羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料及其制备方法，该材料是以羧基丁腈橡胶(XNBR)为基体，以受阻酚类抗氧剂2，2’－亚甲基双(4－甲基－6－叔丁基苯酚)为阻尼添加剂经共混、压片制得；制备：(1)在双辊混炼机上将一定配比的羧基丁腈橡胶和阻尼添加剂进行共混制成混炼胶片；(2)在平板硫化机上将混炼胶片进行热压制得薄片状试样；(3)采用动态力学分析仪对试样进行动态力学测试对其阻尼性能进行表征。本发明所述的阻尼材料的特点是损耗因子大、有效阻尼温域较宽且阻尼峰位置可通过调整阻尼添加剂的含量加以调控，从而得到适合于不同温度下使用的高性能阻尼材料。

说明书

技术领域

本发明属高分子阻尼材料领域，特别是涉及羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料及其制备方法。

背景技术

高分子阻尼材料是新发展起来的一种新型材料，它是利用高分子的粘弹性来吸收振动的能量，将吸收的机械能或声能部分地转变为热能并耗散掉，从而起到降低振幅或减少振动能的作用。

高分子阻尼材料通常以其玻璃化转变区为功能区(通常工程材料以tanδ≥0.3对应的温度范围作为有效阻尼温域)，因为在玻璃化转变温度(Tg)附近，大分子链段能充分运动，但又不能完全跟上振动的频率而产生分子链内摩擦，所以滞后现象严重，阻尼效果好，在玻璃化转变区内将出现一个内耗的极大值。一般玻璃化转变温域愈宽、温域值与环境愈符合，其阻尼效果愈好。然而，遗憾的是，橡胶类阻尼材料的玻璃化转变区大部分是室温以下的低温区，它往往很窄(通常为Tg周围的20～30℃)，而且不可调控，在工程领域中的应用存在着很大的局限性。因此，研制损耗因子大、有效阻尼温域较宽且阻尼峰位置可调控的高性能橡胶阻尼材料成为本领域迫切需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料及其制备方法，该材料具有较大损耗因子、有效阻尼温域较宽且阻尼峰位置可通过调整阻尼添加剂的含量加以调控，从而得到适合于不同温度下使用的高性能阻尼材料，制备方法简单。

本发明的羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料，是以羧基丁腈橡胶(XNBR)为基体，以受阻酚类抗氧剂为阻尼添加剂经共混、压片制得，其中羧基丁腈橡胶70～50份，受阻酚类抗氧剂30～50份，两组分的含量以质量分数为单位，且两组分总含量为100份。

所述羧基丁腈橡胶由南京盛东化工有限公司提供，其商品名为N型树脂增韧剂，牌号为N-I，它是在乳状丁腈橡胶胶粒的外球上接枝含羧基不饱和烃而悬浮成粉的羧基丁腈橡胶。

所述的受阻酚类抗氧剂为市售抗氧剂2246(AO-2246)，其化学名为2，2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)，分子式为C₂₃H₃₂O₂，其结构式为：

所述的羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料的损耗因子峰值高达2.5～3.5，有效阻尼温域(tanδ≥0.3对应的温度范围)可达70～90℃。

本发明的羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料的制备方法，包括下列步骤：

(1)共混

①将双辊开炼机的辊筒温度升到60℃并始终保持在60±5℃范围内，采用精度为±1℃的表面测温计测量辊筒表面中间部位的温度；

②羧基丁腈橡胶粉末塑炼5～10分钟；

③向经过塑炼的羧基丁腈橡胶中分多次逐渐加入阻尼添加剂受阻酚类抗氧剂，利用两辊筒表面转速的差异产生的剪切作用，使阻尼添加剂在基体中分散开来，同时用割刀不断地将胶片从辊筒上拉下来折叠辊压，待包辊后不停地打三角包辅助混合；及时收集从间隙散落下来的阻尼添加剂并将其重新混入基体中，以确保混炼后的胶料与所有原材料总质量之差为-0.5％～-1.5％；待一定配比的阻尼添加剂分多次全部加入基体中后继续混炼一段时间，以确保各组分混合均匀；若观察物料色泽易均匀，截面上不显毛粒、表面已光泽且有一定强度时，结束辊压过程，视不同配方中阻尼添加剂的含量不同，总的混炼时间为20～30分钟；

④迅速将混炼好的胶片放在平整、干净、干燥的金属板上冷却至室温，然后用干净的密封袋封装，在标准温湿度条件下调节16～20小时，以备热压成型之用；

(2)热压成型

①将调节后的胶片裁剪折叠成与模具尺寸相对应的胶胚均匀地铺在模具内腔中央，模具上下都用钢板夹住，且在钢板和模具的两个接触面上分别垫上一层高温防粘聚酯薄膜以避免钢板被遗留材料污染；

②将钢板移入平板硫化机工作台的中心位置，在卸载条件下以130℃预热5～10分钟，使胶料充分熔融；

③调节表压至8～10MPa，保温、保压10～15分钟，使熔融混炼胶料发生流动充满模具内腔；

④卸压，打开平板取出钢板，连同混炼胶料一起放入室温水中冷却，擦干后脱模修边得到厚度为1mm的薄片状试样；

(3)采用动态力学分析仪对试样进行动态力学测试对其阻尼性能进行表征。

所述双辊开炼机是SK-160B型双辊开炼机上，辊筒速比为1∶1.35；

所述平板硫化机是QLB-D350×350×2型电加热平板的25吨液压平板硫化机。

本发明的有益效果：

本发明是在极性聚合物中加入受阻酚类有机小分子化合物形成宏观上实现比较均匀的分子水平的混合，在微观上具有大量的比较均匀的微相分离区域的二元有机杂化体。利用极性聚合物和有机小分子间产生的可逆氢键作用，得到损耗因子大、有效阻尼温域较宽且阻尼峰位置可调控高性能橡胶阻尼材料。

采用受阻酚类抗氧剂作为阻尼赋予剂来改善羧基丁腈橡胶的阻尼性能，同时通过调整阻尼赋予剂的含量对高损耗温度范围加以调控。与现有阻尼材料相比，本发明所述的阻尼材料具有损耗因子大、有效阻尼温域较宽且阻尼峰位置可调控，能满足不同需求等优点。

附图说明

图1是XNBR/AO-2246＝70/30体系的动态力学测试分析图谱；

图2是XNBR/AO-2246＝60/40体系的动态力学测试分析图谱；

图3是XNBR/AO-2246＝50/50体系的动态力学测试分析图谱；

图1～3中，横轴表示温度，纵轴表示损耗因子(tanδ)，tanδ＝E″/E′，E″-损耗模量，E′-弹性模量。

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

以配方羧基丁基橡胶(XNBR)为70质量份，受阻酚抗氧剂(AO-2246)为30质量份，严格按上述制备方法制备出1mm薄片状试样，采用动态力学分析仪(DMA-7，Perkin Elmer)对其进行动态力学测试。测试条件：频率1Hz，温度-50～100℃，升温速率5℃/min，采用拉伸模式，测试结果见图1。由图1可以看出，该材料的损耗因子峰值可达2.62，峰值位于3.9℃；tanδ≥0.3对应的温度范围是-7～67.2℃，即有效阻尼温域可达74.2℃。

实施例2

以配方羧基丁基橡胶(XNBR)为60质量份，受阻酚抗氧剂(AO-2246)为40质量份，严格按上述制备方法制备出1mm薄片状试样，采用动态力学分析仪(DMA-7，Perkin Elmer)对其进行动态力学测试。测试条件：频率1Hz，温度-50～100℃，升温速率5℃/min，采用拉伸模式，测试结果见图2。由图2可以看出，该材料的损耗因子峰值可达3.14，峰值位于10.7℃；tanδ≥0.3对应的温度范围是-1.9～84.7℃，即有效阻尼温域可达86.3℃。

实施例3

以配方羧基丁基橡胶(XNBR)为50质量份，受阻酚抗氧剂(AO-2246)为50质量份，严格按上述制备方法制备出1mm薄片状试样，采用动态力学分析仪(DMA-7，Perkin Elmer)对其进行动态力学测试。测试条件：频率1Hz，温度-50～100℃，升温速率5℃/min，采用拉伸模式，测试结果见图3。由图3可以看出，该材料的损耗因子峰值可达2.87，峰值位于17.4℃；tanδ≥0.3对应的温度范围是4.9～91.8℃，即有效阻尼温域可达86.7℃。