本发明属于沥青材料领域，尤其涉及一种系统减振用高阻尼沥青材料及其制备方法。
背景技术：
随着现代工业科技的发展，振动的控制技术越来越受到人们的重视。阻尼减振是有效控制结构振动的方法，它一般是利用高分子材料的黏弹性，在交变应力(如振动)的作用下，分子链段运动克服阻力，形变滞后于应力，而在一定的频率和温度范围内，这种滞后现象十分明显，滞后的形变运动意味着要克服很大的阻力，从而把外界振动的机械能转变为内能，起到减振的作用。
沥青作为一种典型的黏弹性阻尼材料，兼有黏性流体和弹性固体的某些特性，通过将填料界面摩擦产生的振动能变为热能，从而达到振动衰减的作用，故在减振降噪领域被广泛应用。系统振动主要产生垂向的低频、高频运动，对减振要求极高，要求材料高阻尼、在大载荷下可大变形。然而传统的沥青阻尼材料多以固体形态存在，主要是通过大量填充无机填料的方式增加沥青阻尼，其固体形态决定了沥青形变不大，且动力学性能受环境温度与外界激励频率影响非常明显，受时温效应影响大，无法达到相应的减振效果，存在一定的应用局限性。因此，研究开发一种用于系统减振的高阻尼沥青本领域而言具有十分重要的意义。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种在一定温度范围内兼具低温敏性与高流动性、可大变形、高黏着性的系统减振用高阻尼沥青材料及其制备方法，与钢簧配合后可有效抑制设备在高低频率下的垂向振动。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种系统减振用高阻尼沥青材料，包括以下质量份数的各组分：沥青100份，液体橡胶10-50份，固体增塑剂5-25份，树脂5-25份和无机填料10-50份。
系统减振用高阻尼沥青材料需封闭在阻尼器内与钢弹簧配合使用，其使用工况要求材料具有一定的黏着性、流动性，采用液体橡胶与沥青共混可达到提高沥青材料黏着性、流动性的目的；采用固体增塑剂可以改善沥青在一定温度范围内的温敏性，提高多相体系相容性，提高材料流动性，同时对提高沥青材料黏着性有积极效果；采用增粘树脂可以进一步提高沥青的黏着性；采用可以提高材料的导热性，增加沥青材料内摩擦作用，在一定用量范围内可增加沥青的阻尼作用，用量过多则会影响材料流动性，对系统阻尼不利，本发明的质量份数为最佳用量。
本发明的系统减振用高阻尼沥青材料形态介于固体与液体之间，流动性好，既可以灌装的方式封闭在阻尼器内，又能在振动停止后通过自身流动性恢复原有形态，且在高频振动下可大变形，其高黏着性可在与金属部件的相对运动形成系统阻尼，有效抑制设备垂向振动。
为了进一步增强材料的效果，本发明选低软化点沥青作为主体材料，选择温敏性低、具有黏弹性的聚合物作为改性剂，选增加沥青黏性、软化沥青的树脂作为改性剂，选与沥青、改性剂相容性较好、低挥发性的增塑剂作为改性剂，选择与沥青、其他改性剂相容性好的无机填料作为改性剂。
上述的系统减振用高阻尼沥青材料，优选的，所述沥青包括70#沥青、90#沥青、110#沥青和130#沥青中的一种或多种。
优选的，所述液体橡胶包括液体三元乙丙橡胶、液体丁腈橡胶和液体硅胶中的一种或几种。不同液体橡胶与沥青配合的黏着性、流动性不同。
优选的，所述固体增塑剂为黑油膏和/或氢化松香。沥青本身为固体材料，与液体类增塑剂相容性不佳，且液体类增塑剂在沥青中易挥发，对材料使用有一定影响，选择固体类增塑剂黑油膏，可改善沥青在一定温度范围内的温敏性，提高多相体系相容性；选择氢化松香作为增黏剂使用，可提高沥青材料的黏着性，可根据实际情况选择使用。
优选的，所述树脂为增粘树脂、石油树脂和古马隆树脂中的一种或几种。增粘树脂、石油树脂和古马隆树脂可以增加沥青材料的黏着性；其中增粘树脂更优选为超级增粘树脂。
