一种叠层复合阻尼片材及其制备方法与流程

本发明涉及一种叠层复合阻尼片材及其制备方法，所述的叠层复合阻尼片可应用于减震降噪阻尼材料领域。

背景技术：

聚合物基阻尼片是一类传统的吸振材料，其吸振机理基于粘弹性阻尼，即当聚合物受到交变应力作用产生变形时，在其玻璃化转变温度tg附近，由于分子内部及分子间的内摩擦使振动机械能变换为热能而消耗，从而达到吸振降噪的目的。人们一般通过填充矿物填料来增加内摩擦和束缚高分子链的运动来增强机械能到热能的转化，并用聚合物共混来扩展高阻尼的温度范围，但因材料的吸振机理仍基于聚合物的粘弹性，故效果并不理想。比如，具有微观相分离形貌的聚合物合金在扩展阻尼峰的半峰宽的同时，也不可避免地降低了阻尼峰的高度；加入小分子增塑剂尽管可提高力学损耗角正切tanδ，但这不仅导致阻尼峰的半峰宽变窄、机械强度降低，而且使阻尼峰的位置迁移到更低的温度，考虑到绝大多数橡胶的tg本身就在室温以下，高阻尼在大多数使用场合下无法实现，达不到良好的减振效果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种叠层复合阻尼片材及其制备方法，本发明意在解决传统阻尼材料阻尼温域窄、阻尼性能不高的情况，提高阻尼材料适应环境温度的性能。

本发明涉及的一种叠层复合阻尼片材是由玻璃化温度有差别的两种不同聚合物基阻尼材料模压成型得到，通过调节功能性添加剂的量来控制两种不同聚合物基阻尼片材的玻璃化温度，将不同玻璃化温度的两片等厚的阻尼片叠层模压成型，然后将两面分别用共振法测试其阻尼性能，与单聚合物基所模压成型的阻尼片作对比，通过控制玻璃化温度的差值所得到的叠层复合阻尼片的结果不尽相同，通过对比可以得出叠层复合阻尼能够选择性的提高玻璃化温度，提高阻尼性能的模量和损耗因子。

通过不同聚合物材料以及聚合物与其他材料的叠层复合，可以巧妙地利用两者之间的关系来达到单一聚合物所达不到的性能，诸如拓宽玻璃化温度、增大阻尼值以及降低生产成本等。目前聚合物基阻尼材料通过叠层的方式优化性能已经成为材料领域的热门研究课题，在许多技术领域及日常生活领域都有着极大的潜在应用前景。

本发明是将聚合物基阻尼片材与叠层复合技术相结合，通过控制两种聚合物基有机小分子的量来控制阻尼片材玻璃化温度的差值，然后进行复合叠层，来达到拓宽阻尼温域、提高阻尼性能的目的。

本发明采用如下技术方案：

一种叠层复合阻尼片材，由阻尼片材一和阻尼片材二叠层压片制成；所述的阻尼片材一由以下重量配比的材料组成：100-120份环氧型丙烯酸酯橡胶ar61、100-120份功能性填料一、100-120份阻燃剂填料一、0～120份功能添加剂一；；所述的阻尼片材二由以下重量配比的材料组成：100-120份环氧型丙烯酸酯橡胶ar74、100-120份功能性填料二、100-120份阻燃剂填料二、0～120份功能添加剂二；

所述功能性填料一和功能性填料二各自独立为由以下组分制成：100-120份为云母40-50份、蛭石粉40-50份、碳酸钙20-30份；所述阻燃剂填料一和阻燃剂填料二各自独立为由以下组分制成：三氧化钼80-90份、硼酸锌20-30份；所述功能添加剂一和功能添加剂二各自独立为：dnp(n，n′-二(β-萘基)对苯二胺)、4020(n-(1,3-二甲基丁基)-n’-苯基对苯二胺)、4010na(n-异丙基-n’-苯基对苯二胺)、264(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)、2246(2,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚))、800-a(聚羟基苯基对苯二胺)、800-b(聚羟基异丙基对苯二胺)之一或任意几种的混合物。

进一步，所述功能性添加剂一和功能性添加剂二优选为800-b(聚羟基异丙基对苯二胺)。进一步，所述的叠层复合阻尼片材优选为由以下重量配比的材料组成：

本发明所述的聚合物基叠层复合阻尼片材的制备方法包括以下步骤：

(1)将转矩流变仪升温至110℃-120℃，将丙烯酸酯橡胶ar61放入流变仪，然后加入功能性填料和阻燃剂填料密炼10-12分钟后，关闭仪器，取出降至室温；

(2)然后将步骤(1)所得密炼好的材料放入110-120℃的双辊开炼机中，加入功能性添加剂反应，混炼过程中上下料8-12次，开炼8-12分钟关闭仪器，取下材料；

(3)将步骤(2)取下的材料放进模具中，放在温度为100-120℃的全自动平板硫化机中，压力为8-10mpa，预热2-4min，全压4-6min，中间放气3-5次，冷却2-3min后取出，降至室温得到阻尼片材一；

