【技术实现步骤摘要】
本申请涉及阻尼材料领域，更具体地说，它涉及一种轻质减振的交替层压阻尼材料及其制备方法。
技术介绍
1、船舶阻尼减振技术是一系列工程和技术方案，旨在降低船舶在海上运行时的振动、冲击和晃动，从而提高船舶性能、乘员舒适性以及设备的安全性。这包括了采用被动阻尼装置、主动控制系统、液体阻尼器、主动船体稳定器等多种技术和装置，以减少振动和冲击对船体和设备的影响，进而改善海上运输的效率和可靠性。
2、基于微纳层叠阻尼材料的船舶减振
，旨在通过多层结构材料的设计和应用，减少船舶在海上运行过程中受到的振动和冲击，提高船体结构的稳定性和设备的可靠性，减少维护成本。这一创新性技术将为海上运输和船舶设备提供更高水平的安全性、舒适性和性能，为船舶减振领域的未来发展和应用提供新的机遇。
3、然而，现有的层状阻尼材料常常采用金属层与橡胶层交替层叠的方式，金属层作为约束层，橡胶层作为阻尼层，虽然能够在一定程度上提高阻尼效果，但金属层仅能起到约束作用，并不能增强阻尼效果，难以实现优异的减振效果，对于船舶的减振效果有限，难以为船舶舰艇等重大装备的减振带来突破性进展。同时由于金属层较重，会使得最终层状阻尼材料较重，难以实现阻尼材料的轻量化，不利于工业应用。
技术实现思路
1、为了提升现有层状阻尼材料的阻尼性能并实现阻尼材料的轻量化，本申请提供一种一种轻质减振的交替层压阻尼材料及其制备方法。
2、本申请采用如下的技术方案：
3、第一方面，本申请提供一种轻质减振的交替层
4、低模量阻尼材料的模量为2-5 mpa，高模量阻尼材料的模量为15-30 mpa，每个层状阻尼单元中，高模量阻尼材料与低模量阻尼材料的模量比为3-15:1。
5、在该技术方案中，交替层压阻尼材料由多个微小层次的层状阻尼单元叠加而成，这些层次的设计能够使得该交替层压阻尼材料能够适应不同频率和振幅的振动，在振动激励作用下剪切变形程度不同，提高耗能效率。同时，每个层状阻尼单元中包括一层高模量阻尼材料与一层低模量阻尼材料，由于高模量阻尼材料与低模量阻尼材料的性能差异，两者界面将形成新界面损耗，从而引入界面滑移耗能（一种新的耗能机制），由此能够进一步提升阻尼材料的耗能效率，提供更优异的减振效果（如图1所示）。与均质材料相比，这种微纳多层材料能够更有效地消耗振动能力，实现良好的减振效果。
6、进一步地，上述低模量阻尼材料，按照质量百分含量计，包括以下原料：
7、橡胶基体 42-50 wt%、活性剂1.1-1.5 wt%、硅烷偶联剂0.9-1.1 wt%、软化剂5.3-7.1 wt%、补强填料18-37 wt%、增塑剂9-16 wt%、硫化剂1.5-2.1 wt%。
8、通过在橡胶基体内加入适量的软化剂和增塑剂以降低橡胶的硬度，同时减少补强填料的量，并在活性剂和硅烷偶联剂以及硫化剂的共同作用下，得到模量为2-5 mpa的低模量阻尼材料。
9、进一步地，上述高模量阻尼材料，按照质量百分含量计，包括以下原料：
10、橡胶基体 32-40 wt%、活性剂0.7-0.9 wt%、硅烷偶联剂0.5-1.1 wt%、软化剂4-6wt%、补强填料45.3-47.6wt%、增塑剂0.6-3 wt%、硫化剂1.7-2.4wt%、碳纳米管2.5-7.8wt%。
11、通过在橡胶基体内加入补强填料，减少软化剂和增塑剂的用量，以提高橡胶的硬度和强度，并在活性剂和硅烷偶联剂以及硫化剂的共同作用下，得到模量为15-30 mpa的高模量阻尼材料。
12、优选地，上述橡胶基体包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶；
13、在低模量阻尼材料中，丁腈橡胶为30-35 wt%,氢化丁腈橡胶12-15 wt%；
14、在高模量阻尼材料中，丁腈橡胶 20-25 wt%,氢化丁腈橡胶12-15 wt%。
15、在该技术方案中，采用丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶作为橡胶基体。丁腈橡胶可塑度小，韧性大；在阻尼材料中加入氢化丁腈橡胶，因其具有高强度、高撕裂性能和高耐磨性能，且具有较高的抗压缩永久变形性能，能够使得所制得的阻尼材料性能更优。
16、优选地，上述活性剂为活性剂nh-2。活性剂nh-2是由促进剂dm和氯化锌反应形成的络合物。采用硫磺硫化体系，活性剂nh-2为活性剂，能够使得所制得的阻尼材料的动态抗疲劳性能较好。
17、优选地，软化剂为石蜡或氯化石蜡，更为优选地为氯化石蜡。
18、优选地，上述补强填料包括炭黑和玻璃填料；
19、在低模量阻尼材料中，炭黑为9-15 wt%,玻璃填料14-25wt%；
20、在高模量阻尼材料中所述炭黑为25.6-30.4 wt%,所述玻璃填料12.7-17.2wt%。
21、未加填料的橡胶，力学性能和工艺性能均较差，无法使用。控制补强填料的加入量，能够进一步控制材料的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性，从而得到高、低模量的阻尼材料。优选地，炭黑为槽法炭黑、炉法炭黑或气相法炭黑。补强填料的粒径越小，强度越高，因此，炭黑优选为23-30μm的槽法炭黑。优选地，玻璃填料为玻璃鳞片或玻璃微珠。加入玻璃填料，有助于提升橡胶材料的机械性能，同时调节橡胶的模量，实现高低模量橡胶的制备。
22、优选地，上述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；硫化剂包括促进剂dm和硫磺；
