適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于阻尼材料配方設計領域，涉及一種適用于復合材料高溫共固化的高阻 尼材料及其制備方法，尤其涉及一種適用于復合材料高溫共固化高阻尼丁腈/氯化丁基阻 尼材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 采用阻尼薄膜的方式將阻尼材料添加到復合材料中，制備出結構阻尼一體化復合 材料，不僅具有高阻尼性能，并且具有輕質化特性，能夠滿足航天結構材料輕質化、高阻尼 的性能要求，并且改善了電子儀器設備的動力學環境。結構阻尼一體化復合材料對添加的 阻尼材料要求阻尼損耗因子大，損耗因子峰值在常溫附近，并且能夠適應復合材料高溫固 化成型工藝制度，以及具有良好的粘接性能，保證結構一體化復合材料具有較高的界面強 度。目前常用的丁腈橡膠阻尼材料其阻尼峰值一般在_20°C甚至更低溫度點，不能充分發揮 其阻尼性能；而丁基橡膠與復合材料間的粘接強度較低，共固化成型后結構阻尼一體化復 合材料的界面脫粘缺陷較為明顯，不滿足強度需求。例如本申請的申請人已授權專利（授 權號：ZL201310059664.0)公開的一種電子產品用寬溫域高阻尼環保阻尼材料，即丁基橡 膠阻尼材料，具有較高的阻尼因子，較寬的使用溫度范圍，但是與復合材料間的粘接強度較 低，力學性能（拉伸強度）也不能滿足某些對力學性能要求較高的應用領域的使用。
[0003] 因此，需要研制出一種適用于復合材料高溫共固化的阻尼材料，滿足耐復合材料 高溫固化和粘接性能要求，同時滿足力學性能的要求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種適用于復合材料高溫共 固化的高阻尼材料，該阻尼材料在較寬的溫度范圍內具有良好的阻尼性能，損耗因子峰值 溫度在常溫附近，損耗因子峰值大于1. 3 ;并且具有良好的耐高溫和粘接性能，力學性能優 異，特別適合用于制作與復合材料共固化的阻尼層。
[0005] 本發明的另外一個目的在于提供一種適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料 的制備方法。
[0006] 本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：
[0007] 適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料，由如下質量百分比含量的組份制備得 到：
[0008] 丁腈橡膠 30-45%; 氯化丁基橡膠 10-20%； 溴化對-特辛基苯酚曱齡樹脂 14~30%; 襄黑 5-16%; 促進劑 0 6~1,1 %, 氧化鋅 2-3.2%; 硬脂酸 0.9H.3%; 硫績 0.9~1v3%; 抗氧劑 4~15%。
[0009] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料中，促進劑為促進劑ττ和促進 劑DM。
[0010] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料中，炭黑為N330或N660。
[0011] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料中，抗氧劑為有機小分子A060。
[0012] 適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料的制備方法，包括如下步驟：
[0013] (1)、將開煉機中依次加入丁腈橡膠、氯化丁基橡膠進行塑煉及混煉；
[0014] (2)、然后依次加入溴化對-特辛基苯酚甲醛樹脂、促進劑、氧化鋅、硬脂酸和抗氧 劑進行配煉、薄通、打三角包、打卷，輥筒溫度為50~60°C，得到母煉膠，其中溴化對-特辛 基甲醛樹脂的顆粒直徑不大于1_ ;
[0015] (3)、在開煉機上對母煉膠加入經過干燥處理的炭黑和硫磺進行混煉，輥筒溫度為 50 ~6(TC ;
[0016] (4)、將混煉好的膠料在室溫下停放不小于12h后在開煉機上進行返煉出片。
[0017] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料的制備方法中，炭黑為N330或 N660 ;所述抗氧劑為有機小分子A060。
[0018] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料的制備方法中，促進劑為促進劑 TT和促進劑DM。
[0019] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料的制備方法中，步驟（3)中將炭 黑置于烘箱中進行干燥，干燥溫度為100~120°C，干燥時間為4h±10min。
