專利名稱：一種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬減振復合材料及其制備領域，特別是涉及一種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料及其制備方法。
背景技術：
全世界每年要產生一千多萬噸的廢舊橡膠，它們具有穩定的三維化學網絡結構，既不熔化也不溶解，積存在大自然中，對環境構成了嚴重的污染。廢舊橡膠的處理方法主要有填埋、作為燃料焚燒、脫硫再生及改性利用等。前三種處理方式均對自然環境造成或大或 小的威脅，均不受鼓勵；只有改性利用才是真正有效、經濟且符合環保要求的解決途徑。在紡織工業中可以回收利用的廢料很多。我國是一個紡織大國，紡織廢料資源十分豐富，加強紡織廢料的回收利用，變廢為寶，不僅對彌補我國紡織廢料的綜合利用不足有極重要的意義，而且也是一項成本低、效益高、資源充足的新興工業項目，具有廣闊的發展前景。另一方面，隨著振動及噪聲的危害逐漸被人們認識，要求減振降噪的呼聲日益高漲。作為噪聲及振動控制的主要方法之一，粘彈性阻尼減振技術特別適合于寬頻多峰共振響應的控制，而寬頻多峰共振則正好是現代飛機、艦船、汽車等行業亟待解決的問題，因此這種減振技術引起了廣泛的重視，并得到了相當的應用。鑒于紡織廢舊橡膠所擁有的優秀減振緩沖特性，人們自然想到用其來制造阻尼材料，這樣不但為阻尼材料的來源開拓了新的途徑，還能解決廢舊橡膠污染環境、浪費資源等一系列問題。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料及其制備方法，該吸聲兼具阻尼減振復合材料不但可以在振動時有效地吸收能量，并且隨著纖維材料的加入拓寬了減振吸聲的作用溫域；該方法操作簡單，而且使紡織用廢橡膠得到最大程度利用，符合可持續發展的要求，且保護了生態環境，具有很好的經濟和環保價值。本發明的一種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料，其組分為紡織用廢棄橡膠和七孔中空漆絕短纖Seven-hole Polyester Staple Fiber, SHPF,質量比為100:15 25 ;紡織用廢棄橡膠成分為丁腈橡膠和聚氯乙烯PVC，質量比為100:60。本發明的一種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，包括(I)混煉在輥筒中加入紡織用廢棄橡膠，制成薄片；加入七孔中空滌綸短纖，混煉；將混煉料室溫冷卻后，得混煉薄片以備用；其中，廢棄橡膠和七孔中空滌綸短纖的質量比為100:15 25 ；(2)熱壓成形將上述混煉薄片均勻地鋪在模子內腔中，模子上下用鋼板夾住，且在鋼板和模子之間用一層高溫防粘膜；鋼板移入平板硫化機，卸載，加壓；取下鋼板，自然冷卻，脫模，制得吸聲兼具阻尼減振復合材料。所述步驟(I)中的輥筒的溫度為50-60°C ；所述步驟(I)中的總混煉時間為40-60分鐘；所述步驟(2)中的高溫防粘膜是耐高溫PET薄膜；所述步驟(2)中的卸載條件為140_160°C預熱10-30分鐘；所述步驟(2)中的加壓條件為8_12MPa的壓力下加壓10_30分鐘。 本發明設法將空氣層引入材料內部同時又能有效增強材料的力學性能。一方面纖維引入高聚物基中可以起到增強的作用，另一方面纖維的引入使復合材料中空隙率增加，可以提高材料的吸聲性能。纖維材料的加入可能影響材料的減振性能，但可以通過改變纖維的含量來加以控制影響；同時纖維的加入可以使原本在低溫區具有較好減振性能的材料的減振溫域向高溫方向轉移，又可使溫域變寬，從而使材料在環境溫度寬溫域下既具有減振功能，又具有吸聲功能，并且具有良好的力學性能。