优选的，所述无机填料包括炭黑、强威粉、石墨和云母粉中的一种或几种。高阻尼沥青材料使用的过程中的损耗使应力转化为热量，采用炭黑、石墨、云母粉等填料，可提高材料的导热性，增加沥青材料内摩擦作用。
基于一个总的技术构思，本发明还提供一种系统减振用高阻尼沥青材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将无机填料、树脂和软化后的沥青混合，进行翻炼薄通，至各组分均匀分散，得到混合材料；
(2)在所述步骤(1)后得到的混合材料中加入液体橡胶和固体增塑剂，继续进行翻炼薄通，至各组分均匀一致且表面无颗粒状物质，即得到所述的系统减振用高阻尼沥青材料。
沥青软化可以提高沥青流动性，达到可在开炼机上机操作的目的；加无机填料与树脂可以适当降低沥青的含量，避免熔融状态的沥青在开炼机的“流淌”，减少沥青损耗，为后续加液体橡胶和增塑剂时做准备。本制备方法可共用橡胶混炼设备，设备通用性高，对促进各配合剂在沥青中的分散效果好。
上述的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，沥青的软化温度为70-90℃，软化时间为1-2h；翻炼薄通在开炼机中进行，所述翻炼薄通的温度为40-60℃。
优选的，所述步骤(2)中，在加入液体橡胶和增塑剂时，通过控制辊距和加入液体橡胶和增塑剂的速度，使混合材料无滴落为准。
优选的，所述步骤(2)中，继续进行翻炼薄通至各组分均匀一致且表面无颗粒状物质后，继续翻炼至少2min，整个制备过程中总翻炼时间不超过25min。
本发明的系统减振用高阻尼沥青材料，在10-30℃的温度范围内兼具低温敏性与高流动性，可大变形，黏着性高；若温度超过30℃，沥青流动性过好，黏着性下降，系统阻尼降低；若温度低于10℃，沥青失去流动性，大载荷下失去大变形性能，系统阻尼降低。其减振产品为钢弹簧加阻尼器结构，由钢弹簧提供承载刚度，由封闭沥青材料的阻尼器提供系统结构阻尼，系统结构阻尼来源于金属部件与沥青材料相对运动产生的摩擦，利用沥青材料的黏弹性，在交变应力作用下，分子链段运动克服阻力，形变滞后于应力，滞后的形变运动意味着要克服很大的摩擦阻力，达到减振目的，产品传递率最低可达到2.71，不仅抑制减振器在高频下的振动，还抑制减振器在低频下的共振响应。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的系统减振用高阻尼沥青材料，在一定的温度范围内兼具低温敏性与高流动性，可大变形，黏着性高，特别适用于不同载荷的减振系统，与钢簧配合后可有效抑制设备在高低频率下的垂向振动，避免因外界振动(比如汽车行驶产生的高频振动、人走路所产生的低频振动等)引起的谐振。
2、本发明的制备方法，简单易操作，可共用橡胶混炼设备，设备通用性高，对促进各配合剂在沥青中的分散效果好。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的系统减振用高阻尼沥青材料，包括以下质量份数的各组分：70#沥青/130#沥青100份，液体三元乙丙橡胶20份，氢化松香10份，古马隆树脂5份，云母粉/石墨20份。所述系统减振用高阻尼沥青材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将沥青放入80℃烘箱软化1.5h；
(2)将所述步骤(1)软化好的沥青趁热投入到开炼机大牙轮一端，依次加入填料、树脂等粉料，开炼机辊筒温度控制在50℃左右，不断进行左右翻炼、薄通，至粉料与沥青均匀分散，得到混合材料；
(3)在所述步骤(2)后得到的混合材料中加入液体橡胶和固体增塑剂，在添加的过程中，沥青的粘度随之下降，辊距保持在2mm，减慢加入液体配合剂的速度，以材料无滴落为宜，尽量减少操作引起的起的损失；待液体橡胶和增塑剂全部加入以后，继续翻炼薄通，翻炼次数根据材料的粘度适当调整，至各组分均匀一致且表面无颗粒状物质后，继续翻炼2min，整个制备过程中总翻炼时间不超过15min，卸料封装，得到系统减振用高阻尼沥青材料具体性能见表1。
