CN104151639B

CN104151639B - 一种阻尼复合材料及其制备方法

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Publication number: CN104151639B
Application number: CN201410411031.6A
Authority: CN
Inventors: 赵浩峰; 王玲; 张太忠; 徐小雪; 雷霆; 潘子云; 宋超; 郑泽昌; 王冰; 曹燕子; 谢艳春; 龚国庆; 何晓蕾; 赵佳玉; 柯维雄; 陆阳平; 裴李娜; 赵圣哲
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Jiangsu Fengyuan Buye Co ltd
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: CN104151639A

Abstract

本发明属于功能材料领域，涉及一种阻尼复合材料及其制备方法，该材料中各成份的重量百分比为：二氧化钛2-4%，催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物0.8-1.1%，防老剂N-苯基-β-萘胺0.8-1.1%，氧化锌4-6%，硬脂酸2-5%，硫磺1-3%，ABS回用料炉渣复合体16-20%，促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1-3%，其余为顺丁橡胶；本发明制备中，没有大量使用稀贵材料，所取原料成本降低，采用废料做原料，制备工艺简便，过程简单；本发明制得的材料可以吸声兼具阻尼减振，可以在振动时有效地吸收能量，可以应用于运输、建筑、军事等领域，具有防震、缓和冲击、绝热、隔音等作用。

Description

一种阻尼复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于功能材料领域，涉及一种阻尼复合材料及其制备方法。

背景技术

CN201210364827.1涉及一种利用纺织废弃橡胶的阻尼减振复合材料及其制备方法，其组分为纺织用废弃橡胶和七孔中空涤纶短纤SHPF，质量比为100:15～25；其制备方法包括：（1）在炼塑机的辊筒中加入废弃橡胶粉末，制成薄片；加入七孔中空涤纶短纤，混炼；将混炼料室温冷却后，制得混炼薄片以各用；（2）将上述混炼薄片均匀地铺在模子内腔中，模子上下用钢板夹住；钢板移入平板硫化机，卸载，加压；取下钢板，自然冷却。该材料存在的不足之处是阻尼性能较低，吸声系数较低。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种阻尼复合材料，具有高的吸声系数；

本发明的另一目的是提供一种阻尼复合材料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。

本发明技术方案如下：

一种阻尼复合材料，该材料中各成份的重量百分比为：二氧化钛2-4%，催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物0.8-1.1%，防老剂N-苯基-β-萘胺0.8-1.1%，氧化锌4-6%，硬脂酸2-5%，硫磺1-3%，ABS回用料炉渣复合体16-20%，促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1-3%，其余为顺丁橡胶。

所述二氧化钛和氧化锌的纯度均大于99.9%。

所述ABS回用料炉渣复合体由ABS回用料和炉渣按重量比10：2-3混合而成，其中ABS回用料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，炉渣中各成份的重量百分比为：CaO55-60%，Al₂O₃6-9%，FeO0.5-0.9%，MgO7-10%，其余为SiO₂。

所述的阻尼复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）炉渣的准备：取上述炉渣，研磨成粒径30-50微米的炉渣粉体，备用；

（2）ABS回用料的准备：将ABS回用料加热到220-235℃得到呈熔融态的ABS回用料，备用；

（3）ABS回用料炉渣复合体的制备：按重量比将步骤（1）所得炉渣粉体加入到步骤（2）所得熔融态的ABS回用料，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到ABS回用料炉渣复合体；然后将ABS回用料炉渣复合体放入液氮池中的液氮上部空间，在-170~-180℃保温10-15分钟，然后取出碎化，碎化后的ABS回用料炉渣复合体的粉体，粒径为90-120微米；

（4）制备阻尼复合材料：按上述重量比将ABS回用料炉渣复合体和顺丁橡胶混炼，混炼温度为70-85℃，混炼10-15分钟后按上述重量比加入二氧化钛、硬脂酸、氧化锌、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物、防老剂N-苯基-β-萘胺和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺，混炼温度为90-100℃，混炼10-15分钟，得到胶料，然后将硫磺与胶料混炼，混炼温度为90-100℃，混炼10-15分钟得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为160-180℃，硫化25-35分钟后得到阻尼复合材料。

