩擦，将外场作用的机械能或声能部分地转变为热能散逸，而具有减振降噪作用的功能材料，被广泛地用于航天事业、交通运输、机械设备、建筑以及日常生活等领域。通常阻尼材料的评价标准之一是玻璃化转变区域内损耗峰(tanδ)的高低。而单一的高聚物往往由于阻尼损耗峰不够高，需要进行改性处理。
近年来，国外有研究表明，在极性高聚物中加入有机小分子(如增塑剂、光稳定剂等)制备得到的杂化体材料，在宏观上实现了比较均匀的分子水平的混合；在微观上具有大量比较均匀的微相分离区域，再加上相互之间的氢键等作用力的存在，使得通过该方法所得的阻尼材料的性能非常突出，阻尼效果远远超过了IPN及其他方法所得的阻尼材料，是一种制备高性能阻尼材料的新方法。但在极性高聚物与有机小分子相容体系中(如CPE与有机小分子ZKF)，由于抗增塑作用(通常，增塑剂加入到基体材料中，损耗峰的高度下降，损耗峰的位置向低温区域偏移，称作增塑作用；反之称作抗增塑作用。)的存在，随着有机小分子质量百分比的增加，损耗峰的高度显著增加，同时损耗峰对应的温度(玻璃化温度)也向高温方向移动，如当ZKF的质量百分比达到40wt％时，对应损耗峰的温度在40℃，而弹性体CPE的损耗峰在-9℃左右。由于损耗峰向高温方向移动，从而使杂化体阻尼材料的实际应用受到了一定程度的限制，因此有必要进一步研究新的减振机理，研制出损耗峰温度可控的杂化体减振复合材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，制得的损耗峰温度可控的杂化体减振复合材料，可适用于汽车、轨道交通、建筑、机械、家用电器及体育器材等方面，该方法操作简单，适合工业化生产。
本发明的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，包括下列步骤(1)混炼辊筒中加入氯化聚乙烯(CPE)粉末，同时用切刀做人工辅助性的混合，混炼；加入(2-羟基-3-环己基-5甲基)-苯环(ZKF)有机小分子，同时用切刀辅助混合，混炼；加入2，2-甲撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)(EBP)有机小分子，同样用切刀辅助混合，混炼，剥下混炼料，室温冷却后，剪碎制成混炼碎粒；(2)热压成形混炼碎料均匀地铺在模子内腔中，模子上下用钢板夹住，且在钢板和模子之间用一层高温防粘膜；钢板移入平板硫化机，卸载，加压；反复加压、卸载，排出熔融混料中的气体；加压保形；取下钢板，连同混料用水冷却，脱模；制得多元杂化高性能减振复合材料；(3)测试损耗因子tanδ的峰值以及损耗峰对应的温度位置。
所述的辊筒温度是指60～65℃；所述的CPE/ZKF/EBP混合是指其各组份质量百分比为CPE∶ZKF∶EBP＝50～60∶50～20∶0～30；所述的CPE混炼为10分钟，然后加入ZKF混炼15分钟，混炼均匀后，再加入EBP混炼15分钟，总混炼为40分钟左右；所述的卸载条件是150-155℃预热5-10分钟；所述的加压是指2～3MPa的压力下加压5-10分钟，再用10～12MPa的压力加压10分钟；所述的反复加压、卸载是指卸载1～2分钟；所述的加压保形是指用10～12MPa的压力加压保形10-20分钟。
本发明的有益效果(1)本发明的多元杂化高性能减振复合材料减振机理基于高聚物的粘弹阻尼性能，同时综合了杂化体中极性基体与多功能有机小分子之间形成氢键网络的“断裂—重建”的可逆性，具有多重能量耗散机理，因此具有优异的减振、消音功能；(2)由于多元杂化高性能减振复合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并产生协同作用，从而达到调整杂化体材料振动吸收峰的位置，使材料在不同的使用温度下达到满意的减振效果。
具体实施例方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1多元杂化高性能减振复合材料各组份质量百分比采用氯化聚乙烯(CPE)∶(2-羟基-3-环己基-5甲基)-苯环(ZKF)∶2，2-甲撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)(EBP)＝60∶35∶5，其制备步骤如下1>将双辊筒混炼机的辊筒温度上升到60～65℃并保持基本稳定；2>在辊筒间加入质量百分比为60wt％的CPE，通过辊筒表面温度使CPE软化，并在辊筒由于转速差异而产生的剪切力作用下，使CPE粉末处在半流状态下，同时用切刀做人工辅助性的混合，混炼10分钟；3>在辊筒间加入质量百分比为35wt％的ZKF有机小分子，由于双辊筒表面之间的转速差异，使得ZKF有机小分子在CPE中分散开来，同时用切刀辅助混合，混炼时间约为15分钟，以利于均匀混合；4>在辊筒间加入质量百分比为5wt％的EBP有机小分子，同样用切刀辅助混合，混炼时间约为15分钟，使各组份混合均匀；5>总的混炼时间为40分钟，混炼均匀后，将混炼料从辊筒上剥下来，在室温下冷却，然后剪碎制成混炼碎粒，以备热压成形之用。
第二步热压成形1>将混炼碎料均匀地铺在模子内腔中，模子上下都用钢板夹住，且在钢板和模子之间用一层高温防粘膜；2>将钢板移入平板硫化机，卸载条件下以155℃预热5分钟，使混炼碎料充分熔融；3>然后在2～3MPa的压力下加压5分钟，使熔融混炼料流动充满模子内腔，再用10～12MPa的压力加压10分钟，使熔融混炼碎料流动充满模子内腔；4>反复加压、卸载1～2分钟，排出熔融混料中的气体；5>再用10～12MPa的压力加压保形10分钟；6>取下钢板，连同混料用水冷却，脱模，即可制得“多元杂化高性能减振复合材料”。
