一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料及其制备方法，其原料按照重量分数计包括：苯基硅橡胶100份，白炭黑30～60份，硫化剂0.5～2份，发泡剂H 1～15份，发泡助剂0.5～10份。采用化学发泡工艺在苯基硅橡胶基体中引入泡孔结构的方法，制备了具有宽温域阻尼特性的苯基硅橡胶阻尼材料。本方法制备的苯基硅橡胶海绵泡孔细密，均匀性好，具有宽温域阻尼特性，适用于制备阻尼减震、隔热、绝缘部件,在航空航天、交通运输、仪表、日常生活等领域使用。

A Kind of Phenyl Silicone Rubber Sponge Damping Material and Its Preparation Method

The invention discloses a phenyl silicone rubber sponge damping material and a preparation method. The raw materials include 100 copies of phenyl silicone rubber, 30-60 copies of silica, 0.5-2 copies of vulcanizing agent, 1-15 copies of blowing agent and 0.5-10 copies of foaming AIDS according to weight fraction. Phenyl silicone rubber (PSR) damping materials with wide temperature range were prepared by introducing cell structure into phenyl silicone rubber matrix by chemical foaming process. The phenyl silicone rubber sponge foam prepared by this method has fine pore size, good uniformity and wide temperature range damping characteristics. It is suitable for preparing damping, shock absorption, heat insulation and insulation components, and is used in aerospace, transportation, instrumentation, daily life and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料加工
，具体涉及一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料及其制备方法。
技术介绍
阻尼的物理意义是力的衰减,或物体在运动中的能量耗散。当物体受到外力作用而振动时,会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力或减震力。它和作用力的比被称为阻尼系数。通常阻尼力的方向总是和运动的速度方向相反。因此,材料的阻尼系数越大,意味着其减震效果或阻尼效果越好。橡胶是一种很理想的阻尼材料,这是因为橡胶是大分子材料,分子体积庞大,在外力作用下导致剧烈的内摩擦,产生了反作用力。这种力在抗拒外来振动的过程中,一方面削弱了振动的幅度,另一方面又从机械能转化为热能,实现了能量转换。以橡胶为主体的材料可以制成各种减震制品,如机器、发动机、车辆、舰船、飞机上的减震件等。减震橡胶也广泛应用于交通工具,如机车、汽车上配套的减震部件,铁轨减震垫、桥梁支座等。目前粘弹性阻尼材料及其制品设计技术已广泛应用于各种火箭、导弹、卫星、军用及民用飞机、舰船和车辆上的仪器仪表、导航设备和电子系统等的振动控制及噪声控制[1](赵云峰，宇航材料工艺，2009，No.5，pp.1-6)，已成为航空航天工程中必不可少的关键技术之一。理想的阻尼材料要求在宽温域范围内具有高阻尼因子，使其有更好的环境适应性，适用于更多行业。橡胶弹性体阻尼材料的缺点在于单一橡胶品种的玻璃化转变区温度范围一般都较窄，只有20～40℃，且都集中在室温以下，因此阻尼功能区温度范围窄且使用温度偏低，室温以上的阻尼性能不佳，难以满足实际工程应用的需要。硅橡胶特殊的主链结构使其具有优异的耐高低温性能，同时在较宽的温度范围内(-50℃～200℃)力学性能以及阻尼性能稳定。这种性能的稳定性使硅橡胶区别于一般的粘弹性材料，成为航空航天、精密仪器等领域阻尼材料的首选。但是硅橡胶在-50℃～150℃范围内其损耗因子tanδ较低，约0.05～0.1，不能满足实际使用要求[2](黄艳华，石扬，薛磊等，航空材料学报，2016，Vol.36，No.3，pp.79-91)。目前可以通过嵌段共聚改变侧链基团，与其它有机聚合物共混或互穿聚合物网络，以及添加阻尼添加剂等方式可进一步提高硅橡胶的阻尼。这些方法可以不同程度提高硅橡胶的阻尼性能，但都有各自的不足。通过嵌段共聚改变侧链基团与互穿网络提升硅橡胶阻尼性能方法尚处于实验室研究阶段，目前难以工业化生产。通过与高阻尼聚合物共混是提高硅橡胶阻尼的便捷方法，但是会改变材料的组成，降低硅橡胶的耐高低温等特性。添加小分子阻尼剂方法也会改变材料组成，而且使用过程中发生小分子迁移而影响阻尼材料性能的稳定性。通过引入泡孔结构来提高硅橡胶基体的阻尼性能是制备硅橡胶阻尼材料的新技术途径。目前乙烯基硅橡胶发泡的方法有两类。一类是化学发泡的方法，通常是利用化学发泡剂热降解释放出来的气体形成气泡。这种发泡方法适用于制作闭孔结构的泡沫材料。由于在加工过程中，硫化与发泡两个化学过程同时进行，硫化过程和发泡过程的匹配是制备泡孔结构和性能优良的海绵材料的关键。