本发明涉及一种氯化丁基橡胶阻尼材料及其制备方法，具体说，是涉及一种改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料及其制备方法，属于阻尼材料
技术领域：
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背景技术：
：随着科技的发展和社会的进步，机器化生产越来越多。与此同时，随着大型机器的生产和运行，避免不了会产生振动和噪音。振动和噪音不仅严重影响和破坏机器运行的可靠性和稳定性，还污染了环境，尤其还影响到了人们的生活。阻尼材料不仅可以吸收振动机械能为主的力学性能，还能将机械能转化为热能并消耗掉。因此，利用阻尼材料的这一特性可以降低体系的共振振幅，延长机械设备的使用寿命。氯化丁基橡胶(CIIR)是由丁基橡胶溶液通入氯气而制得，分子极性较高，除与丁基橡胶拥有类似的综合性能之外，兼具有优良的加工工艺性、高的反应活性、较快的硫化速度、好的粘结性等优点，因此广泛应用于制作轮胎、胶管、胶带、工业橡胶制品、药用橡胶制品、文体用橡胶制品、建筑密封材料和化工防腐衬里等。同时，由于氯原子的取代，分子间摩擦系数增大，氯化丁基橡胶的阻尼性能较好，可用于制作各种阻尼减震材料。但是氯化丁基橡胶目前还存在有效阻尼温域范围不够宽广、阻尼性能不够稳定以及力学性能不佳等缺陷，因此其应用领域具有一定的局限性。为此，需要采取一定的措施对氯化丁基橡胶进行改性。目前关于氯化丁基橡胶性能的改进，主要是添加一些炭黑、氧化铝粉等无机填料(无机填料/氯化丁基橡胶阻尼复合材料力学性能的研究，阎浩、黄志雄、王雁冰，第十七届玻璃钢/复合材料学术年会论文集，2008-12-01)，上述填料主要是改进氯化丁基橡胶的力学性能，对其阻尼性能的改进很小，同时由于这些填料与氯化丁基橡胶的相容性较差，以致其对氯化丁基橡胶力学性能的改进也有限。硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的生物成因硅质沉积岩，其化学成分以SiO2为主，化学式可表示为SiO2·nH2O。硅藻土表面含有较多的羟基，而且有氢键的存在，故呈现出弱酸性。硅藻土壁壳上有较多的微小细孔，而且这些孔都有着较大的比表面积，吸附性能很好。目前以硅藻土代替炭黑做补强填料以提高橡胶基体的力学性能，已有广泛而深入的研究。但是使用硅藻土作为氯化丁基橡胶的填料实现同时提高橡胶基体阻尼和力学性能的研究至今未见报道，究其原因在于硅藻土本身阻尼性能差。技术实现要素：针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料及其制备方法，以克服现有氯化丁基橡胶材料的缺陷。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料，由以下组分混炼得到：氯化丁基橡胶：100质量份；硫化剂：1～3质量份；促进剂：1～3质量份；硬脂酸：2～4质量份；纳米氧化锌：1～2质量份；防老剂：2～4质量份；轻质氧化镁：1～3质量份；改性硅藻土：2.5～10质量份；所述改性硅藻土是由受阻酚对经过焙烧后的硅藻土改性得到。作为一种优选方案，所述硫化剂为硫磺。作为一种优选方案，所述促进剂为促进剂M(化学名称为2-巯醇基苯并噻唑)。作为一种优选方案，所述纳米氧化锌的粒径为50～70nm。作为一种优选方案，所述防老剂为防老剂A(化学名称为N-苯基-1-萘胺)。作为一种优选方案，所述轻质氧化镁的粒径为2～5μm。作为一种优选方案，所述改性硅藻土是将硅藻土经过焙烧、酸化、偶联改性处理后再由受阻酚改性处理得到。作为进一步优选方案，所述改性硅藻土的制备，包括如下步骤：a)将硅藻土于300～600℃下焙烧3～5小时后过筛(100～500目筛)，得到预处理硅藻土；b)将步骤a)得到的预处理硅藻土分散于乙醇水溶液中，搅拌得混合溶液后，加酸使溶液呈酸性，再于70～90℃下进行酸化反应1～4小时；c)酸化反应结束后，向反应溶液中滴加偶联剂，再于70～90℃下进行偶联反应2～4小时；d)偶联反应结束后，向反应溶液中加入受阻酚，再于70～90℃下反应12～20小时；结束反应，进行固液分离、洗涤、于60～80℃干燥，即得所述改性硅藻土。作为更进一步优选方案，步骤b)中所述乙醇水溶液中乙醇：水的体积比为(1～3)：(1～3)。作为更进一步优选方案，100～300mL的乙醇水溶液中加入8～20g的的预处理硅藻土，加入100～200mL乙酸调节至溶液pH值为4～6。作为更进一步优选方案，所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。