实施例2：
一种本发明的系统减振用高阻尼沥青材料，包括以下质量份数的各组分：90#沥青100份，液体硅胶40份，黑油膏10份，超级增粘树脂20份，强威粉20份。所述系统减振用高阻尼沥青材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将沥青放入90℃烘箱软化1h；
(2)将所述步骤(1)软化好的沥青趁热投入到开炼机大牙轮一端，依次加入填料、树脂等粉料，开炼机辊筒温度控制在50℃左右，不断进行左右翻炼、薄通，至粉料与沥青均匀分散，得到混合材料；
(3)在所述步骤(2)后得到的混合材料中加入液体橡胶和固体增塑剂，在添加的过程中，沥青的粘度随之下降，辊距保持在1mm，减慢加入液体配合剂的速度，以材料无滴落为宜，尽量减少操作引起的起的损失；待液体橡胶和增塑剂全部加入以后，继续翻炼薄通，翻炼次数根据材料的粘度适当调整，至各组分均匀一致且表面无颗粒状物质，继续翻炼2min，总翻炼时间不超过20min，卸料封装。得到的系统减振用高阻尼沥青材料具体性能见表1。
实施例3：
一种本发明的系统减振用高阻尼沥青材料，包括以下质量份数的各组分：70#沥青/110#沥青100份，液体丁腈橡胶30份，黑油膏10份，超级增粘树脂/石油树脂20份，炭黑/强威粉30份。所述系统减振用高阻尼沥青材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将沥青放入90℃烘箱软化1h；
(2)将所述步骤(1)软化好的沥青趁热投入到开炼机大牙轮一端，依次加入填料、树脂等粉料，开炼机辊筒温度控制在50℃左右，不断进行左右翻炼、薄通，至粉料与沥青均匀分散，得到混合材料；
(3)在所述步骤(2)后得到的混合材料中加入液体橡胶和固体增塑剂，在添加的过程中，沥青的粘度随之下降，辊距保持在1mm，减慢加入液体配合剂的速度，以材料无滴落为宜，尽量减少操作引起的起的损失；待液体橡胶和增塑剂全部加入以后，继续翻炼薄通，翻炼次数根据材料的粘度适当调整，至各组分均匀一致且表面无颗粒状物质，继续翻炼2min，总翻炼时间不超过20min，卸料封装。得到的系统减振用高阻尼沥青材料具体性能见表1。
表1：沥青性能与产品性能
备注：
1、沥青阻尼系数测试方法(hb7655)：
a、将沥青试样加入至样品杯内刻度线，放入60℃的干燥箱里面，以排除样品中的空气备用；
b、将样品放入动态热机械性能分析仪中，按照表2的试验条件测试得到所需的沥青阻尼系数。
表2：沥青试验条件
2、产品传递率测试(tmt企业标准)：垂向施加预载荷13.4kn，振幅±1.4kn，频率(1-20)hz扫频，间隔0.5hz，记录各个工况下的传递率。
从表1可以看出，实施例1、2、3的得到的系统减振用高阻尼沥青材料具有较高的阻尼系数，且在一定温度范围内具有温敏性低，在大载荷下可大变形，可以满足不同振动频率下的阻尼要求，特别适用于不同载荷的减振系统，避免因外界振动(比如汽车行驶产生的高频振动、人走路所产生的低频振动等)引起的谐振。如实施例2采用的液体硅胶阻尼相对较小，但对提高材料的流动性有利，适用于对高频阻尼产品，实施例1更适用于低频阻尼产品。
本发明的制备方法简单、制备设备通用性高、系统阻尼系数高，制备得到的系统减振用高阻尼沥青材料具有低温敏性、高流动性、可大变形、高黏着性等特点。本发明所述的阻尼沥青，尤其适用于对高低频率下减振要求苛刻的医疗减振行业的精密设备，应也可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化应用于其他相似行业。