高模量阻尼材料及其制备方法与流程

本发明涉及阻尼减振领域，尤其是一种高模量阻尼材料及其制备方法。

背景技术：

高分子阻尼材料广泛应用于船舶、汽车、高铁等交通工具的舱（箱）室内壁，如地板、壁板、顶板等部位，用于抑制舱（箱）振动，降低舱（箱）内噪声，提高乘坐舒适性。实际工程应用中,高分子阻尼材料通常有两种结构应用形式,一种是自由阻尼结构,即将高分子阻尼材料粘贴于需减振结构的表面；一种是约束阻尼结构，将在高分子阻尼材料外表面附加一层金属约束层。其中，由于自由阻尼结构形式简单，安装便捷而得到广泛应用。自由阻尼结构的抑振能力与高分子阻尼材料的损耗模量成正比，而高分子基材自身的损耗模量很小，需对其进行改性，提高其损耗模量。通常提高损耗模量的方法是向高分子基材中添加云母粉、陶土、碳酸钙等无机矿物填料，虽然提高了基材的损耗模量，但带来三方面的负面影响：一是，填加量大，导致材料力学强度大幅下降；二是，无机填料密度比高分子基材高一倍，导致材料密度大幅增加；三是，无机填料加速了加工设备的磨损。

近年发展的碳纤维、碳纳米管等纤维填充阻尼改性技术因其可大幅度提高基体的模量、力学强度、耐热性,且阻尼材料具有高模量、高阻尼性能而备受研究者关注，然而，碳纤维、碳纳米管价格昂贵，分散性差且在混合加工过程中易发生断裂导致长径比降低，不利于工业化规模应用。

芳纶浆粕是近年发展的对位芳纶纤维表面原纤化的一种短纤维，其主干纤维表面附有大量直径介于纳米与微米尺度的超细微原纤维，比表面积远大于通常短纤维，具有芳纶纤维本体的高强度、高模量、轻质、优异的耐化学腐蚀性和热稳定性,因此广泛应用于高分子基体的增强改性。然而，芳纶浆粕由于降低了聚合物基体的损耗角或损耗因子，一直被研究者认为是降低聚合物基体的滞后生热与能量损耗的增强措施，而不会用于要求增加聚合物基体内损耗的阻尼改性。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种采用芳纶浆粕改性高分子基体且性能优异的高模量阻尼材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种高模量阻尼材料，它由丁腈橡胶、云母粉、炭黑、磷酸二苯一异辛酯、芳纶浆粕(PPTA Pulp)、硬脂酸、硫磺、促进剂CZ、促进剂TT、氧化锌组成，其中丁腈橡胶50-200份，云母粉30-50份，炭黑10-30份，磷酸二苯一异辛酯5-10份，芳纶浆粕(PPTA Pulp)10-50份，硬脂酸1-3份，硫磺1-3份，促进剂CZ 1.5-3份，促进剂TT 0.5-1份，氧化锌4-6份；以上份数均为质量份数。

一种高模量阻尼材料的制备方法，具体步骤如下：

1）按上述配方量称取组分；

2）将丁腈橡胶与芳纶浆粕(PPTA Pulp)在450型开炼机上预混炼，辊筒间距0.5-1.5mm，打三角包10个，然后出片冷却，待用；

3）将丁腈橡胶与芳纶浆粕(PPTA Pulp)的预混胶、云母粉、一半质量的炭黑、硬脂酸、硫磺投入40L密炼机，混炼1分钟；

4）将磷酸二苯一异辛酯和剩余的炭黑投入40L密炼机，混炼至温度达130℃，升上顶栓排胶；

5）将步骤4）得到的混炼胶投入450型开炼机冷却出片；

6）将步骤5）得到的混炼胶片放置百叶车上停放24小时；

7）将混炼胶片、促进剂CZ、促进剂TT投入40L密炼机，转速20rad/s，混炼至温度达100℃，升上顶栓排胶；

8）将步骤7）得到的混炼胶投入450型开炼机冷却出片；

9）将步骤8）得到的混炼胶片放置百叶车上停放24小时；

10）将步骤9）得到的混炼胶片在140-160℃、10-15MPa平板硫化机下成型，10min-20min。

本发明所得到的一种高模量阻尼材料及其制备方法，通过以上工艺过程,使芳纶浆粕中的纤维均匀分散在高分子基体中,解决增强纤维在高分子基体中分散困难的难题。

本申请得到的产品具有以下三方面的优势：一是，添加20-30份芳纶浆粕，就可将高分子基体的储存模量和损耗模量提高一倍以上，而要达到相果效果，需添加100份以上的无机填料；二是，添加芳纶浆粕可大幅度提高高分子基体的力学强度，而添加无机填料会明显降低高分子基体的力学强度；三是，添加芳纶浆粕，基本不增加高分子基体的密度，而添加无机填料会明显增加高分子基体的密度。