本發明以紡織用廢棄橡膠作為基體材料，主要是考慮其具有良好的減振緩沖特性和環保、經濟價值，同時以七孔中空滌綸短纖SHPF作為功能填充材料，將七孔中空纖維中腔內的空氣引入材料中，使材料中空隙率增加，從而可以在振動時有效地吸收能量，起到減振、吸聲作用；纖維的加入也有效拓寬了減振吸聲的作用溫域；另外七孔中空滌綸短纖的加入使材料力學性能得以增強，從而使材料在工程應用領域更具有應用前景。有益效果(I)本發明的吸聲兼具阻尼減振復合材料不但可以在振動時有效地吸收能量，并且隨著纖維材料的加入拓寬了減振吸聲的作用溫域，并有效增強了該材料的力學性能；(2)本發明操作簡單，生產成本低，環境污染小，而且使紡織用廢橡膠得到最大程度利用，變廢為寶，符合可持續發展的要求，保護了生態環境，且具有很好的經濟和環保價值。
圖I是材料的吸聲系數隨頻率變化的曲線；其中，(O)廢棄橡膠(I)廢棄橡膠/SHPF 100/15 (2)廢棄橡膠/SHPF 100/20 (3)廢棄橡膠/SHPF 100/25圖2是材料損耗因子隨溫度變化曲線；其中，(O)廢棄橡膠(I)廢棄橡膠/SHPF 100/15 (2)廢棄橡膠/SHPF 100/20 (3)廢棄橡膠/SHPF 100/25圖3是應力隨應變變化曲線。其中，(O)廢棄橡膠(I)廢棄橡膠/SHPF 100/15 (2)廢棄橡膠/SHPF 100/20 (3)廢棄橡膠/SHPF 100/2具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例I新型吸聲、兼具有阻尼減振復合材料各組分質量百分比采用廢棄橡膠:SPSF=IOO: 15 (20:3)，復合材料的制備步驟如下第一步混煉 (I)將雙輥筒煉塑機上的輥筒溫度升到50°C并保持基本穩定；
(2)在輥筒間加入重量為100份的廢棄橡膠，通過輥筒表面溫度和輥筒的壓力使廢棄橡膠成片，在輥間呈粘流態；(3)在輥筒間加入重量為15份的SHPF，使組分混合均勻；(4)總的混煉時間為40分鐘，混煉均勻后，將混煉料在室溫下冷卻，以備熱壓成形之用。第二步熱壓成形( I)將冷卻的混煉薄片均勻地鋪在模子內腔中，模子上下都用鋼板夾住，且在鋼板和模子之間用一層高溫防粘膜；(2)將鋼板移入平板硫化機，卸載條件下在140°C預熱10分鐘，使混煉料充分熔融；(3)用8MPa的壓力加壓20分鐘，使熔融混煉碎料流動充滿模子內腔；(4)取下鋼板，自然冷卻，脫模。實施例2新型吸聲、兼具有阻尼減振復合材料各組分質量百分比采用廢棄橡膠SPSF=IOO:20 (20:4),復合材料的制備的步驟與實施例I相同，其工藝與實施例I不相同之處在于(I)原料通過在雙輥筒練塑機上均勻混合時溫度為55°C，混煉時間為50分鐘，(2)在平板硫化機下熱壓成樣品，溫度為150°C，無壓力條件下預熱時間為20分鐘，(3)用IOMpa的壓力加壓20分鐘，自然冷卻，而制得兼具有高性能減振、吸聲于一體的復合材料。實施例3新型吸聲、兼具有阻尼減振復合材料各組分質量百分比采用廢棄橡膠SPSF=100:25 (20:5)高性能減振復合材料的制備的步驟與實施例I相同，其工藝與實施例I不相同之處在于(I)原料通過在雙輥筒練塑機上均勻混合時溫度為60 V，混煉時間為60分鐘；(2)在平板硫化機下熱壓成樣品，溫度為160°C，無壓力條件下預熱時間為30分鐘，(3)用12Mpa的壓力加壓30分鐘，最后取出材料自然冷卻。從而制得兼具有高性能減振、吸聲于一體的復合材料。實施例I 實施例3所制得的容高性能減振、吸聲于一體的復合材料與單純的廢棄橡膠材料通過阻波管測試材料的聲學性能，材料的吸聲系數評價見圖I ;動態機械性能測試(DMA)，以損耗因子tan δ評價見圖2 ;材料的機械力學性能測試，以應力、應變為評價見圖3。從圖I可知七孔中空滌綸的引入(復合材料中纖維長度不能太短，這樣才能形成較長貫穿的空氣量)，在材料中引入了空氣，當入射聲波與材料接觸時，一部分聲波被反射回去，另一部分折射入材料內部擾動材料內的質點形成應力波，應力波在材料內部傳播過程中引起七孔纖維內部空氣形成稠密到稀疏兩者的轉化，從而引起吸聲性能的提高。