实施例2多元杂化高性能减振复合材料各组份质量百分比采用CPE∶ZKF∶EBP＝60∶30∶10，其制备的步骤和工艺与实施例1相同。
实施例3多元杂化高性能减振复合材料各组份质量百分比采用CPE∶ZKF∶EBP＝60∶25∶15，其制备的步骤和工艺与实施例1相同。
实施例4多元杂化高性能减振复合材料各组份质量百分比采用CPE∶ZKF∶EBP＝60∶20∶20，其制备的步骤和工艺与实施例1相同。
实施例1～实施例4所制得的多元杂化高性能减振复合材料与单纯的氯化聚乙烯(CPE)以及不同ZKF、EBP质量百分比的CPE/ZKF/EBP杂化体阻尼材料，通过动态力学热分析仪(DMA)测试以损耗因子tanδ的峰值以及损耗峰对应的温度位置来评价，其对比测试结果分别如表一所示表一CPE/ZKF/EBP杂化体材料
从表一中可以看出，在CPE/ZKF/EBP杂化材料中，基体材料CPE的质量百分数保持不变的条件下，调整ZKF和EBP的质量百分比，随着EBP含量的增加，CPE/ZKF/EBP杂化材料的损耗峰的位置明显偏向低温区域，当ZKF/EBP含量为20/20时，损耗峰的位置从40℃(ZKF为40wt％的CPE/ZKF损耗峰的位置)下降到了26.5℃；而损耗峰的高度随着EBP的增加先提高，后下降。当ZKF/EBP含量为30/10和25/15时损耗峰的值分别达到了1.859和1.844，具有较高的阻尼减振性能；当ZKF/EBP含量为20/20时，损耗峰的值为1.65，有所下降。这种现象主要是由于ZKF和EBP的同时存在，起到了协同作用，在EBP含量较少时，由于EBP以大分子侧基的形式通过氢键嫁接在CPE的分子链上，一方面增加了杂化材料的自由体积和柔性；另一方面，在受到外场作用时，由于EBP与CPE大分子的摩擦运动以及EBP与CPE大分子之间氢键的断裂，耗散了一定的机械能，从而使损耗峰有所增加。当EBP量超过临界值时，由于杂化材料自由体积的增加，减小了大分子链之间摩擦运动，同时也减小了ZKF的抗增塑作用，从而导致CPE/ZKF/EBP杂化材料损耗峰高度的下降。因此，EBP在CPE/ZKF/EBP杂化材料中起到了增塑作用，从而达到调整杂化体材料振动吸收峰的位置，并进一步优化了杂化材料阻尼减振性能，使材料在不同的使用温度下达到满意的减振效果。
权利要求
1.一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，包括下列步骤(1)混炼辊筒中加入氯化聚乙烯CPE粉末，同时用切刀做人工辅助性的混合，混炼；加入(2-羟基-3-环己基-5甲基)-苯环ZKF有机小分子，同时用切刀辅助混合，混炼；加入2，2-甲撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚)EBP有机小分子，同样用切刀辅助混合，混炼，剥下混炼料，室温冷却后，剪碎制成混炼碎粒；(2)热压成形混炼碎料均匀地铺在模子内腔中，模子上下用钢板夹住，且在钢板和模子之间用一层高温防粘膜；钢板移入平板硫化机，卸载，加压；反复加压、卸载，排出熔融混料中的气体；加压保形；取下钢板，连同混料用水冷却，脱模；制得多元杂化高性能减振复合材料；(3)测试损耗因子tanδ的峰值以及损耗峰对应的温度位置。
2.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的辊筒温度是指60～65℃。
3.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的CPE/ZKF/EBP混合是指其各组份质量百分比为CPE∶ZKF∶EBP＝50～60∶50～20∶0～30。
4.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的CPE混炼为10分钟，然后加入ZKF混炼15分钟，混炼均匀后，再加入EBP混炼15分钟，总混炼为40分钟。
5.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的卸载条件是150-155℃预热5-10分钟。
6.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的加压是指2～3MPa的压力下加压5-10分钟，再用10～12MPa的压力加压5-10分钟。
7.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的反复加压、卸载是指卸载1～2分钟。
8.根据权利要求1所述的一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，其特征在于所述的加压保形是指用10～12MPa的压力加压保形10-20分钟。
全文摘要
本发明涉及一种多元杂化体高性能减振复合材料的制备方法，步骤包括(1)混炼氯化聚乙烯、(2－羟基－3－环己基－5甲基)－苯环和2，2－甲撑双－(4－乙基－6－叔丁基苯酚)，剪碎制成混炼碎粒；(2)热压成形，制得多元杂化高性能减振复合材料；(3)测试损耗因子tanδ的峰值以及损耗峰对应的温度位置。本发明制得的损耗峰温度可控的杂化体减振复合材料，可适用于汽车、轨道交通、建筑、机械、家用电器及体育器材等方面。该方法操作简单，适合工业化生产。
文档编号B29C43/58GK101085849SQ20071004163
公开日2007年12月12日 申请日期2007年6月5日 优先权日2007年6月5日
发明者晏雄, 丁新波, 张慧萍 申请人:东华大学