一种氢化羧基丁腈橡胶基阻尼复合材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种氢化羧基丁腈橡胶基阻尼复合材料及其制备方法，包括60-90份HXNBR和10-40份受阻氛类抗氧剂。制备方法：将HXNBR在双辊开炼机上开炼，然后加入受阻氛类抗氧剂，混炼均匀，得到混炼胶片；将冷却后的混炼胶片铺放在模子内腔中，模子上下以钢板夹持，且在模子和钢板之间加有一层高温防粘膜，然后将装好的钢板移入平板硫化机，在卸压条件下以110～130℃预热5～10min，调节平板硫化机加压气压至8～10MPa，在110～130℃下加压10～30min，卸压，取出钢板，冷却脱模，即得。本发明制备方法操作简单，生产成本低，环境污染小，符合可持续发展的要求，具有很好的经济和环保价值。

说明书

技术领域

本发明属于阻尼复合材料及其制备领域，特别涉及一种氢化羧基丁腈橡胶阻尼复合材料及其制备方法。

背景技术

伴随着工业化的推进、城市化进程的加速和生活水平的提高，各类振动、噪声源在增多，由此产生的振动和噪声在多数情况下会对工业生产和人们的生活造成不利影响，带来危害，应采取措施来减振降噪。高聚物阻尼材料因其阻尼性能好、强度高、韧性好、易于加工等特点在实际中广为应用。然而单一的高聚物使用存在着使用温度范围和阻尼性能常不能满足实际所需的问题，为此需要对其进行改性以满足实际应用的需要。其中添加极性有机小分子对高聚物阻尼材料进行改性从而提高材料的阻尼性能是研究热门之一。因此通过研究选取合适的极性橡胶基体和极性有机小分子，从而制取损耗因子峰值大、有效温域宽、损耗因子峰值对应温度高且这些性能指标可根据配比予以调控的高性能橡胶阻尼材料成为本领域迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种氢化羧基丁腈橡胶阻尼复合材料及其制备方法，该材料具有较大的损耗因子、有效阻尼温域较宽，其有效温域、阻尼峰值及阻尼峰值位置可以通过有机小分子的配比而进行调控，从而制取适于不同温度下使用的阻尼材料，制作方法简单。

本发明的一种氢化羧基丁腈橡胶基阻尼复合材料，所述阻尼复合材料包括60-90份氢化羧基丁腈橡胶HXNBR和10-40份受阻酚类抗氧剂，两组分的含量以质量分数为单位，合计100份。

所述受阻酚类抗氧剂为4,4’-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）。

所述的氢化羧基丁腈橡胶为德国朗盛公司生产，牌号为XT VP KA8889，它是在羧基丁腈橡胶（XNBR）C=C双键上进行选择加氢而制成的，但并没有改变XNBR原有的羧基功能基团，也即羧基基本未被氢化。相比XNBR，HXNBR的机械性能、耐磨损耗性能、耐热空气老化性能等都有极大提高。

所述的受阻酚类抗氧剂是一种极性有机小分子，其化学名为4,4’-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚），也称AO-4426，是由宁波金海雅宝化工有限公司生产，化学式C₂₉H₄₄O₂，其结构如下：

本发明的一种氢化羧基丁腈橡胶基阻尼复合材料的制备方法，包括：

（1）将60-90份氢化羧基丁腈橡胶HXNBR在双辊开炼机上开炼，辊温40±5℃，然后加入10-40份受阻酚类抗氧剂，混炼均匀，得到混炼胶片；取下混炼均匀的胶片，放置在干净、干燥、平滑的金属板上，冷却至室温后备用；

（2）将冷却后的混炼胶片铺放在模子内腔中，模子上下以钢板夹持，且在模子和钢板之间加有一层耐高温防粘膜（日本东丽公司生产的露米勒（Lumirror）聚酯薄膜），然后将装好的钢板移入平板硫化机，在卸压条件下以110～130℃预热5～10min，以确保胶料充分熔融，调节平板硫化机加压气压至8～10MPa，在110～130℃下加压10～30min，使胶料熔融流动而充满模具内腔，卸压，取出钢板，冷却脱模，制得阻尼复合材料。

所述步骤（1）中受阻酚类抗氧剂为4,4’-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）。

所述步骤（1）中双辊开炼机的型号为SK-16B型，开炼时间为5-10min，辊筒速比为1:1.35。所述双辊开炼机的辊温升至40℃，用精度为±1℃的接触式测温仪测试两个辊筒中间部位的表面辊温，确保辊筒温度在40±5℃范围内。

所述步骤（1）中混炼时间为30-40min。

所述步骤（1）分批加入极性有机小分子AO-4426，利用两个辊的表面速度差而产生的剪切作用使AO-4426在基体表面分散开，并用割刀不断的将胶片从辊表面取下折叠，再进行辊压，在胶片包辊后不停地打三角包辅助混合；同时注意收集从两辊间掉落下的有机小分子并将其重新投入基体混合，在胶片表面颜色均匀、光滑且有一定强力时则表示已混炼均匀，这一阶段时间在30～40min；

所述步骤（2）中平板硫化机为电热/水冷平板硫化机。

所述步骤（2）中冷却为钢板连同混炼的胶料一起放入冰水中冷却脱模。

所述步骤（2）中制备得到厚度为1～2mm阻尼复合材料，阻尼峰值在1.6～2.2，tanδ≥0.3的有效阻尼温域可达60～90℃。

本发明的氢化羧基丁腈橡胶基阻尼复合材料是以一种极性强但稳定性、抗老化性好的氢化羧基丁腈橡胶（HXNBR）为基体，以受阻酚类抗氧剂4,4’-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）为阻尼添加剂经共混、压片制得。