本发明的有益效果：

本发明中顺丁橡胶形成基体，硫磺起硫化作用，硬脂酸起硫化活性剂，也可用作增塑剂和软化剂，氧化锌起硫化促进作用，二氧化钛为丁苯橡胶的填料，起抗菌、防老化作用，环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物起催化作用，ABS回用料炉渣复合体是韧而强硬的组合体，不但不会破坏材料的延展性，而且增加了材料的强度，ABS具有高的抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性；炉渣不变形、线胀系数极小、刚性好、硬度高、耐磨性强、温度变形小，是高分子材料理想的增强组分，不仅如此，炉渣是多孔材料，ABS回用料充填部分孔洞，其它孔洞仍然由空气填充，因此ABS回用料炉渣复合体具有较多的相界面，对于衰减振动和声音的传播有促进作用。

本发明制备中，没有大量使用稀贵材料，所取原料成本降低，采用废料做原料，制备工艺简便，过程简单；本发明制得的材料可以吸声兼具阻尼减振，可以在振动时有效地吸收能量，可以应用于运输、建筑、军事等领域，具有防震、缓和冲击、绝热、隔音等作用。

附图说明

图1为本发明实施例一制备的阻尼复合材料的组织图。

由图可见，组织均匀致密。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：所述二氧化钛和氧化锌的纯度均大于99.9%；其中ABS回用料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，炉渣中各成份的重量百分比为：CaO55-60%，Al₂O₃6-9%，FeO0.5-0.9%，MgO7-10%，其余为SiO₂。

实施例一：

本发明阻尼复合材料，其制备方法如下：

（1）炉渣的准备

取上述炉渣，研磨成粒径30-50微米的炉渣粉体，备用；

（2）ABS回用料的准备

将ABS回用料加热到220℃得到呈熔融态的ABS回用料，备用；

（3）ABS回用料炉渣复合体的制备

按重量比2：10将步骤（1）所得炉渣粉体加入到步骤（2）所得熔融态的ABS回用料，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到ABS回用料炉渣复合体；然后将ABS回用料炉渣复合体放入液氮池中的液氮上部空间，在-170℃保温10分钟，然后取出碎化，碎化后的ABS回用料炉渣复合体的粉体，粒径为90-120微米；

（4）制备阻尼复合材料

取ABS回用料炉渣复合体16%和顺丁橡胶混炼，混炼温度为70℃，混炼10分钟后加入二氧化钛2%、硬脂酸2%、氧化锌4%、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物0.8%、防老剂N-苯基-β-萘胺0.8%和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1%，混炼温度为90℃，混炼10分钟，得到胶料，然后取硫磺1%与胶料混炼10分钟，混炼温度为90℃，得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为160℃，硫化25分钟后得到阻尼复合材料。

实施例二：

本发明阻尼复合材料，其制备方法如下：

（1）炉渣的准备

取上述炉渣，研磨成粒径30-50微米的炉渣粉体，备用；

（2）ABS回用料的准备

将ABS回用料加热到230℃得到呈熔融态的ABS回用料，备用；

（3）ABS回用料炉渣复合体的制备

按重量比2.5：10将步骤（1）所得炉渣粉体加入到步骤（2）所得熔融态的ABS回用料，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到ABS回用料炉渣复合体；然后将ABS回用料炉渣复合体放入液氮池中的液氮上部空间，在-175℃保温13分钟，然后取出碎化，碎化后的ABS回用料炉渣复合体的粉体，粒径为90-120微米；

（4）制备阻尼复合材料

取ABS回用料炉渣复合体18%和顺丁橡胶混炼，混炼温度为80℃，混炼13分钟后加入二氧化钛3%、硬脂酸4%、氧化锌5%、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物1.0%、防老剂N-苯基-β-萘胺1.0%和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺2%，混炼温度为95℃，混炼13分钟，得到胶料，然后取硫磺2%与胶料混炼13分钟，混炼温度为95℃，得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为170℃，硫化30分钟后得到阻尼复合材料。

实施例三：

本发明阻尼复合材料，其制备方法如下：

（1）炉渣的准备

取上述炉渣，研磨成粒径30-50微米的炉渣粉体，备用；

（2）ABS回用料的准备

将ABS回用料加热到235℃得到呈熔融态的ABS回用料，备用；

（3）ABS回用料炉渣复合体的制备

按重量比3：10将步骤（1）所得炉渣粉体加入到步骤（2）所得熔融态的ABS回用料，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到ABS回用料炉渣复合体；然后将ABS回用料炉渣复合体放入液氮池中的液氮上部空间，在-180℃保温15分钟，然后取出碎化，碎化后的ABS回用料炉渣复合体的粉体，粒径为90-120微米；

（4）制备阻尼复合材料

取ABS回用料炉渣复合体20%和顺丁橡胶混炼，混炼温度为85℃，混炼15分钟后加入二氧化钛4%、硬脂酸5%、氧化锌6%、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物1.1%、防老剂N-苯基-β-萘胺1.1%和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺3%，混炼温度为100℃，混炼15分钟，得到胶料，然后取硫磺3%与胶料混炼15分钟，混炼温度为100℃，得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为180℃，硫化35分钟后得到阻尼复合材料。