頻率在1500-2500ΗΖ區域，隨纖維含量的增多，其吸聲性能提高很快。從圖2可知隨纖維的加入，雖在低溫區域(-40-60°C)材料的損耗因子下降較大；但損耗因子峰值向高溫方向轉移，且在高溫區域(100-120°C)，隨纖維的加入，材料的損耗因子增加。可以看出此種材料為寬溫域阻尼材料。從圖3可知隨纖維含量的增加，材料的性能發生了急劇變化沒有加入纖維時，廢棄橡膠材料是完全的彈性體，但當纖維達到一定量時，材料的呈現了一定的剛性，且隨 纖維的增加，材料的剛性越大。當纖維重量達到達25份時，材料的伸長率從無纖維時的138. 08%變化到44. 12%,而材料的應力也從5. 97MPa變化到llMPa。
權利要求
1.ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料，其組分為紡織用廢棄橡膠和七孔中空滌綸短纖SHPF，質量比為100:15 25 ;紡織用廢棄橡膠成分為丁腈橡膠和聚氯こ烯PVC，質量比為100:60。
2.根據權利要求I所述的ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，包括 (1)混煉 在輥筒中加入紡織用廢棄橡膠，制成薄片；加入七孔中空滌綸短纖，混煉；將混煉料室溫冷卻后，得混煉薄片以備用；其中，廢棄橡膠和七孔中空滌綸短纖的質量比為100:15 25 ； (2)熱壓成形 將上述混煉薄片均勻地鋪在模子內腔中，模子上下用鋼板夾住，且在鋼板和模子之間用ー層高溫防粘膜；鋼板移入平板硫化機，卸載，加壓；取下鋼板，自然冷卻，脫模，制得吸聲兼具阻尼減振復合材料。
3.根據權利要求2所述的ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的輥筒的溫度為50-60°C。
4.根據權利要求2所述的ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的總混煉時間為40-60分鐘。
5.根據權利要求2所述的ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的高溫防粘膜是耐高溫PET薄膜。
6.根據權利要求2所述的ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的卸載條件為140-160°C預熱10-30分鐘。
7.根據權利要求2所述的ー種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的加壓條件為8-12MPa的壓カ下加壓10-30分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種利用紡織廢棄橡膠的吸聲阻尼減振復合材料及其制備方法，其組分為紡織用廢棄橡膠和七孔中空滌綸短纖SHPF，質量比為100:15～25；其制備方法包括(1)在煉塑機的輥筒中加入廢棄橡膠粉末，制成薄片；加入七孔中空滌綸短纖，混煉；將混煉料室溫冷卻后，制得混煉薄片以各用；(2)將上述混煉薄片均勻地鋪在模子內腔中，模子上下用鋼板夾住；鋼板移入平板硫化機，卸載，加壓；取下鋼板，自然冷卻。本發明的吸聲兼具阻尼減振復合材料可以在振動時有效地吸收能量，隨著纖維材料的加入拓寬了所制備材料減振吸聲的作用溫域；并且制備方法操作簡單，生產成本低，環境污染小，而且使紡織廢料得到最大程度回收利用，具有很好的經濟和環保價值。
文檔編號C08L27/06GK102850609SQ20121036482
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者晏雄, 周曉鷗, 張慧萍, 姜生 申請人:東華大學