【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于橡胶材料，尤其涉及一种受阻胺类阻尼剂及其制备方法与应用、水声吸声橡胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、水声吸声材料若要实现优异的吸声性能，必须具备两个条件：一是材料与水介质的特性阻抗匹配，以便降低声波在水介质与试样交界面的反射，使声波能顺畅地进入材料内部；二是材料要具有优异的耗能能力，能将进入其内部的声波转化为热能而耗散掉。因此，提高材料的损耗因子是研制水声吸声材料的关键。同时因水声吸声材料长期服役于海水中，海洋环境中存在浮油或需降噪的振动结构存在油污时，要求材料具有良好的耐海水、耐油污性能，以适应变化的海洋环境，通常选择优异的耐水、耐油性能的丁腈橡胶(nbr)作为主体材料。同时我国海域跨度大，海水温度差异很大，为适用于不同的海洋环境，要求水声吸声材料具有宽广的应用温域范围，需要拓宽水声吸声材料的有效阻尼温域。
2、水下辐射噪声的能量主要集中于低频段，而低频降噪问题一直是世界性难题，特别是4khz以下平均吸声系数一般低于70％，难以满足水声橡胶制品的使用要求。为提高材料的损耗因子，需要使用高丙烯腈nbr或卤化丁基橡胶，而丙烯腈nbr、卤化丁基橡胶的玻璃化转变温度偏低，阻尼峰较窄，阻尼峰值对应的温度偏低，在海水温域(3℃～30℃)应用条件下，高阻尼温域不能完全覆盖水声吸声橡胶的工作温域，不能发挥最佳阻尼减振降噪性能，宽温域与损耗因子不能完全兼顾。为提高损耗使用有机杂化阻尼材料，需添加20份以上才具有高阻尼性能，而其在高聚物基体中的溶解度很小，杂化阻尼材料在空气中长期放置后表面有白色粉末，产生“喷霜”现
3、水声吸声产品一般为多层橡胶复合结构，且可能存在配方不同的情况，要求开发的吸声材料具有良好的橡胶与橡胶粘合性能。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的问题，本专利技术提供一种受阻胺类阻尼剂及其制备方法与应用、水声吸声橡胶复合材料及其制备方法，制备的受阻胺类阻尼剂与受阻酚类阻尼剂协同作用，阻止受阻酚类阻尼剂的“析出”，提高橡胶阻尼的同时，保证阻尼性能稳定性，制备的水声吸声橡胶复合材料具有宽温域、高阻尼、高可靠性、良好的层间粘合性能。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、本专利技术提供一种受阻胺类阻尼剂，其化学结构式如下式所示：
4、
5、水声吸声橡胶复合材料受阻酚类阻尼剂在高聚物基体中的溶解度很小，且随着使用时间的延长或使用温度的提高，会导致由有机小分子产生的结晶体现象发生，对阻尼性能将产生不利影响，因此本专利技术中创新性的设计并合成一种可同时含有7个苯环、伯苯胺、仲苯胺以及硅乙氧基的新型受阻胺类防老剂，与受阻酚类阻尼剂联合使用后形成协同作用，阻止受阻酚类阻尼剂的“析出”，提高橡胶阻尼的同时，保证阻尼性能稳定性。
6、基于相同的技术构思，本专利技术还提供上述受阻胺类阻尼剂的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将三芳基咪唑和4-溴-2,6-二碘苯胺加入溶剂中，然后加入催化剂配体，使溶液在碱性条件下鼓氮排氧，在氮气氛围下搅拌反应，抽滤取下层清液后浓缩，真空干燥后得到中间体x；
8、(2)将步骤s1中得到的中间体x和γ-氨丙基三乙氧基硅烷加入溶剂中，然后加入催化剂，使溶液在碱性条件下鼓氮排氧，在氮气氛围下搅拌反应，抽滤取下层清液后浓缩，真空干燥后得到受阻胺类阻尼剂。
9、合成过程如下式所示：
10、
11、在本专利技术中，先生成中间体x，然后将中间体x真空干燥后再加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷进行反应，避免直接将所有物质混合后有杂质生成，增加反应的不确定性。
12、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，所述催化剂为碘化亚铜，所述催化剂配体为l-脯氨酸、手性环己二胺、手性1,2-二苯基乙二胺中的一种。
13、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，所述碱性条件所使用的试剂选自碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯中的一种。本专利技术中使用水溶性的无机碳酸碱，效果最好。
14、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤(1)中的反应温度为60-80℃，反应时间为12-48h。
15、在本专利技术中，步骤(1)中反应的目的是去电芳香环上的碘，由于碘的活性较高，在60-80℃时能够完全反应。
16、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，步骤(2)中的反应温度为80-120℃，反应时间为12-48h。
17、在本专利技术中，步骤(1)中反应的目的是去电芳香环上的溴，溴的活性弱于碘，因此反应温度要提升至80-120℃。
18、作为一种可选的实施方式，在本专利技术提供的制备方法中，溶剂选自n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或二甲基亚砜中(dmso)的一种。
19、具体制备过程如下：
20、步骤1：将三芳基咪唑(2.0-2.5eq，相对分子量296.4)、4-溴-2,6-二碘苯胺(1.0eq，相对分子量为423.8)置于反应容器中，加入碘化亚铜(0.5-2.0eq，相对分子量190.5)，加入配体l-脯氨酸(0.5-2.0eq，相对分子量115.1)，加入碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯其中的一种(6.0-10.0eq，相对分子量分别为138.2、106.0、325.8)，然后加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或二甲基亚砜中(dmso)的一种(50-300eq)。鼓氮排氧30min后，氮气氛围下，于60-80℃温度下，搅拌反应12-48h。抽滤，取下层清液，浓缩溶剂，真空干燥得到中间体x。
21、步骤2：将中间体x(1.0eq，相对分子量760.8)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(1.0-2.0eq，相对分子量221.4)置于反应容器中，加入碘化亚铜(0.2-0.5eq)，加入配体l-脯氨酸(0.2-0.5eq)，加入碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯其中的一种(3.0-6.0eq)，然后加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf)或n,n-二甲基乙酰胺(dmac)或二甲基亚砜中(dmso)的一种(50-300eq)。鼓氮排氧30min后，氮气氛围下，于80-120℃温度下，搅拌反应12-48h。抽滤，取下层清液，浓缩溶剂，真空干燥得到受阻胺类阻尼剂。
