專利名稱：：一種新型橡膠吸聲材料的制作方法
技術領域：
：本發明涉及一種新型橡膠吸聲材料，具體涉及高結合苯乙烯含量的乳聚丁苯橡膠在制備吸聲材料方面的應用。
背景技術：
：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%)在低溫下經乳液聚合反應制得的結合苯乙烯含量為23.5%的丁二烯苯乙烯的共聚物。根據不同的使用要求，丁苯橡膠多用于輪胎、鞋類、膠管和膠帶、汽車橡膠制品等。提高丁苯橡膠的結合苯乙烯含量后，橡膠的一些特殊性能如硬度、定伸應力等都有不同程度的提高，尤其表現在微觀結構變化的情況下，分子間的內摩擦增大，使其內耗有較大的提高，使其對能量的吸收有較大改善，從而適宜制備內耗較大的橡膠制品如吸聲材料和減震阻尼材料。目前應用于消聲瓦、水下消聲實驗室等所用的吸聲材料多為丁基橡膠(或其溴化、氯化產品)、丁腈橡膠等，而丁苯橡膠作為吸聲材料的應用較少。目前對通用丁苯橡膠的吸聲性能的研究報道也不多，因為其較低的吸聲系數而被放棄用作吸聲材料。但是一種高結合苯乙烯含量的丁苯橡膠的出現有望改變這種狀況。而這種丁苯橡膠的生產工藝也和普通丁苯橡膠的生產工藝相差不大。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，單體轉化率達到一定時再加入丁二烯和叔十二碳硫醇，繼續聚合，可得到結合苯乙烯含量為45%的丁苯橡膠;中國石化集團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，通入氮氣并用氮氣置換數次后，加入丁二烯。在低溫5。C時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節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。
發明內容-本發明的目的是提供一種新型橡膠吸聲材料，其含有高結合苯乙烯含量的丁苯橡膠。丁苯橡膠的結構當丁二烯和苯乙烯無規共聚時，苯環這種較大基團可以自由振動并且振動能量較大，從而有助于增加材料的內耗。當入射聲波的頻率與苯環振動的頻率有位相差時，則聲波必然會消耗一部分能量用于阻滯苯環的振動，這部分用于改變苯環振動的能量也就轉化成其它能量(通常是熱能)而被損耗掉，從而達到吸聲的目的。試驗證明，吸聲能力的大小與丁苯橡膠中可自由振動的苯環的數量多少有一定的關系，隨著苯環數量的增多，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的苯環數量，所以控制丁苯橡膠中的可自由振動的苯環數量，就能改變丁苯橡膠的吸聲能力，即當丁二烯與苯乙烯1:1共聚并達到完全無規聚合(嵌段結構含量小于2個克分子)時，丁苯橡膠的吸聲能力相對較大，能滿足一般吸聲材料的需求。本發明人通過大量實驗發現丁苯橡膠可用作吸聲材料地上述吸聲原理。本發明提供制備橡膠吸聲材料的2種技術方案。方案1:以結合苯乙烯含量為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份促進劑1-3份所述的丁苯橡膠的結合苯乙烯含量為3355%。方案2:高結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份促進劑1-3份所述的丁苯橡膠的結合苯乙烯含量為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中所述的促進劑主要為次磺酰胺類促進劑，包括下列一種或幾種促進劑NS、CZ、DZ、NOBS。本發明的橡膠吸聲材料通過常規的工藝制備得到配方一混煉一成型一硫化。具體實施例方式實施例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:混煉采用標準混煉工藝，即一段工藝(1.5LFarrel密煉機，50°C/80轉)。具體操作步驟將密煉機初始溫度設定在5(TC，關閉卸料口，固定轉子，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。二段工藝在開煉機上進行，常溫下加入硫黃和促進劑。成型按照實際所需(或按照一定的結構)制品進行成型，本試驗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的硫化溫度為150°C，硫化時間為60min。如果樣品過大，可適當提高硫化溫度和延長硫化時間，以具體試驗為準。樣品的吸聲系數測定首先將樣品浸泡于水中一周以上，然后在水中測試。采用中國科學院聲學所聲管測試系統(0)57脈沖聲管)。測試方法標準GB/T14369-93《聲學水聲材料樣品插入損失和回聲降低的測量方法》。其它常規物理性能均采用國標進行測試，測試結果如下-表2苯乙烯含量為33.5%的丁苯橡膠的吸聲系數<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表3苯乙烯含量為33.5%的丁苯橡膠的常規物理性能<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實施例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測試頻<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物理性能項目回彈拉伸扯斷硬度100300永久撕裂密度性％強度伸長%定%定變形kN.Mg'mMPa率％伸應伸應%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，即不可自由振動的苯環，這就使得依靠自由振動苯環吸收聲波能量的丁苯橡膠吸聲能力反而有所下降。當苯乙烯含量超過55%后，不再適宜用作吸聲材料。實施例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。制備方法同實施例l。表10并用膠-1的配方表原料丁苯橡BIIR硬脂氧化N330碳硫磺促合計膠酸鋅里進劑用量802013501.751156.75(份)表11并用膠-1的吸聲系數測試頻平率(KHz)34681012141618202224262830均吸聲系數吸聲系數310512223238384236313651596932.310<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表12并用膠-1的常規物理性能實施例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<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表15并用膠-2的常規物理性能<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>權利要求1.一種橡膠吸聲材料，其特征在于，該材料由結合苯乙烯含量為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，通過常規的橡膠成型工藝得到。3.根據權利要求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份促進劑1-3份4.根據權利要求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份促進劑1-3份5.根據權利要求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.根據權利要求3或4所述的橡膠吸聲材料，其特征在于，所述的促進劑是次磺酰胺類促進劑,包括下列一種或幾種促進劑NS、CZ、DZ、NOBS。全文摘要本發明涉及一種新型橡膠吸聲材料，以結合苯乙烯含量為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，通過常規的橡膠成型工藝得到。該材料的吸聲系數達到44.8，可用于水下航行器的減震阻尼材料。文檔編號C08K5/09GK101423629SQ20071016526公開日2009年5月6日申請日期2007年11月2日優先權日2007年11月2日發明者李花婷,蔡尚脈,陳瑞軍,顏晉鈞申請人:北京橡膠工業研究設計院