但是，常用的过氧化物硫化剂和发泡剂对温度均非常敏感，温度每升高10℃，硫化速度和发泡剂分解速度均成倍增加，此外，过氧化物硫化剂易受发泡剂分解残留物的影响而降低过氧化物的交联效率，为了调节过氧化物的交联速度，常常需要加反复进行配方和工艺研究，以达到交联速度和发泡速度的匹配，因此，这种方法的实施与控制难度较大。另一类发泡方法是溶析成孔法：采用惰性粒状成孔剂与硅橡胶混合后，经过溶析等方法去除惰性成孔剂而成孔，得到开孔结构的硅橡胶海绵材料。但是，这种发泡方法效率较低、能耗高，需要消耗大量的惰性成孔剂，另外，大量颗粒成孔剂在橡胶基体中不仅难以分散均匀，而且影响橡胶的加工工艺性能。在硅橡胶分子侧链中引入大体积的苯基有利于提高硅橡胶分子链运动的能量耗散，从而提高硅橡胶的阻尼性能。但是在硅橡胶分子侧链上引入大体积的苯基，改变了硅橡胶分子链的组成和结构，影响了硅橡胶分子链的柔顺性和分子链间的作用力。实验中发现，苯基含量30mol％的高苯基硅橡胶在混炼过程中表现出明显的粘辊现象，表明大量苯基的引入使硅橡胶加工性能发生了明显变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷提供一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料及其制备方法，采用了较高分子量的苯基硅氧烷为基体材料，并且填充白炭黑对基体进行增强，根据硫化发泡体系配合特性，结合分段化学发泡工艺，因而制备的闭孔结构的苯基硅橡胶海绵泡孔细密，均匀性好，适用于制备阻尼减震、隔音、隔热、绝缘部件。为了达到上述技术效果，本专利技术提供了一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料，其原料按照重量分数计包括：苯基硅橡胶100份，白炭黑30～60份，硫化剂0.5～2份，发泡剂H1～15份，发泡助剂0.5～10份。进一步的技术方案为，其中苯基含量不低于5％mol，所述白炭黑选自表面疏水性白炭黑，所述发泡助剂为氧化锌、尿素或二者的混合物。进一步的技术方案为，所述硫化剂选自硫化剂DCP或双二五硫化剂。本专利技术还提供了一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将苯基硅橡胶和白炭黑将入到密炼机中进行高温密炼10～20分钟，然后停放24小时，得到苯基硅橡胶组合物；(2)将苯基硅橡胶组合物、发泡剂H和发泡助剂加入到密炼机中，常温下混炼2～5分钟，然后加入硫化剂继续混炼3～7分钟，停放12小时，得到硅橡胶海绵用组合物；(3)将所述硅橡胶海绵用组合物放入模具中进行一次预硫化发泡，然后升高温度后，在进行二次硫化成型，得到苯基硅橡胶海绵阻尼材料。进一步的技术方案为，所述步骤(1)中高温密炼的温度为90℃～120℃。进一步的技术方案为，所述步骤(2)中常温混炼的温度为15℃～40℃。进一步的技术方案为，所述步骤(3)中一次预硫化的而温度为120℃～145℃，一次预硫化时间为25～30分钟。进一步的技术方案为，所述步骤(3)中二次硫化的温度为160℃～180℃，二次硫化的时间为15～25分钟。下面对本专利技术进行进一步的解释和说明，本专利技术采用化学发泡工艺在苯基硅橡胶基体中引入特定泡孔结构的方法，制备了具有宽温域阻尼特性的苯基硅橡胶海绵阻尼材料。基于界面阻尼及气动阻尼原理，以苯基硅橡胶为基体，采用匹配的泡孔结构设计，大幅度放大基体阻尼特性，获得兼具宽温域阻尼特性的弹性体。闭孔结构硅橡胶海绵在硅橡胶基体中形成大量的气-固界面，界面阻尼作用以及泡孔中的气动阻尼作用的累积大幅度提升了硅橡胶基体的阻尼性能。另外，采用的苯基硅橡胶的分子结构特点是聚硅氧烷链侧上带有苯基基团。苯基硅橡胶不仅具有甲基乙烯基硅橡胶的性能特点，而且由于分子侧链中引入了大体积的苯基进行改性，提高了分子链的刚性，增加了分子链运动的能量耗散，有利于提高硅橡胶的阻尼性能。另外，由于这类分子链侧上与硅相连的甲基部分地被苯基取代，所以破坏了链的规整性，从而改善了聚合物的低温性能。苯基硅橡胶进一步拓宽了硅橡胶的使用范围，可以满足航空、航天等行业对耐低温和辐射苛刻的环境要求。以苯基硅橡胶为基体，采用疏水性白炭黑作为增强剂，有机发泡剂与过氧化物硫化剂相匹配的发泡硫化体系，高温模压成型工艺制备硅橡胶海绵阻尼材料。有机发泡剂在高温下分解生成气体使胶料发泡，当胶料的发泡速率与硫化速率相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料，其特征在于，其原料按照重量分数计包括：苯基硅橡胶100份，白炭黑30～60份，硫化剂0.5～2份，发泡剂H 1～15份，发泡助剂0.5～10份。

【技术特征摘要】
1.一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料，其特征在于，其原料按照重量分数计包括：苯基硅橡胶100份，白炭黑30～60份，硫化剂0.5～2份，发泡剂H1～15份，发泡助剂0.5～10份。2.根据权利要求1所述的苯基硅橡胶海绵阻尼材料，其特征在于，所述苯基硅橡胶选自甲基乙烯基苯基硅橡胶，其中苯基含量不低于5％mol，所述白炭黑选自表面疏水性白炭黑，所述发泡助剂为氧化锌、尿素或二者的混合物。3.根据权利要求1所述的苯基硅橡胶海绵阻尼材料，其特征在于，所述硫化剂选自硫化剂DCP或双二五硫化剂。4.一种苯基硅橡胶海绵阻尼材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将苯基硅橡胶和白炭黑将入到密炼机中进行高温密炼10～20分钟，然后停放24小时，得到苯基硅橡胶组合物；(2)将苯基硅橡胶组合物、发泡剂H和发泡助剂加入到密炼机中，常温下混炼2～5分钟，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祺，胡洋，芦艾，余凤湄，雷卫华，孙素明，王宪忠，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51