一種阻尼橡膠及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種阻尼橡膠材料及其制備方法，橡膠材料包括以下組分及重量份含量的原料：橡膠基體100，高分子量受阻酚10～20，硫化劑2～3，促進(jìn)劑2～3，硬脂酸0.5～1.0，氧化鋅1～3，碳黑30～50，按配方將上述原料置于開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，開煉機(jī)溫度設(shè)定為155～165℃，混煉時(shí)間為45～60分鐘，混煉結(jié)束即得到含高分子量受阻酚的阻尼橡膠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)制備的材料阻尼減振效果好，制備工藝經(jīng)濟(jì)實(shí)用，制備過程簡(jiǎn)單，成本低，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種阻尼材料，尤其是涉及一種含高分子量受阻酚的阻尼橡膠及其制備方法。
技術(shù)介紹
振動(dòng)和噪聲產(chǎn)生于汽車、軌道列車等交通工具的運(yùn)行過程中，這會(huì)加速汽車相關(guān)零部件的疲勞損壞，也會(huì)污染城市環(huán)境以及危害人體健康。因此，開發(fā)新型阻尼材料，改善其阻尼減振效果，優(yōu)化交通工具零部件的工作環(huán)境，對(duì)于城市安全及經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展至關(guān)重要。阻尼材料能吸收振動(dòng)機(jī)械能并把它轉(zhuǎn)化為熱能而損耗掉。阻尼材料可分為陶瓷阻尼材料、壓電阻尼材料、高阻尼合金材料、高分子阻尼材料以及有機(jī)-無機(jī)雜化阻尼材料等。其中高分子阻尼材料是研究最廣泛的一類阻尼材料。橡膠類阻尼材料是高分子阻尼材料的重要種類之一，它是利用橡膠本身所具有的粘彈性結(jié)構(gòu)進(jìn)行阻尼減振。小分子受阻酚可作為抗氧劑來提高橡膠等高分子材料的耐老化性能。近年來，它還被用于高分子材料的阻尼減振，并獲得了理想的效果。但是小分子受阻酚易遷移，影響其阻尼效果的長(zhǎng)期保持。因此，需要采用一定的技術(shù)提升其在羥基中的穩(wěn)定性，同時(shí)制備高羥基含量的阻尼劑，以進(jìn)一步提升阻尼劑和橡膠基體間的氫鍵作用，增強(qiáng)橡膠材料的阻尼減振效果。中國(guó)專利CN104292506A公開了一種超支化阻尼劑及其制備方法和應(yīng)用。超支化阻尼劑是由AB2型單體與硅烷改性有機(jī)蒙脫土反應(yīng)生成的超支化有機(jī)蒙脫土與受阻酚反應(yīng)制得，硅烷改性有機(jī)蒙脫土是由硅烷季銨鹽對(duì)無機(jī)蒙脫土改性得到。在100質(zhì)量份的橡膠基體中，添加5～20質(zhì)量份超支化阻尼劑，可制備阻尼橡膠材料。該超支化阻尼劑雖能在一定程度上提升橡膠基體的阻尼等物理機(jī)械性能，但該阻尼劑中的超支化聚合物分子量較低，在提升阻尼性能等方面還不夠理想。本申請(qǐng)專利制備高分子量受阻酚，該阻尼劑除了含有較多的羥基外，在一定程度上還起著橡塑共混提升橡膠基體阻尼及其他物理機(jī)械性能的作用，因此在一定程度上可以克服超支化阻尼劑所存在的性能不夠優(yōu)良的缺陷。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種阻尼減振效果好、工藝簡(jiǎn)單、成本低的阻尼橡膠及其制備方法。本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種阻尼橡膠材料，包括以下組分及重量份含量的原料：橡膠基體100，高分子量受阻酚10～20，硫化劑2～3，促進(jìn)劑2～3，硬脂酸0.5～1.0，氧化鋅1～3，碳黑30～50。所述的高分子量受阻酚由以下方法制備得到：(1)將受阻酚、四氫呋喃與正丁基鋰在-70～-80℃下混合攪拌1～3小時(shí)，然后與三甲基氯硅烷混合，在40～60℃下反應(yīng)2～4小時(shí)得到甲醚化受阻酚，受阻酚、四氫呋喃、正丁基鋰和三甲基氯硅烷的重量比為5～10：40～50：0.1～0.2：5～10，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥；(2)甲醚化受阻酚與催化劑按重量比為40～60：0.3～0.5混合，在300～500℃下攪拌3～5小時(shí)得到含雙鍵甲醚化受阻酚，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥；(3)將含雙鍵甲醚化受阻酚、異丙醇與氯鉑酸按重量比為15～25：30～50：0.1～0.3混合，在80～100℃下攪拌2～3小時(shí)得到甲醚化高分子受阻酚，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥；(4)將甲醚化高分子受阻酚與溴化氫按重量比為1：3～5混合，在80～100℃下攪拌2～3小時(shí)得到高分子量受阻酚，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥，得到數(shù)均分子量為10000～15000的高分子量受阻酚。步驟(1)中采用的受阻酚為四重[亞甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)或3,9-雙[1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基-2,4,6,8-四氧雜螺環(huán)(5,5)-十一烷]。步驟(2)所述的催化劑選自氧化鉬、氧化鉍、氧化鐵或氧化銻的一種。步驟(1)-(4)均在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行，另外，上述步驟中采用甲醇溶劑對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌以分離提純，真空干燥的溫度為40～60℃，時(shí)間為2～5小時(shí)。所述的橡膠基體選自羧基丁腈橡膠、氯化丁基橡膠或氯丁橡膠，所述的硫化劑為硫磺，所述的促進(jìn)劑為二硫化四甲基秋蘭姆。