23、在低模量阻尼材料中，促进剂dm为0.5-0.6 wt%,硫磺为1-1.5wt%；
24、在高模量阻尼材料中，促进剂dm为0.5-0.7 wt%,硫磺为1.1-1.7wt%。
25、在该技术方案中，采用橡胶硫磺硫化体系，在制备阻尼材料的过程中，要经过一下几个过程：第一阶段-诱导期：活性剂、促进剂与硫磺之间相互作用，生成多硫促进剂侧基的橡胶分子，具有较高的活性，但是交联反应还未发生；第二阶段-交联反应：带有多硫促进剂侧基的橡胶大分子与橡胶大分子之间发生交联反应，生成交联键；第三阶段-网络熟化阶段，交联键发生短化、重排、裂解、主链的改性，交联键趋于稳定。通过进一步地限定促进剂和硫磺的重量百分比，有利于在诱导期得到不同多硫促进剂侧基的橡胶分子，进而实现高、低模量阻尼材料的制备。
26、第二方面，本申请还提供一种上述交替层压阻尼材料的制备方法，其流程图如图2所示，其包括：
27、制备模量为2-5 mpa的低模量阻尼材料，并对低模量阻尼材料进行微纳层压缩，压缩厚度为0.1-0.5mm；
28、制备模量为15-30 mpa的高模量阻尼材料，并对高模量阻尼材料进行微纳层压缩本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轻质减振的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述交替层压阻尼材料是通过将低模量阻尼材料与高模量阻尼材料通过微纳层叠压缩制得，一层所述高模量阻尼材料与一层所述低模量阻尼材料经微纳层叠压缩得到一个层状阻尼单元，每个所述层状阻尼单元中，所述高模量阻尼材料与所述低模量阻尼材料的厚度比为4-8：1，每1mm的所述交替层压阻尼材料中含有2-8个所述层状阻尼单元；
2.根据权利要求1所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述低模量阻尼材料，按照质量百分含量计，包括以下原料：
3.根据权利要求1所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述高模量阻尼材料，按照质量百分含量计，包括以下原料：
4.根据权利要求2或3所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述橡胶基体包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶；
5.根据权利要求2或3所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述补强填料包括炭黑和玻璃填料；
6.根据权利要求2或3所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述硫化剂包括促进剂DM和硫磺；
7.一种根据权利要求1-6任一
8.根据权利要求7所述的交替层压阻尼材料的制备方法，其特征在于，将压缩后的所述低模量阻尼材料与所述高模量阻尼材料层叠放置，得到层状阻尼单元，将2-10层的所述层状阻尼单元交替层叠放置，进行微纳层压缩，得到总厚度为1-3mm的所述交替层压阻尼材料。
9.根据权利要求7所述的交替层压阻尼材料的制备方法，其特征在于，在对单层所述高模量阻尼材料或所述低模量阻尼材料进行微纳层压缩的方法包括：
10.根据权利要求7所述的交替层压阻尼材料的制备方法，其特征在于，将压缩后的所述低模量阻尼材料与所述高模量阻尼材料依次层叠放置，进行微纳层压缩方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种轻质减振的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述交替层压阻尼材料是通过将低模量阻尼材料与高模量阻尼材料通过微纳层叠压缩制得，一层所述高模量阻尼材料与一层所述低模量阻尼材料经微纳层叠压缩得到一个层状阻尼单元，每个所述层状阻尼单元中，所述高模量阻尼材料与所述低模量阻尼材料的厚度比为4-8：1，每1mm的所述交替层压阻尼材料中含有2-8个所述层状阻尼单元；
2.根据权利要求1所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述低模量阻尼材料，按照质量百分含量计，包括以下原料：
3.根据权利要求1所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述高模量阻尼材料，按照质量百分含量计，包括以下原料：
4.根据权利要求2或3所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述橡胶基体包括丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶；
5.根据权利要求2或3所述的交替层压阻尼材料，其特征在于，所述补强填料包括炭黑和玻璃填料...
【专利技术属性】
技术研发人员：李姜，熊光超，左啸，
申请(专利权)人：四川盈乐威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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