附图说明

图1为本发明实施例2、实施例3得到的阻尼材料的阻尼性能对比图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1：

本实施例描述的一种高模量阻尼材料，它由丁腈橡胶、云母粉、炭黑、磷酸二苯一异辛酯、芳纶浆粕(PPTA Pulp)、硬脂酸、硫磺、促进剂CZ、促进剂TT、氧化锌组成，其中丁腈橡胶50份，云母粉30份，炭黑10份，磷酸二苯一异辛酯5份，芳纶浆粕(PPTA Pulp)10份，硬脂酸2份，硫磺1份，促进剂CZ 1.5份，促进剂TT 0.5份，氧化锌4份；以上份数均为质量份数。

实施例2：

本实施例描述的一种高模量阻尼材料的制备方法，具体步骤如下：

1）按上述配方量称取组分；丁腈橡胶100份，云母粉30份，炭黑30份，磷酸二苯一异辛酯5份，芳纶浆粕(PPTA Pulp)10份，硬脂酸2份，硫磺1.5份，促进剂CZ 1.5份，促进剂TT 0.5份，氧化锌5份。

2）将丁腈橡胶与芳纶浆粕(PPTA Pulp)在450型开炼机上预混炼，辊筒间距0.9mm，打三角包10个，然后出片冷却，待用；

3）将丁腈橡胶与芳纶浆粕(PPTA Pulp)的预混胶、云母粉、一半质量的炭黑、硬脂酸、硫磺投入40L密炼机，混炼1分钟；

4）将磷酸二苯一异辛酯和剩余的炭黑投入40L密炼机，混炼至温度达130℃，升上顶栓排胶；

5）将步骤4）得到的混炼胶投入450型开炼机冷却出片；

6）将步骤5）得到的混炼胶片放置百叶车上停放24小时；

7）将混炼胶片、促进剂CZ、促进剂TT投入40L密炼机，转速20rad/s，混炼至温度达100℃，升上顶栓排胶；

8）将步骤7）得到的混炼胶投入450型开炼机冷却出片；

9）将步骤8）得到的混炼胶片放置百叶车上停放24小时；

10）将步骤9）得到的混炼胶片在150℃、12MPa平板硫化机下成型，15min。

实施例3：

本实施例描述的一种高模量阻尼材料的制备方法，具体步骤如下：

1）按上述配方量称取组分；丁腈橡胶100份，云母粉30份，炭黑30份，磷酸二苯一异辛酯5份，芳纶浆粕(PPTA Pulp)30份，硬脂酸2份，硫磺1.5份，促进剂CZ 1.5份，促进剂TT 0.5份，氧化锌5份.

2）将丁腈橡胶与芳纶浆粕(PPTA Pulp)在450型开炼机上预混炼，辊筒间距1mm，打三角包10个，然后出片冷却，待用；

3）将丁腈橡胶与芳纶浆粕(PPTA Pulp)的预混胶、云母粉、一半质量的炭黑、硬脂酸、硫磺投入40L密炼机，混炼1分钟；

4）将磷酸二苯一异辛酯和剩余的炭黑投入40L密炼机，混炼至温度达130℃，升上顶栓排胶；

5）将步骤4）得到的混炼胶投入450型开炼机冷却出片；

6）将步骤5）得到的混炼胶片放置百叶车上停放24小时；

7）将混炼胶片、促进剂CZ、促进剂TT投入40L密炼机，转速20rad/s，混炼至温度达100℃，升上顶栓排胶；

8）将步骤7）得到的混炼胶投入450型开炼机冷却出片；

9）将步骤8）得到的混炼胶片放置百叶车上停放24小时；

10）将步骤9）得到的混炼胶片在150℃、13MPa平板硫化机下成型，18min。

实施例2和实施例3所生产得到的产品的性能:

1)阻尼性能如图1所示。

2)拉伸强度和密度: