專利名稱：：一種新型橡膠吸聲材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種新型橡膠吸聲材料，具體涉及高結(jié)合苯乙烯含量的乳聚丁苯橡膠在制備吸聲材料方面的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：通用丁苯橡膠是指丁二烯(占單體量的71%)和苯乙烯(占單體量的29%)在低溫下經(jīng)乳液聚合反應(yīng)制得的結(jié)合苯乙烯含量為23.5%的丁二烯苯乙烯的共聚物。根據(jù)不同的使用要求，丁苯橡膠多用于輪胎、鞋類、膠管和膠帶、汽車橡膠制品等。提高丁苯橡膠的結(jié)合苯乙烯含量后，橡膠的一些特殊性能如硬度、定伸應(yīng)力等都有不同程度的提高，尤其表現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)變化的情況下，分子間的內(nèi)摩擦增大，使其內(nèi)耗有較大的提高，使其對(duì)能量的吸收有較大改善，從而適宜制備內(nèi)耗較大的橡膠制品如吸聲材料和減震阻尼材料。目前應(yīng)用于消聲瓦、水下消聲實(shí)驗(yàn)室等所用的吸聲材料多為丁基橡膠(或其溴化、氯化產(chǎn)品)、丁腈橡膠等，而丁苯橡膠作為吸聲材料的應(yīng)用較少。目前對(duì)通用丁苯橡膠的吸聲性能的研究報(bào)道也不多，因?yàn)槠漭^低的吸聲系數(shù)而被放棄用作吸聲材料。但是一種高結(jié)合苯乙烯含量的丁苯橡膠的出現(xiàn)有望改變這種狀況。而這種丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝也和普通丁苯橡膠的生產(chǎn)工藝相差不大。這種丁苯橡膠的制法有多種方法，日本JSR公司采用兩步聚合工藝可生產(chǎn)中等苯乙烯含量的丁苯橡膠。制備方法是先使丁二烯與苯乙烯在乳化劑和叔十二碳硫醇存在下乳液共聚，單體轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定時(shí)再加入丁二烯和叔十二碳硫醇，繼續(xù)聚合，可得到結(jié)合苯乙烯含量為45%的丁苯橡膠;中國石化集團(tuán)齊魯石油化工公司的制備工藝是在聚合釜中，加入水、松香酸皂、脂肪酸皂、苯乙烯，通入氮?dú)獠⒂玫獨(dú)庵脫Q數(shù)次后，加入丁二烯。在低溫5。C時(shí)加入過氧化氫二異丙苯、甲醛合次硫酸氫鈉、乙二胺四乙酸鐵鈉鹽、叔十二碳硫醇等聚合。在聚合過程中通過調(diào)節(jié)苯乙烯的加入量和其它小料，可以得到不同苯乙烯含量的丁苯橡膠。
發(fā)明內(nèi)容-本發(fā)明的目的是提供一種新型橡膠吸聲材料，其含有高結(jié)合苯乙烯含量的丁苯橡膠。丁苯橡膠的結(jié)構(gòu)當(dāng)丁二烯和苯乙烯無規(guī)共聚時(shí)，苯環(huán)這種較大基團(tuán)可以自由振動(dòng)并且振動(dòng)能量較大，從而有助于增加材料的內(nèi)耗。當(dāng)入射聲波的頻率與苯環(huán)振動(dòng)的頻率有位相差時(shí)，則聲波必然會(huì)消耗一部分能量用于阻滯苯環(huán)的振動(dòng)，這部分用于改變苯環(huán)振動(dòng)的能量也就轉(zhuǎn)化成其它能量(通常是熱能)而被損耗掉，從而達(dá)到吸聲的目的。試驗(yàn)證明，吸聲能力的大小與丁苯橡膠中可自由振動(dòng)的苯環(huán)的數(shù)量多少有一定的關(guān)系，隨著苯環(huán)數(shù)量的增多，吸聲性能有較大的提高，由此可知，丁苯橡膠的吸聲能力主要來源于可自由振動(dòng)的苯環(huán)數(shù)量，所以控制丁苯橡膠中的可自由振動(dòng)的苯環(huán)數(shù)量，就能改變丁苯橡膠的吸聲能力，即當(dāng)丁二烯與苯乙烯1:1共聚并達(dá)到完全無規(guī)聚合(嵌段結(jié)構(gòu)含量小于2個(gè)克分子)時(shí)，丁苯橡膠的吸聲能力相對(duì)較大，能滿足一般吸聲材料的需求。本發(fā)明人通過大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丁苯橡膠可用作吸聲材料地上述吸聲原理。本發(fā)明提供制備橡膠吸聲材料的2種技術(shù)方案。方案1:以結(jié)合苯乙烯含量為3355%的丁苯橡膠為主要原料，配合各種橡膠助劑，制備吸聲橡膠材料。配方如下-丁苯橡膠100份硬脂酸0.5-3份氧化鋅1-5份炭黑30-65份硫磺1.2-2.0份促進(jìn)劑1-3份所述的丁苯橡膠的結(jié)合苯乙烯含量為3355%。方案2:高結(jié)合苯乙烯含量的丁苯橡膠與溴化丁基橡膠并用作為主要原料，配合各種橡膠助劑，制備橡膠吸聲材料。配方如下丁苯橡膠80-60份鹵化丁基橡膠20-40份硬脂酸0.5-3份氧化鋅1-5份炭黑30-65份硫磺1.2-2.0份促進(jìn)劑1-3份所述的丁苯橡膠的結(jié)合苯乙烯含量為3355%。所述的鹵化丁基橡膠包括溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠。方案l和方案2中所述的促進(jìn)劑主要為次磺酰胺類促進(jìn)劑，包括下列一種或幾種促進(jìn)劑NS、CZ、DZ、NOBS。本發(fā)明的橡膠吸聲材料通過常規(guī)的工藝制備得到配方一混煉一成型一硫化。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1以苯乙烯含量為33.5%的丁苯橡膠為主要原料，制備橡膠吸聲材料。配方如下表l苯乙烯含量為33.5%丁苯橡膠的配方表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>制備工藝:混煉采用標(biāo)準(zhǔn)混煉工藝，即一段工藝(1.5LFarrel密煉機(jī)，50°C/80轉(zhuǎn))。具體操作步驟將密煉機(jī)初始溫度設(shè)定在5(TC，關(guān)閉卸料口，固定轉(zhuǎn)子，升起上頂栓加入橡膠，放下上頂栓，塑煉橡膠。l分鐘后，升起上頂栓，裝入氧化鋅、硬脂酸、炭黑，放下上頂栓。1分鐘后，升起上頂栓，清掃密煉機(jī)入口和上頂栓的頂部，放下上頂栓。5.5分鐘后排膠，使排膠溫度在150~170°C。二段工藝在開煉機(jī)上進(jìn)行，常溫下加入硫黃和促進(jìn)劑。成型按照實(shí)際所需(或按照一定的結(jié)構(gòu))制品進(jìn)行成型，本試驗(yàn)是將混煉膠成型為底邊直徑d二56mm，高1^50mm的圓柱體，主要用于滿足硫化本試驗(yàn)的硫化溫度為150°C，硫化時(shí)間為60min。如果樣品過大，可適當(dāng)提高硫化溫度和延長硫化時(shí)間，以具體試驗(yàn)為準(zhǔn)。樣品的吸聲系數(shù)測(cè)定首先將樣品浸泡于水中一周以上，然后在水中測(cè)試。采用中國科學(xué)院聲學(xué)所聲管測(cè)試系統(tǒng)(0)57脈沖聲管)。測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T14369-93《聲學(xué)水聲材料樣品插入損失和回聲降低的測(cè)量方法》。其它常規(guī)物理性能均采用國標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下-表2苯乙烯含量為33.5%的丁苯橡膠的吸聲系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3苯乙烯含量為33.5%的丁苯橡膠的常規(guī)物理性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例2:以苯乙烯含量為40%的丁苯橡膠為主要原料，制備橡膠吸聲材料。制備方法同實(shí)施例1。表4苯乙烯含量為40%丁苯橡膠的配方表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表5苯乙烯含量為40%的丁苯橡膠的吸聲系數(shù)測(cè)試頻<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>表9苯乙烯含量為54%的丁苯橡膠母煉膠的常規(guī)物理性能項(xiàng)目回彈拉伸扯斷硬度100300永久撕裂密度性％強(qiáng)度伸長%定%定變形kN.Mg'mMPa率％伸應(yīng)伸應(yīng)%m"力力MPaMPa2017.4547895,1710.466491.110由于苯乙烯含量超過50%，所以高分子鏈段中存在部分嵌段苯乙烯鏈，即不可自由振動(dòng)的苯環(huán)，這就使得依靠自由振動(dòng)苯環(huán)吸收聲波能量的丁苯橡膠吸聲能力反而有所下降。