阻尼橡膠材料的制備方法，按配方將上述原料置于開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，開煉機(jī)溫度設(shè)定為155～165℃，混煉時(shí)間為45～60分鐘，混煉結(jié)束即得到含高分子量受阻酚的阻尼橡膠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)制備高分子量受阻酚的過程，先后經(jīng)過受阻酚的羥基保護(hù)、甲醚化受阻酚的催化脫氫、含雙鍵甲醚化受阻酚的加成聚合以及甲醚化高分子受阻酚的羥基解保護(hù)等，這使得體系中羥基完全受到保護(hù)，存在較多比例的氫鍵作用，這些氫鍵作用和同時(shí)存在的高分子聚合物同時(shí)提高了橡膠材料的阻尼減振效果。該材料有利于將外界作用于橡膠基體上的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，從而提高了橡膠材料的阻尼減振效果。另外，該阻尼劑由于分子量較大，因此將其加入橡膠基體中，在一定程度上可以起著橡塑共混的效果，所以從另一方面提升了橡膠材料的阻尼及其他物理機(jī)械性能。該復(fù)合材料的制備工藝經(jīng)濟(jì)實(shí)用，制備過程簡(jiǎn)單，成本低，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，具有實(shí)用性。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。對(duì)比例1依次將羧基丁腈橡膠基體100g、氧化鋅1g、促進(jìn)劑TMTD2g、碳黑30g和硫磺2g等按照上述比例投入開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，硫化膠在155℃下硫化60分鐘，即獲得普通羧基丁腈橡膠。普通羧基丁腈橡膠的損耗因子、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，見表2。對(duì)比例2依次將羧基丁腈橡膠基體100g、氧化鋅2g、促進(jìn)劑TMTD2.5g、碳黑40g和硫磺2.5g等按照上述比例投入開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，硫化膠在160℃下硫化52分鐘，即獲得普通羧基丁腈橡膠。普通羧基丁腈橡膠的損耗因子、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，見表2。對(duì)比例3依次將羧基丁腈橡膠基體100g、氧化鋅3g、促進(jìn)劑TMTD3g、碳黑50g和硫磺3g等按照上述比例投入開煉機(jī)中進(jìn)行混煉，硫化膠在165℃下硫化45分鐘，即獲得普通羧基丁腈橡膠。普通羧基丁腈橡膠的損耗因子、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率，見表2。實(shí)施例1稱取5g受阻酚A60、40g四氫呋喃和0.1g正丁基鋰于四頸燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于-70℃強(qiáng)烈攪拌1小時(shí)。然后于40℃，與5g三甲基氯硅烷反應(yīng)4小時(shí)。產(chǎn)物用甲醇洗滌，離心沉淀，真空干燥4小時(shí)，得到甲醚化受阻酚。稱取40g的甲醚化受阻酚和0.3g氧化鉬于四頸燒瓶中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，于300℃強(qiáng)烈攪拌5小時(shí)，產(chǎn)物用甲醇洗滌，離心沉淀，沉淀物再用溶劑洗滌后再離心，重復(fù)上述步驟直到在洗滌液中檢測(cè)不到未反應(yīng)的物質(zhì)為止。將沉淀物于40℃真<本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種阻尼橡膠材料，其特征在于，包括以下組分及重量份含量的原料：橡膠基體100，高分子量受阻酚10～20，硫化劑2～3，促進(jìn)劑2～3，硬脂酸0.5～1.0，氧化鋅1～3，碳黑30～50。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種阻尼橡膠材料，其特征在于，包括以下組分及重量份含量的原料：
橡膠基體100，高分子量受阻酚10～20，硫化劑2～3，促進(jìn)劑2～3，硬
脂酸0.5～1.0，氧化鋅1～3，碳黑30～50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻尼橡膠材料，其特征在于，所述的高分
子量受阻酚由以下方法制備得到：
(1)將受阻酚、四氫呋喃與正丁基鋰在-70～-80℃下混合攪拌1～3小時(shí)，
然后與三甲基氯硅烷混合，在40～60℃下反應(yīng)2～4小時(shí)得到甲醚化受阻酚，受
阻酚、四氫呋喃、正丁基鋰和三甲基氯硅烷的重量比為5～10：40～50：0.1～0.2：
5～10，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥；
(2)甲醚化受阻酚與催化劑按重量比為40～60：0.3～0.5混合，在300～500
℃下攪拌3～5小時(shí)得到含雙鍵甲醚化受阻酚，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥；
(3)將含雙鍵甲醚化受阻酚、異丙醇與氯鉑酸按重量比為15～25：30～50：
0.1～0.3混合，在80～100℃下攪拌2～3小時(shí)得到甲醚化高分子受阻酚，之后進(jìn)
行分離提純、真空干燥；
(4)將甲醚化高分子受阻酚與溴化氫按重量比為1：3～5混合，在80～100℃
下攪拌2～3小時(shí)得到高分子量受阻酚，之后進(jìn)行分離提純、真空干燥，得到數(shù)
均分子量為10000～15000的高分子量受阻酚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種阻尼橡膠材料...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王錦成，楊思遠(yuǎn)，南子婧，尹聰毅，韋小鳳，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海工程技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31