[0020] 在上述適用于復合材料高溫共固化的高阻尼材料的制備方法中，步驟（4)中在開 煉機上進行返煉出片時，輥筒溫度為20°C~40°C，輥距2mm~4mm，割膠打卷過輥8~10 次，滾壓到膠料表面平整為止。
[0021] 本發明與現有技術相比具有如下有益效果：
[0022] (1)本發明通過對制備阻尼材料的各組份與含量進行優化設計，得到一種全新的 阻尼材料，該阻尼材料在較寬的溫度范圍內具有良好的阻尼性能，損耗因子峰值溫度在常 溫附近，阻尼損耗因子高，并且具有良好的耐熱和粘接性能，力學性能優異，特別適合用于 制作與復合材料共固化的阻尼層。
[0023] (2)本發明通過丁腈橡膠和氯化丁基橡膠共混改性，提高了阻尼材料的損耗因子 峰值，損耗因子峰值大于1. 3 ;并且大大拓寬了阻尼材料的溫域，損耗因子大于0. 5的溫域 范圍達到〇~60°C ;
[0024] (3)本發明通過采用溴化對-特辛基酚醛樹脂對丁腈橡膠/氯化丁基橡膠阻尼材 料進行增容共混，調整其損耗因子峰值溫度在常溫附近，更有利于在實際使用工況條件下 充分發揮其阻尼性能；
[0025] (4)本發明通過有機小分子來改性丁腈橡膠/氯化丁基橡膠阻尼性能，提高阻尼 材料的阻尼性能；丁腈橡膠和氯化丁基橡膠均為極性橡膠。有機小分子為極性小分子，如 A060,在交聯體系中引入大量的極性基團，如-OH，可以與橡膠基體形成大量氫鍵，從而增 強橡膠與有機小分子之間的相互作用，形成超分子網絡結構，引起分子鏈段運動困難，阻力 大，耗能多，大大提升阻尼性能，阻尼損耗因子可達2. 0 ;
[0026] (5)本發明阻尼材料具有良好的耐高溫和粘接性能，特別適合用于制作與復合材 料共固化的阻尼層，其剝離強度大于8kg/cm，在高溫180°C、壓力0. 6MPa的條件下與復合材 料共固化成型工藝性良好，此外阻尼材料力學性能優異，拉伸強度大于16MPa，拉斷伸長率 大于319%。
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明阻尼材料制備工藝流程圖；
[0028] 圖2為本發明實施例1阻尼材料高低溫下的性能圖；
[0029] 圖3為本發明實施例2阻尼材料高低溫下的性能圖；
[0030] 圖4為本發明實施例3阻尼材料高低溫下的性能圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述：
[0032] 本發明適用于復合材料高溫共固化高阻尼丁腈/氯化丁基阻尼材料，由如下質量 百分比含量的組份制備得到：
[0033] 丁腈橡膠 30~45%; 氯化丁基橡膠 10~20%; 溴化對-特辛基苯酚曱醛樹脂 14~30%;: 炭黑 5~16%; 促進劑 〇;~1.1%;
[0034] 氣化鋅 2-3.2%; 硬脂酸 0.9-13%; 硫磺 0.9H.3%; 抗氧劑 4~15%。
[0035] 其中炭黑為N330或N660 ;抗氧劑為有機小分子A060 ;促進劑為促進劑TT和促進 劑DM。
[0036] 丁腈橡膠和氯化丁基橡膠均為極性橡膠。有機小分子為極性有機小分子，在交聯 體系中引入大量的極性基團，如-OH，可以與橡膠基體形成大量氫鍵，從而增強橡膠與抗氧 劑之間的相互作用，形成超分子網絡結構，引起分子鏈段運動困難，阻力大，耗能多，大大提 升阻尼性能，本發明同時對有機小分子的含量進行了研究。
[0037] 如圖1所示為本發明阻尼材料制備工藝流程圖，本發明適用于復合材料高溫共固 化高阻尼丁腈/氯化丁基阻尼材料的制備方法，具體包括如下步驟：
[0038] 步驟（一）、原材料處理：在通風櫥中或通風較好的平臺上，將塊狀溴化對-特辛 基苯酚甲醛樹脂搗碎，經過篩后，要求樹脂顆粒直徑不大于1_。
[0039] 步驟（二）、配料：按配方進行配料，配料時使用天平準確稱量各種原材料。
[0040] 步驟（三）、共混煉膠：先在16寸開煉機上依次加入已完成配料的丁腈橡膠、氯 化丁基橡膠，進行塑煉及混煉；然后，依次加入溴化對-特辛基苯酚甲醛樹脂、促進劑、氧化 鋅、硬脂酸和抗氧劑進行配煉、薄通、打三角包、打卷，得到母煉膠，配煉時輥筒溫度為50~ 60°C，不允許超過70°C。最后在10寸開煉機上對母煉膠加入干燥處理的炭黑和硫磺進行混 煉，輥筒溫度為50~60°C，不允許超過70°C。炭黑置于烘箱中進行干燥，干燥溫度為100~ 120 °C，干燥時間為4h ± lOmin。
[0041] 步驟（四）、返煉出片：經機械混煉好的膠料，在室溫下必須停放不小于12h方可 返煉出片。返煉在10寸開放式煉膠機上進行，輥筒溫度為20 °C~40 °C，開始以輥距2mm~ 4_，割膠打卷過輥8~10次，約5~7min，然后滾壓到膠料表面平整為止