當(dāng)苯乙烯含量超過55%后，不再適宜用作吸聲材料。實(shí)施例4以苯乙烯含量為40%的丁苯橡膠與20份溴化丁基橡膠并用，作為主要原料制備吸聲材料。制備方法同實(shí)施例l。表10并用膠-1的配方表原料丁苯橡B(yǎng)IIR硬脂氧化N330碳硫磺促合計(jì)膠酸鋅里進(jìn)劑用量802013501.751156.75(份)表11并用膠-1的吸聲系數(shù)測(cè)試頻平率(KHz)34681012141618202224262830均吸聲系數(shù)吸聲系數(shù)310512223238384236313651596932.310<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表12并用膠-1的常規(guī)物理性能實(shí)施例5以苯乙烯含量為40%的丁苯橡膠與30份溴化丁基橡膠并用作為主要原料制備吸聲材料。制備方法同實(shí)施例1。表13并用膠-2的配方表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表14并用膠-2的吸聲系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表15并用膠-2的常規(guī)物理性能<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>6以苯乙烯含量為40%的丁苯橡膠與40份溴化丁基橡膠并用<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1.一種橡膠吸聲材料，其特征在于，該材料由結(jié)合苯乙烯含量為33～55％的丁苯橡膠作主要原料，配合適量的橡膠助劑，通過常規(guī)的橡膠成型工藝得到。2.—種橡膠吸聲材料，其特征在于，該材料由結(jié)合苯乙烯含量為3355%的丁苯橡膠與鹵化丁基橡膠并用作為主要原料，配合適量的橡膠助劑，通過常規(guī)的橡膠成型工藝得到。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橡膠吸聲材料，其特征在于，該材料的配方如下丁苯橡膠100份硬脂酸0.5-3份氧化鋅1-5份炭黑30-65份硫磺1.2-2.0份促進(jìn)劑1-3份4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橡膠吸聲材料，其特征在于，該材料的配方如下丁苯橡膠80-60份鹵化丁基橡膠20-40份硬脂酸0.5-3份氧化鋅1-5份炭黑30-65份硫磺1.2-2.0份促進(jìn)劑1-3份5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的橡膠吸聲材料，其特征在于，所述的鹵化丁基橡膠是溴化丁基橡膠、氯化丁基橡膠。6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的橡膠吸聲材料，其特征在于，所述的促進(jìn)劑是次磺酰胺類促進(jìn)劑,包括下列一種或幾種促進(jìn)劑NS、CZ、DZ、NOBS。全文摘要本發(fā)明涉及一種新型橡膠吸聲材料，以結(jié)合苯乙烯含量為33～55％的丁苯橡膠或者與溴化丁基橡膠并用為主要原料，配合各種橡膠助劑，通過常規(guī)的橡膠成型工藝得到。該材料的吸聲系數(shù)達(dá)到44.8，可用于水下航行器的減震阻尼材料。文檔編號(hào)C08K5/09GK101423629SQ20071016526公開日2009年5月6日申請(qǐng)日期2007年11月2日優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日發(fā)明者李花婷,蔡尚脈,陳瑞軍,顏晉鈞申請(qǐng)人:北京橡膠工業(yè)研究設(shè)計(jì)院