(4)然后将步骤(1)中的丙烯酸酯橡胶ar61替换为丙烯酸酯橡胶ar74，重复步骤(1)～(3)的操作，得到阻尼片材二；

(5)将步骤(3)所得阻尼片材一与步骤(4)所得阻尼片材二在模具中叠层压片，得到目标产物叠层复合阻尼片材。

本发明所述的聚合物基叠层复合阻尼片材可应用于减震降噪阻尼材料领域。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明所述的聚合物基叠层复合材料，其通过对两种不同聚合物基不同玻璃化温度的控制，叠层模压成型，来达到单一聚合物基体所达不到的宽温域以及高阻尼同时兼备的特点，通过调控还可以更好地适用于自有阻尼结构的减振，适合工业化生产。

附图说明

图1为实施例2和3制得的聚合基单层阻尼片与对比实施例1叠层复合阻尼片损耗因子阻尼效果示意图。

图2为实施例2和3制得的聚合基单层阻尼片与对比实施例1叠层复合阻尼片损耗模量阻尼效果示意图。

图3为实施例1和4制得的聚合基单层阻尼片与对比实施例2叠层复合阻尼片损耗因子阻尼效果示意图。

图4为实施例1和4制得的聚合基单层阻尼片与对比实施例2叠层复合阻尼片损耗模量阻尼效果示意图。

具体实施方式

下面将通过实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于此。

实施例1

首先将转矩流变仪升温至120℃，称取100份的丙烯酸酯橡胶ar61，待丙烯酸酯橡胶ar61密炼均匀后，称取100份的功能性填料：包括云母40份、蛭石粉40份、碳酸钙20份，100份的阻燃剂填料：包括三氧化钼80份、硼酸锌20份，密炼10分钟，关闭仪器，取出降至室温。

将密炼好的材料放入120℃的双辊开炼机中，在双辊转动挤压的过程中，不断地上料和下料，如此循环10次，开炼10分钟关闭仪器，取下材料。

将取下的材料放进长宽各10公分，厚度为2mm厚的模具中，上下分别用特氟龙高温布垫平，再用两块平板夹住，放在温度为110℃的全自动平板硫化机中，压力为10mpa，预热3min，全压5min，中间放气3次，冷却2min后取出，把成型的阻尼片1从模具上取出降至室温，留待测试。

实施例2

首先将转矩流变仪升温至120℃，称取100份的丙烯酸酯橡胶ar61，待丙烯酸酯橡胶ar61密炼均匀后，称取100份的功能性填料：包括云母40份、蛭石粉40份、碳酸钙20份，100份的阻燃剂填料：包括三氧化钼80份、硼酸锌20份，密炼10分钟，关闭仪器，取出降至室温。

将密炼好的材料放入120℃的双辊开炼机中，开始混炼后加入50份的功能性添加剂800-b，在双辊转动挤压的过程中，不断地上料和下料，如此循环10次左右，开炼10分钟关闭仪器，取下材料。

将取下的材料放进长宽各10公分，厚度为2mm厚的模具中，表面用特氟龙高温布垫平，再用两块平板夹住，放在温度为110℃的全自动平板硫化机中，压力为10mpa，预热3min，全压5min，中间放气3次，冷却2min后取出，把成型的阻尼片2从模具上取出降至室温，留待测试。

实施例3

首先将转矩流变仪升温至120℃，称取100份的丙烯酸酯橡胶ar74，待丙烯酸酯橡胶ar74密炼均匀后，称取100份的功能性填料：包括云母40份、蛭石粉40份、碳酸钙20份，100份的阻燃剂填料：包括三氧化钼80份、硼酸锌20份，密炼10分钟，关闭仪器，取出降至室温。

将密炼好的材料放入120℃的双辊开炼机中，开始混炼后加入50份的功能性添加剂800-b，在双辊转动挤压的过程中，不断地上料和下料，如此循环10次，开炼10分钟关闭仪器，取下材料。

将取下的材料放进长宽各10公分，厚度为2mm厚的模具中，表面分别用特氟龙高温布垫平，再用两块平板夹住，放在温度为110℃的全自动平板硫化机中，压力为10mpa，预热3min，全压5min，中间放气3次，冷却2min后取出，把成型的阻尼片3从模具上取出降至室温，留待测试。