作为更进一步优选方案，预处理硅藻土：偶联剂的质量比为(8～20)：(10～30)。作为更进一步优选方案，所述受阻酚为抗氧化剂245。作为更进一步优选方案，预处理硅藻土：受阻酚的质量比为(8～20)：(10～30)。一种制备上述改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的制备方法，包括如下步骤：按配方，将各组分按比例加入开炼机中；在辊筒温度为30～50℃的条件下进行混炼，即得所述改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料。与现有技术相比，本发明具有如下显著性有益效果：本发明将硅藻土进行焙烧，提高其比表面积，然后采用受阻酚对经过焙烧后的硅藻土进行改性处理，得到改性硅藻土，将制得的改性硅藻土添加到氯化丁基橡胶中，可以同时显著的改进氯化丁基橡胶的阻尼性能、力学性能和导热性能，提高了氯化丁基橡胶的复合性能，扩大了氯化丁基橡胶的使用范围；另外，本发明的制备工艺经济实用，制备过程简单，成本低廉，无需特殊设备和苛刻条件，易于实现规模化生产，具有极强的实用价值。具体实施方式下面结合实施例和对比例对本发明技术方案做进一步详细、完整地说明。采用《材料结构及表征》(吴刚.化学工业出版社.2004)报道的方法，测试改性硅藻土的红外光谱；采用扫描电镜法观察改性硅藻土的粒子尺寸；采用德国耐驰公司生产的DMA-242型动态力学分析仪测试橡胶的阻尼性能；采用GB528-83测试氯化丁基橡胶的力学性能；采用GB/T11205-2009测试氯化丁基橡胶的导热性能。实施例1一、改性硅藻土的制备：a)将100g硅藻土于300℃下焙烧5小时，得到焙烧后硅藻土，将焙烧后硅藻土过100目筛，得到预处理硅藻土；b)将8g预处理硅藻土分散于100mL乙醇水溶液(乙醇：水的体积比为1:1)中，搅拌得混合溶液，加入100mL乙酸调节溶液的pH值为4，然后于70℃下酸化反应4小时，搅拌速率为200r/min；c)酸化反应结束后，向反应溶液中逐滴缓慢多次滴加10g硅烷偶联剂KH560，于70℃下偶联反应4小时，搅拌速率为300r/min；d)偶联反应结束后，向反应溶液中加入10g抗氧剂245，于70℃下反应20小时，搅拌速率为300r/min；结束反应，抽滤使固液分离，滤饼用去离子水反复洗涤除去未反应的抗氧剂245，然后于60℃鼓风干燥36小时，即得改性硅藻土，备用。关于所制备的改性硅藻土的性能测试数据见表1所示。二、改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的制备：将100g氯化丁基橡胶、2g硬脂酸、1g纳米氧化锌、1g促进剂M、2g防老剂A、1g轻质氧化镁、1g硫磺及2.5g本实例制得的改性硅藻土加入开炼机中，在辊筒温度为30℃的条件下进行混炼，即得到本发明所述的改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料。关于所制备的改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的性能测试数据见表2所示。对比例1将100g氯化丁基橡胶、2g硬脂酸、1g纳米氧化锌、1g促进剂M、2g防老剂A、1g轻质氧化镁、1g硫磺加入开炼机中，在辊筒温度为30℃的条件下进行混炼，即得到对比氯化丁基橡胶阻尼材料。关于所制备的对比氯化丁基橡胶阻尼材料的性能测试数据见表2所示。实施例2一、改性硅藻土的制备：a)将150g硅藻土于450℃下焙烧4小时，得到焙烧后硅藻土，将焙烧后硅藻土过300目筛，得到预处理硅藻土；b)将14g预处理硅藻土分散于200mL乙醇水溶液(乙醇：水的体积比为1:1)中，搅拌得混合溶液，加入150mL乙酸调节溶液的pH值为5，然后于80℃下酸化反应2.5小时，搅拌速率为300r/min；c)酸化反应结束后，向反应溶液中逐滴缓慢多次滴加20g硅烷偶联剂KH560，于80下偶联反应3小时，搅拌速率为400r/min；d)偶联反应结束后，向反应溶液中加入20g抗氧剂245，于80℃下反应16小时，搅拌速率为400r/min；结束反应，抽滤使固液分离，滤饼用去离子水反复洗涤除去未反应的抗氧剂245，然后于70℃鼓风干燥24小时，即得改性硅藻土，备用。关于所制备的改性硅藻土的性能测试数据见表1所示。二、改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的制备：将100g氯化丁基橡胶、3g硬脂酸、1.5g纳米氧化锌、2g促进剂M、3g防老剂A、2g轻质氧化镁、2g硫磺及5g本实例制得的改性硅藻土加入开炼机中，在辊筒温度为40℃的条件下进行混炼，即得到本发明所述的改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料。