一种橡胶复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及橡胶复合材料
技术领域：
，具体涉及一种橡胶复合材料及其制备方法，进一步涉及一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料及其制备方法。
背景技术：
：随着电力需求的不断加大，变电站噪声问题日渐显著，目前针对变电站的噪声控制，往往采用辅助噪声控制措施，例如采用大量的吸声材料、隔声构件、消声装置等，以阻隔噪声传播途径；为有效遮断噪声通路，人们也会采用隔声罩、大型隔声间等措施，但由此会带来散热不佳、成本高昂、检修困难等问题。经过长期研究，人们发现控制声源本体噪声可以有效降低变电站噪声水平。电抗器噪声是变电站主要噪声源之一，一直是电力系统环保领域关注的焦点。电抗器噪声主要来源于铁心的振动，经过器身结构及绝缘油向油箱壳体传递辐射，现有技术中利用耐油阻尼橡胶材料对电抗器油箱壳体进行减振降噪可以优先降低电抗器噪声。阻尼材料是一种能吸收振动机械能并把它转化为热能的功能材料，可分为粘弹性阻尼材料(高分子阻尼材料)、复合阻尼材料、陶瓷类耐高温阻尼材料和高阻尼合金材料及近年来发展起来的压电阻尼复合材料和有机杂化阻尼材料。其中高分子阻尼材料是研究最多、应用最广泛的一类阻尼材料。橡胶阻尼材料作为高分子阻尼材料广泛应用于阻尼减振，常用的橡胶阻尼材料有聚丙烯酸酯橡胶、聚氨酯、丁基橡胶和丁腈橡胶等。其中丁腈橡胶是由丙烯腈和丁二烯聚合而成的高分子聚合物，具有较优的耐油阻尼性能，然而其力学性能不佳，且阻尼性能不能有效满足电抗器的降噪需求。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术中丁腈橡胶力学性能、阻尼性能不佳，不能有效满足电抗器的降噪需求的问题，从而提供一种橡胶复合材料及其制备方法。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种橡胶复合材料，包括如下重量份的原料：丁腈橡胶100份，硫化剂3-5份，活性剂2-8份，促进剂0.5-2份，防老剂1-2份，蒙脱土5-10份。优选的，所述橡胶复合材料包括如下原料：丁腈橡胶100份，硫化剂4-5份，活性剂2-4份，促进剂0.5-1份，防老剂1-2份，蒙脱土5-10份。优选的，所述活性剂为氧化锌与硬脂酸。优选的，所述氧化锌和硬脂酸的质量比为1-4:1。优选的，所述硫化剂为过氧化二异丙苯。本发明所述过氧化二异丙苯，其纯度为99％。优选的，所述促进剂选自二硫化苯并噻唑、一硫化四甲基秋兰姆、二硫化四甲基秋兰姆、n-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二苯胍中的至少一种；优选的，所述防老剂选自防老剂rd、防老剂mb、防老剂dnp、防老剂aw中的一种或多种。优选的，所述蒙脱土为改性蒙脱土，所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将蒙脱土加入去离子水中，搅拌，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷基三甲基溴化铵，搅拌，升温至80-90℃，继续搅拌，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在80-90℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。优选的，步骤2)中所述十八烷基三甲基溴化铵的用量为蒙脱土质量的1-1.5倍。优选的，所述丁腈橡胶为nbr4155，其中所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为36％。本发明通过上述特定丁腈橡胶，与二维片层蒙脱土增强填料相互配合，更利于形成插层型结构纳米复合材料，进而进一步提高复合材料的机械性能、耐油性能和阻尼性能。本发明还提供一种上述所述的橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)对丁腈橡胶进行塑炼，向塑炼后的丁腈橡胶中依次加入活性剂、促进剂、防老剂、蒙脱土以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置20-30小时后进行硫化成型处理，得到所述橡胶复合材料。优选的，步骤2)中，所述硫化成型处理的硫化温度为155-170℃，硫化压力为14-16mpa，硫化时间为15-20min。本发明的有益效果：1)本发明提供一种橡胶复合材料，包括如下重量份的原料：丁腈橡胶100份，硫化剂3-5份，活性剂2-8份，促进剂0.5-2份，防老剂1-2份，蒙脱土5-10份。本发明通过加入蒙脱土增强填料，同丁腈橡胶相互配合，形成插层型结构纳米复合材料，可以有效提升丁腈橡胶复合材料的机械性能、耐油性能、阻尼性能和隔声性能。通过上述几种组分相互配合，有效满足了电抗器的降噪需求，所制得的橡胶复合材料是一种性能优异的电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声复合材料，将其粘结在电抗器油箱内壁，组成自由阻尼结构，可以有效降低电抗器噪声与振动，适用于电抗器油箱内壁的降噪减振。2)本发明提供一种橡胶复合材料，进一步的，所述橡胶复合材料包括如下原料：丁腈橡胶100份，硫化剂4-5份，活性剂2-4份，促进剂0.5-1份，防老剂1-2份，蒙脱土5-10份。经研究发现，本发明在上述特定组分和用量的配合下，可进一步提高复合材料的机械性能、耐油性能和阻尼性能。3)本发明提供一种橡胶复合材料，进一步的，所述活性剂为氧化锌与硬脂酸。本发明通过加入氧化锌与硬脂酸，同蒙脱土、丁腈橡胶相互配合，可进一步提高复合材料的机械性能、耐油性能和阻尼性能。进一步的，所述氧化锌和硬脂酸的质量比为1-4:1。经研究发现，在此特定比例下复合材料的机械性能、耐油性能和阻尼性能更优。4)本发明提供一种橡胶复合材料，进一步的，所述蒙脱土为改性蒙脱土，所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将蒙脱土加入去离子水中，搅拌，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷基三甲基溴化铵，搅拌，升温至80-90℃，继续搅拌，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在80-90℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。优选的，步骤2)中所述十八烷基三甲基溴化铵的用量为蒙脱土质量的1-1.5倍。本发明通过特定的制备方法得到改性蒙脱土，将改性蒙脱土同本发明特定的丁腈橡胶(丁腈橡胶为nbr4155，其中所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为36％)相互配合，更利于形成插层型结构纳米复合材料，进而进一步提高了复合材料的机械性能、耐油性能和阻尼性能。5)本发明提供一种上述所述的橡胶复合材料的制备方法，包括如下步骤：1)对丁腈橡胶进行塑炼，向塑炼后的丁腈橡胶中依次加入活性剂、促进剂、防老剂、蒙脱土以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置20-30小时后进行硫化成型处理，得到所述橡胶复合材料。本发明通过特定步骤、特定物料加入顺序，蒙脱土填料，与基胶混合，各组分之间相互配合，有利于形成插层型纳米复合材料，有效提升了材料机械性能、耐油性能和阻尼性能。