实施例4

首先将转矩流变仪升温至120℃，称取100份的丙烯酸酯橡胶ar74，待丙烯酸酯橡胶ar74密炼均匀后，称取100份的功能性填料：包括云母40份、蛭石粉40份、碳酸钙20份，100份的阻燃剂填料：包括三氧化钼80份、硼酸锌20份，密炼10分钟，关闭仪器，取出降至室温。

然后将密炼好的材料放入120℃左右的双辊开炼机中，开始混炼后加入100份的功能性添加剂800-b，在双辊转动挤压的过程中，不断地上料和下料，如此循环10次，开炼10分钟关闭仪器，取下材料。

将取下的材料放进长宽各10公分，厚度为2mm厚的模具中，表面分别用特氟龙高温布垫平，再用两块平板夹住，放在温度为110℃的全自动平板硫化机中，压力为10mpa，预热3min，全压5min，中间放气3次，冷却2min后取出，把成型的阻尼片4从模具上取出降至室温，留待测试。

实施例5

取用实施例2和实施例3中从双辊上取下来的剩余原料，将取下的材料分别放进长宽各10公分，厚度为1mm厚的模具中，表面分别用特氟龙高温布垫平，再用两块平板夹住，放在温度为110℃的全自动平板硫化机中，压力为10mpa，预热3min，全压5min，中间放气3次，冷却2min后取出，把成型的阻尼片从模具上取出降至室温，得到两片1mm厚的实施例2和实施例3中所示的阻尼片材，并用标签纸分别进行标记。

然后将两片1mm厚的不同聚合物基的阻尼片材在10mm*10mm*2mm的模具中叠层压片，标签纸在外侧，平板硫化机的温度选择110℃，待冷却至室温后裁样测试。

实施例6

取用实施例1和实施例4中从双辊上取下来的剩余原料，将取下的材料分别放进长宽各10公分，厚度为1mm厚的模具中，表面分别用特氟龙高温布垫平，再用两块平板夹住，放在温度为110℃的全自动平板硫化机中，压力为10mpa，预热3min，全压5min，中间放气3次，冷却2min后取出，把成型的阻尼片从模具上取出降至室温，得到两片1mm厚的实施例1和实施例4中所示的阻尼片材，并用标签纸分别进行标记。

然后将两片1mm厚的不同聚合物基的阻尼片材在10mm*10mm*2mm的模具中叠层压片，标签纸在外侧，平板硫化机的温度选择110℃，待冷却至室温后裁样测试。

从图1和图2的实施例和比较例中可以看出，在两种聚合物基体的玻璃化温度相差不大时，通过叠层复合阻尼发现对损耗模量值的影响有叠加的效果，叠层复合阻尼片的损耗模量有7.6*10⁸明显高于单一聚合物基体所对应的损耗模量的较大值7*10⁸。而叠层复合阻尼片对损耗因子的影响会折中，特别是在玻璃化温度上，取损耗因子在0.6以上的区间，叠层复合阻尼片温域为23℃-45℃，而单一聚合物基体的温域分别为18℃-28℃和25℃-46℃。且损耗因子的值也有类似的影响，此种情况可以作为调节玻璃化温度的一种方式，应用于自由阻尼结构中，减少产业化生产成本。

从图3和图4的实施例和比较例中可以看出，在两种单一基体的玻璃化温度相差较大时，叠层复合阻尼片会出现分峰的效果，对损耗因子和损耗模量的影响是一样的，可以有效的拓宽叠层复合阻尼片的阻尼温域，图3看出损耗因子在0.2以上，实施例1和实施例4仅仅分别在15℃和45℃有阻尼峰值，叠层复合阻尼片在两个温度范围都有峰值，虽然峰值不高，但温域却有效的拓宽。图4中损耗模量在2*10⁸以上的温域实施例1和实施例4只有20℃-30℃，而叠层复合阻尼材料能达到50℃以上。而且通过对高温和低温阻尼值的要求的不同，可以在应用的时候考虑到ab面与构件的粘接问题，面不同，高低温的阻尼值也有所差别。

以上所述实施例与比较例中，用以验证叠层复合阻尼片阻尼性能的方案中，凡在本发明所涉及到的聚合物基体配比、材料选取、加工方式，任何修改、等同、替换改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以上的实施例和对比实施例的阻尼损耗因子的测定按以下方法进行。

测试仪器：英国生产的动态力学分析仪tritiontechnologyltd的tritec2000的动态力学分析仪(dma)。

测试方法：共振法

测试条件：将各样品在2hz的频率下和3℃/min的加热速度下,由-40℃-120℃以压缩模式来测量其损耗因子。