关于所制备的改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的性能测试数据见表2所示。对比例2将100g氯化丁基橡胶、3g硬脂酸、1.5g纳米氧化锌、2g促进剂M、3g防老剂A、2g轻质氧化镁、2g硫磺加入开炼机中，在辊筒温度为40℃的条件下进行混炼，即得到对比氯化丁基橡胶阻尼材料。关于所制备的对比氯化丁基橡胶阻尼材料的性能测试数据见表2所示。实施例3一、改性硅藻土的制备：a)将200g硅藻土于600℃下焙烧3小时，得到焙烧后硅藻土，将焙烧后硅藻土过500目筛，得到预处理硅藻土；b)将20g预处理硅藻土分散于300mL乙醇水溶液(乙醇：水的体积比为1:1)中，搅拌得混合溶液，加入200mL乙酸调节溶液的pH值为6，然后于90℃下酸化反应1小时，搅拌速率为400r/min；c)酸化反应结束后，向反应溶液中逐滴缓慢多次滴加30g硅烷偶联剂KH560，于90下偶联反应2小时，搅拌速率为500r/min；d)偶联反应结束后，向反应溶液中加入30g抗氧剂245，于90℃下反应12小时，搅拌速率为400r/min；结束反应，抽滤使固液分离，滤饼用去离子水反复洗涤除去未反应的抗氧剂245，然后于80℃鼓风干燥12小时，即得改性硅藻土，备用。关于所制备的改性硅藻土的性能测试数据见表1所示。二、改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的制备：将100g氯化丁基橡胶、4g硬脂酸、2g纳米氧化锌、3g促进剂M、4g防老剂A、3g轻质氧化镁、3g硫磺及10g本实例制得的改性硅藻土加入开炼机中，在辊筒温度为50℃的条件下进行混炼，即得到本发明所述的改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料。关于所制备的改性硅藻土/氯化丁基橡胶阻尼复合材料的性能测试数据见表2所示。对比例3将100g氯化丁基橡胶、4g硬脂酸、2g纳米氧化锌、3g促进剂M、4g防老剂A、3g轻质氧化镁、3g硫磺加入开炼机中，在辊筒温度为50℃的条件下进行混炼，即得到对比氯化丁基橡胶阻尼材料。关于所制备的对比氯化丁基橡胶阻尼材料的性能测试数据见表2所示。表1改性硅藻土的性能测试数据样品红外光谱/cm-1平均粒径/μm实施例1O-H:3100-3600；C-H:2800-30005～10实施例2O-H:3100-3600；C-H:2800-300011～15实施例3O-H:3100-3600；C-H:2800-300016～20表2氯化丁基阻尼橡胶的性能测试数据样品tanδ拉伸强度/MPa断裂伸长率/％导热系数/W/m·K有效阻尼温域/℃实施例12.5～2.67.1～8.2610～6500.20～0.22-60～-10对比例11.3～1.45.7～5.8580～5900.13～0.14-60～-50实施例22.8～2.99.3～10.8660～7000.23～0.25-70～10对比例21.4～1.55.9～6.0600～6100.14～0.15-60～-40实施例33.2～3.311.4～13.7750～8100.26～0.31-80～20对比例31.5～1.66.2～6.3630～6400.15～0.16-60～-30由表2可见：本发明提供的氯化丁基阻尼橡胶具有优良的阻尼性能、力学性能、导热性能及较宽的阻尼温域范围。综上所述：本发明通过先对硅藻土进行焙烧处理，以提高其比表面积，再经过酸化、偶联改性处理，最后通过受阻酚进行改性处理，使得到的改性硅藻土的表面含有大量羟基等极性基团，具有较强的氢键作用，从而与氯化丁基橡胶基体具有优良的相容性，当将其添加到氯化丁基橡胶基体中，可同时显著的改进氯化丁基橡胶的阻尼性能、力学性能和导热性能；另外，本发明的制备工艺经济实用，制备过程简单，成本低廉，无需特殊设备和苛刻条件，易于实现规模化生产，具有极强的实用价值，相对于现有技术而言，取得了显著性进步和出乎意料的效果。最后需要在此指出的是：以上仅是本发明的部分优选实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容做出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。当前第1页1 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