有益效果

（1）本发明选择了一种极性强但稳定性、抗老化性好的橡胶氢化羧基丁腈橡胶（HXNBR）为基体，加入极性小分子AO-4426（受阻酚类抗氧剂），经混炼均匀、热压成型成为橡胶基阻尼复合材料，AO-4426与HXNBR间形成了可逆的氢键网络，从而赋予材料损耗因子峰值大、有效温域宽等良好的阻尼性能，且峰值大小及其对应位置可根据基体与有机小分子的配比实现调整而满足不同的需要；

（2）本发明制备的材料具有较大的损耗因子、有效阻尼温域较宽，其有效温域、阻尼峰值及阻尼峰值位置可以通过有机小分子的配比而进行调控，从而制取适于不同温度下使用的阻尼材料，制作方法简单；

（3）本发明制备方法操作简单，生产成本低，环境污染小，符合可持续发展的要求，具有很好的经济和环保价值。

附图说明

图1是HXNBR/AO-4426=90/10材料的动态力学性能测试分析谱图；

图2是HXNBR/AO-4426=80/20材料的动态力学性能测试分析谱图；

图3是HXNBR/AO-4426=70/30材料的动态力学性能测试分析谱图；

图1～图3中，横坐标表示温度（℃），纵坐标表示材料的损耗因子tanδ，为材料的损耗模量，E′为材料的储能模量。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

⑴共混：

①双辊开炼机的辊温升至40℃，用精度为±1℃的接触式测温仪测试两个辊筒中间部位的表面辊温，确保辊筒温度在40±5℃范围内；

②将氢化羧基丁腈橡胶HXNBR剪碎成小颗粒，取90份的氢化羧基丁腈橡胶在双辊开炼机上开炼5～10分钟；

③分批加入10份极性有机小分子AO-4426，混炼40min，得到混炼胶片；

④取下混炼均匀的胶片，放置在干净、干燥、平滑的金属板上，冷却至室温后备用。

⑵成型：

①将冷却后的混炼胶片均匀的铺放在模子内腔中，模子上下以钢板夹持，且在模子与钢板之间加有一层耐高温防粘膜；

②将装好的钢板移入平板硫化机使其置于中心位置，在卸压条件下以120℃预热10min；

③调节平板硫化机加压气压至8～10MPa，在120℃下加压20min；

④卸压，取出钢板，连同混炼的胶料一起放入冰水中冷却脱模，制得厚度约为1mm的阻尼材料。

用动态力学分析仪（DMA-7，Perkin Elmer）对其动态力学性质测试，测试条件为：频率1Hz，温度-50～100℃，升温速率5℃/min，采用拉伸模式，结果如图1所示。

实施例2

⑴共混：

①双辊开炼机的辊温升至40℃，用精度为±1℃的接触式测温仪测试两个辊筒中间部位的表面辊温，确保辊筒温度在40±5℃范围内；

②将氢化羧基丁腈橡胶HXNBR剪碎成小颗粒，取80份的氢化羧基丁腈橡胶在双辊开炼机上开炼5分钟；

③分批加入20份极性有机小分子AO-4426，混炼30min，得到混炼胶片；

④取下混炼均匀的胶片，放置在干净、干燥、平滑的金属板上，冷却至室温后备用。

⑵成型：

①将冷却后的混炼胶片均匀的铺放在模子内腔中，模子上下以钢板夹持，且在模子与钢板之间加有一层耐高温防粘膜；

②将装好的钢板移入平板硫化机使其置于中心位置，在卸压条件下以120℃预热5min；

③调节平板硫化机加压气压至8～10MPa，在120℃下加压20min；

④卸压，取出钢板，连同混炼的胶料一起放入冰水中冷却脱模，制得厚度约为1mm的阻尼材料。

用动态力学分析仪（DMA-7，Perkin Elmer）对其动态力学性质测试，测试条件为：频率1Hz，温度-50～100℃，升温速率5℃/min，采用拉伸模式，结果如图2所示。

实施例3

⑴共混：

①双辊开炼机的辊温升至40℃，用精度为±1℃的接触式测温仪测试两个辊筒中间部位的表面辊温，确保辊筒温度在40±5℃范围内；

②将氢化羧基丁腈橡胶HXNBR剪碎成小颗粒，取70份的氢化羧基丁腈橡胶在双辊开炼机上开炼10分钟；

③分批加入30份极性有机小分子AO-4426，混炼40min，得到混炼胶片；

④取下混炼均匀的胶片，放置在干净、干燥、平滑的金属板上，冷却至室温后备用。

⑵成型：

①将冷却后的混炼胶片均匀的铺放在模子内腔中，模子上下以钢板夹持，且在模子与钢板之间加有一层耐高温防粘膜；

②将装好的钢板移入平板硫化机使其置于中心位置，在卸压条件下以120℃预热10min；

③调节平板硫化机加压气压至8～10MPa，在120℃下加压20min；

④卸压，取出钢板，连同混炼的胶料一起放入冰水中冷却脱模，制得厚度约为1mm的阻尼材料。

用动态力学分析仪（DMA-7，Perkin Elmer）对其动态力学性质测试，测试条件为：频率1Hz，温度-50～100℃，升温速率5℃/min，采用拉伸模式，结果如图3所示。

表1HXNBR/AO-4426二元杂化材料