22、基于相同的技术构思，本专利技术还提供上述受阻胺类阻尼剂或上述的受阻胺类阻尼剂的制备方法得到的受阻胺类阻尼剂在制备水声吸声橡胶复合材料中的应用。
23、基于相同的技术构思，本专利技术还提供一种水声吸声橡胶复合材料，包括以下重量份数的原料制备而成：
24、丁腈橡胶50-90份；
25、卤化丁基橡胶10-50份；
26、受阻酚类阻尼剂5-15份；
27、受阻胺类阻尼剂5-30份；
28、气泡性填料20-80份；
29、液体丁腈橡胶5-15份；
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【技术保护点】
1.一种受阻胺类阻尼剂，其特征在于，其化学结构式如下式所示：
2.如权利要求1所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为碘化亚铜，所述催化剂配体为L-脯氨酸、手性环己二胺、手性1,2-二苯基乙二胺中的一种。
4.根据权利要求2所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，所述碱性条件所使用的试剂选自碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯中的一种。
5.根据权利要求2所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的反应温度为60-80℃，反应时间为12-48h，步骤(2)中的反应温度为80-120℃，反应时间为12-48h。
6.如权利要求1所述的受阻胺类阻尼剂或权利要求2-5任一所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法得到的受阻胺类阻尼剂在制备水声吸声橡胶复合材料中的应用。
7.一种水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：
8.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述卤化丁基橡胶选
9.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述液体丁腈橡胶选自无官能团、无规官能团或端官能团中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述低凝固点增塑剂为磷酸三辛酯与癸二酸二辛酯或己二酸二辛酯的混合物，其中磷酸三辛酯用量不少于5份。
11.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述受阻酚类阻尼剂选自2，2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、3，9-双{1，1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基}-2，4，8，10-四氧螺环-[5.5]十一烷、硫代二乙撑双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]中的一种或多种。
12.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述气泡性填料选自蛭石、漂珠、玻璃微珠、膨胀石墨一种或多种，所述气泡性填料的粒径为75-250微米。
13.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述树脂选自石油树脂、松香树脂、增粘树脂中的一种或多种。
14.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述助剂包括活性剂、硫化剂、促进剂和均匀剂。
15.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述丁腈橡胶中丙烯腈含量33％-41％。
16.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述水声吸声橡胶复合材料中还包括炭黑。
17.如权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
18.根据权利要求17所述的水声吸声橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S4中混炼温度为110-130℃，混炼时间为6-8min；步骤S5中混炼温度为70-90℃，混炼时间为4-8min；步骤S6中硫化温度为150℃-170℃，硫化时间15-30min，硫化压力10MPa～20MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种受阻胺类阻尼剂，其特征在于，其化学结构式如下式所示：
2.如权利要求1所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂为碘化亚铜，所述催化剂配体为l-脯氨酸、手性环己二胺、手性1,2-二苯基乙二胺中的一种。
4.根据权利要求2所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，所述碱性条件所使用的试剂选自碳酸钾、碳酸钠或碳酸铯中的一种。
5.根据权利要求2所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的反应温度为60-80℃，反应时间为12-48h，步骤(2)中的反应温度为80-120℃，反应时间为12-48h。
6.如权利要求1所述的受阻胺类阻尼剂或权利要求2-5任一所述的受阻胺类阻尼剂的制备方法得到的受阻胺类阻尼剂在制备水声吸声橡胶复合材料中的应用。
7.一种水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料制备而成：
8.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述卤化丁基橡胶选自氯化丁基橡胶或溴化丁基橡胶中的一种或两种。
9.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述液体丁腈橡胶选自无官能团、无规官能团或端官能团中的一种或多种。
10.根据权利要求7所述的水声吸声橡胶复合材料，其特征在于，所述低凝固点增塑剂为磷酸三辛酯与癸二酸二辛酯或己二酸二辛酯的混合物，其中磷酸三辛酯用量不少于5份。
11.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖程远，谭莲影，余海文，穆洪帅，刘权，杨瑞蒙，谢竞慧，陈晓艳，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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