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1得到的橡胶复合材料的透射电镜照片。具体实施方式提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。本发明以下实施例中所述丁腈橡胶为nbr4155，其中所述丁腈橡胶中丙烯腈含量为36％,购自镇江南帝化工有限公司；所述蒙脱土的型号为i.44p，购自美国nanocor公司；所述十八烷基三甲基溴化铵的型号为stab，购自上海凌峰化学试剂有限公司。实施例1本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。实施例2本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。实施例3本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。实施例4本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将20kg片状蒙脱土加入500l去离子水中，搅拌2h，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷基三甲基溴化铵(所述蒙脱土和十八烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1.2)，以300r/min的速度进行搅拌，升温至80℃，继续搅拌2h，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在80℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置20小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度155℃，硫化压力16mpa，硫化时间18min，得到所述橡胶复合材料。实施例5本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将20kg蒙脱土加入500l去离子水中，搅拌2h，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷基三甲基溴化铵(所述蒙脱土和十八烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1)，以300r/min的速度进行搅拌，升温至90℃，继续搅拌2h，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在90℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置30小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度170℃，硫化压力14mpa，硫化时间15min，得到所述橡胶复合材料。实施例6本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将20kg蒙脱土加入500l去离子水中，搅拌2h，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷基三甲基溴化铵(所述蒙脱土和十八烷基三甲基溴化铵的质量比为1:1.2)，以300r/min的速度进行搅拌，升温至80℃，继续搅拌2h，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在80℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。实施例7本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将20kg蒙脱土加入500l去离子水中，搅拌2h，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷三甲基溴化铵(所述蒙脱土和十八烷三甲基溴化铵的质量比为1:1.5)，以300r/min的速度进行搅拌，升温至80℃，继续搅拌2h，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在80℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。实施例8本实施例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：所述改性蒙脱土的制备方法包括如下步骤：1)将20kg蒙脱土加入500l去离子水中，搅拌2h，获得蒙脱土悬浮液；2)向步骤1)得到的蒙脱土悬浮液中加入十八烷三甲基溴化铵(所述蒙脱土和十八烷三甲基溴化铵的质量比为1:1.2)，以300r/min的速度进行搅拌，升温至80℃，继续搅拌2h，获得改性蒙脱土悬浮液；3)将步骤2)得到的改性蒙脱土悬浮液进行抽滤，滤饼在80℃下真空干燥，获得改性蒙脱土。上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂、增强填料以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。对比例1本对比例提供了一种电抗器油箱内壁用耐油阻尼隔声橡胶复合材料，包括如下原料：上述橡胶复合材料的制备方法：包括如下步骤：1)丁腈橡胶经开炼机塑炼，将塑炼后的丁腈橡胶包覆于辊上，向塑炼后的丁腈橡胶中按顺序依次加入活性剂、促进剂、防老剂以及硫化剂进行混炼，得到混炼胶；2)将步骤1)得到的混炼胶放置24小时后，采用平板硫化机进行硫化模压成型，硫化温度165℃，硫化压力15mpa，硫化时间20min，得到所述橡胶复合材料。性能测试试验例一对通过实施例1-8和对比例1所制备得到的橡胶复合材料进行力学性能、老化性能和阻尼性能测试，结果如表1所示(常态下，未经绝缘油浸泡)。表1实施例1-8和对比例1所制备得到的橡胶复合材料性能拉伸强度mpa断裂伸长率％邵a硬度隔振效率(％)实施例113.533156392.8实施例214.243236493.2实施例314.053166793.4实施例416.893326395.1实施例517.323406695.7实施例617.673326595.3实施例717.233366997.1实施例818.073457097.5对比例111.413036090.2试验例二将通过实施例1-8和对比例1所制备得到的橡胶复合材料在电抗器绝缘油中浸泡70h后进行力学性能、老化性能测试，结果如表2所示。表2实施例1-8和对比例1所制备得到的橡胶复合材料进行绝缘油浸泡后性能拉伸强度mpa断裂伸长率％邵a硬度体积变化率％实施例113.39309642.3实施例214.01316651.7实施例313.90309691.8实施例416.56321652.5实施例516.98332681.6实施例617.32329662.4实施例717.05329711.5实施例817.76340731.2对比例110.72304633.2由表1和表2中数据可知，本发明实施例相对于对比例制得的橡胶复合材料，其复合材料的机械性能、耐油性能和阻尼性能都有了明显的提高，蒙脱土的加入起到了增容补强的效果，使其能贴于油浸式电抗器内壁与电抗器油箱组成自由阻尼结构，阻隔电抗器振动噪声传播。显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。当前第1页12