实施例四：（步骤（4）中成份配比不在本发明设计比例范围内）

本发明阻尼复合材料，其制备方法如下：

步骤（1）-（3）同实施例三中的步骤1-3。

（4）制备阻尼复合材料

取ABS回用料炉渣复合体13%和顺丁橡胶混炼，混炼温度为60℃，混炼8分钟后加入二氧化钛1%、硬脂酸1%、氧化锌2%、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物0.6%、防老剂N-苯基-β-萘胺0.6%和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺0.5%，混炼温度为80℃，混炼8分钟，得到胶料，然后取硫磺0.5%与胶料混炼8分钟，混炼温度为80℃，得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为140℃，硫化20分钟后得到阻尼复合材料。

实施例五：（步骤（4）中成份配比不在本发明设计比例范围内）

本发明阻尼复合材料，其制备方法如下：

步骤（1）-（3）同实施例三中的步骤1-3。

（4）制备阻尼复合材料

取ABS回用料炉渣复合体25%和顺丁橡胶混炼，混炼温度为100℃，混炼25分钟后加入二氧化钛6%、硬脂酸7%、氧化锌8%、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物1.4%、防老剂N-苯基-β-萘胺1.4%和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺5%，混炼温度为120℃，混炼20分钟，得到胶料，然后取硫磺5%与胶料混炼25分钟，混炼温度为120℃，得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为190℃，硫化45分钟后得到阻尼复合材料。

表一

由上表可以看出，实施例一至三，成分配比在本发明的设计比例范围内，相比于对比材料以及实施例四和五，制备出的材料的吸声系数和阻尼性能明显较高。本发明阻尼复合材料由二氧化钛、防老剂N-苯基-β-萘胺、环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物、氧化锌、硬脂酸、硫磺、ABS回用料炉渣复合体、N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺和顺丁橡胶组成。顺丁橡胶为基体，其过多则添加物会减少，各种添加物的功能降低；顺丁橡胶太少，基体的粘接作用降低，材料的强度也会降低。

Claims

1.一种阻尼复合材料，其特征是：该材料中各成分的重量百分比为：二氧化钛2-4%，催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物0.8-1.1%，防老剂N-苯基-β-萘胺0.8-1.1%，氧化锌4-6%，硬脂酸2-5%，硫磺1-3%，ABS回用料炉渣复合体16-20%，促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1-3%，其余为顺丁橡胶；所述ABS回用料炉渣复合体由ABS回用料和炉渣按重量比10：2-3混合而成，其中ABS回用料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，炉渣中各成份的重量百分比为：CaO55-60%，Al₂O₃6-9%，FeO0.5-0.9%，MgO7-10%，其余为SiO₂。

2.根据权利要求1所述阻尼复合材料，其特征是：所述二氧化钛和氧化锌的纯度均大于99.9%。

3.权利要求1或2所述的阻尼复合材料的制备方法，其特征是：该方法包括以下步骤：（1）炉渣的准备：取上述炉渣，研磨成粒径30-50微米的炉渣粉体，备用；（2）ABS回用料的准备：将ABS回用料加热到220-235℃得到呈熔融态的ABS回用料，备用；（3）ABS回用料炉渣复合体的制备：按重量比将步骤（1）所得炉渣粉体加入到步骤（2）所得熔融态的ABS回用料，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温得到ABS回用料炉渣复合体；然后将ABS回用料炉渣复合体放入液氮池中的液氮上部空间，在－170~－180℃保温10-15分钟，然后取出碎化，碎化后的ABS回用料炉渣复合体的粉体，粒径为90-120微米；（4）制备阻尼复合材料：按上述重量比将ABS回用料炉渣复合体和顺丁橡胶混炼，混炼温度为70-85℃，混炼10-15分钟后按上述重量比加入二氧化钛、硬脂酸、氧化锌、催化剂环烷酸镍-三异丁基铝-三氟化硼乙醚络合物、防老剂N-苯基-β-萘胺和促进剂N-环己基-2-苯骈噻唑次磺酰胺，混炼温度为90-100℃，混炼10-15分钟，得到胶料，然后将硫磺与胶料混炼，混炼温度为90-100℃，混炼10-15分钟得到混炼胶，再将混炼胶在硫化机上进行硫化，硫化温度为160-180℃，硫化25-35分钟后得到阻尼复合材料。