[發明專利]一種具有寬阻尼溫域的改性丁苯橡膠的制備方法

有效

• 申請號: 201610210710.6
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105801949B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 王益慶;薛辰;沈家鋒;吳曉輝;樓鵬飛;張立群
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C08L15/00
• 分類號: C08L15/00;C08L91/00;C08L91/06;C08K3/34;C08K3/36;C08K3/04;C08F236/06;C08F212/08;C08F226/06;C08F2/22
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明涉及一種具有寬阻尼溫域的改性丁苯橡膠的制備方法，屬于橡膠產品技術領域。

背景技術

潛艇的聲學特征控制技術是一門綜合應用技術，聲隱身涂層具有阻尼作用、隔聲作用、消聲作用。消聲瓦利用空腔將聲轉化為熱能而被消耗，是一種較為成熟的防聲吶探測涂料，但同時其施工方法、厚度、重量等缺陷，大大限制了它的應用范圍。高性能的消聲瓦不僅具有優良的吸聲性能，而且具備優良的隔聲性能和抑振性能。世界潛艇技術強國中，美國潛艇采用的消聲瓦材料是聚氨酯/玻璃纖維復合材料以及丁基橡膠；英國潛艇采用聚氨酯噴涂法制作消聲瓦；法國早期使用聚硫橡膠，90年代后也改用了聚氨酯制作消聲瓦；日本潛艇則使用氯丁橡膠。上述這些消聲瓦的材料雖然都具有較好的阻尼性能，但成本較高，制備工藝復雜。我國潛艇的消聲瓦技術最早源自蘇聯，而前蘇聯一直以來都是用丁苯橡膠作為潛艇的消聲瓦。相比之下，丁苯橡膠尤其是乳聚丁苯橡膠成本遠低于丁基橡膠和聚氨酯，操作簡便，工藝成熟穩定，但是阻尼性能遠不如上述兩種橡膠，尤其是有效阻尼溫域窄，阻尼溫度低，因此其阻尼性能并不如人意。事實上蘇聯潛艇噪聲大的特點早已為世人所共知。因此，開發一種既有較好阻尼性能和較寬阻尼溫域又成本較低、工藝簡單、操作方便的阻尼橡膠用于潛艇消聲瓦，以縮短我國和眾多潛艇技術強國之間的差距，是一項非常有意義而且很緊迫的工作

在本領域中眾所周知的是寬溫域高阻尼材料要求至少在60-80℃的范圍內，其阻尼因子tanδ>0.3，但橡膠彈性體阻尼材料的缺點在于單一橡膠品種的玻璃化轉變區溫度范圍一般都較窄，只有20-40℃，且都集中在較低溫度，(尤其是丁苯橡膠較之丁基橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯，由于分子鏈上側基較少、側基極性弱，其玻璃化轉變溫度更低)因此阻尼功能區溫度范圍窄且使用溫度偏低，室溫以上的阻尼性能不佳，難以滿足潛艇消聲瓦在不同海域、不同溫度的使用需求。

發明內容

本發明的目的在于，開發一種既有較好阻尼性能和較寬阻尼溫域又成本較低、工藝簡單、操作方便的阻尼橡膠用于潛艇消聲瓦。

本發明所述的阻尼橡膠為改性乳聚丁苯橡膠，采用自由基乳液聚合的方法制得，2-乙烯基吡啶為第三單體改性劑。(1)合成膠乳所用各單體組分的質量百分比總和為100％，其中，苯乙烯15-29％，丁二烯70-80％，2-乙烯基吡啶1-5％；自由基乳液聚合采用的引發劑為氧化還原體系，用量為單體質量總量的0.1-2％；聚合的溫度控制在50-80℃，轉化率控制在60-100％；(2)將上述膠乳加入質量百分比濃度為0.5-3％的酸類絮凝劑或酸類復配絮凝劑的溶液破乳絮凝；(3)將絮凝產物洗滌、烘干后，加入0.1-20份非極性增塑劑、0.1-50份補強劑混煉加工，硫化，所述份為質量份數，以合成膠乳中橡膠總量為100份計。

目前產量最大的合成橡膠丁苯橡膠主要是通過自由基乳液聚合而成，苯乙烯與丁二烯單體發生無規共聚。本發明是采用2-乙烯基吡啶作為第三單體改性劑，采用自由基乳液聚合的方式合成的改性乳聚丁苯橡膠。第三單體的引入在橡膠大分子鏈中添加了極性側基，并通過側基吸附絮凝劑中陽離子而帶正電性，從而影響大分子的運動。當膠乳倒入酸類絮凝劑中，吡啶基團上的孤電子對會吸附缺電子的氫離子，由于乳膠粒中的橡膠大分子鏈處于卷曲纏結的形態，被吸附的氫離子又能與分子鏈中的其他距離適中的吡啶基團形成一種遠程氫鍵。正是這種遠程氫鍵的存在使得本發明制得的改性丁苯橡膠在較寬的溫域范圍內都具有較好的阻尼性能。

在混煉加工過程中，可以加入適量的非極性增塑劑，如烷烴油等。此類增塑劑加入后會使橡膠基體分相，隔開分子鏈中吡啶基團之間的距離，使分子鏈更為舒展，這在一定程度上擴大了有效阻尼的溫域范圍。

本發明制得的改性丁苯橡膠具有較好的阻尼性能，有效阻尼溫域(tanδ>0.3)在70℃以上，力學性能好，且操作簡單，成本較低，易于工業化。本發明制得的阻尼丁苯橡膠適合于用作潛艇消聲瓦。

附圖說明

圖1是實施例效果圖。

具體實施方式

以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的實施方式僅用于說明和解析本發明，并不限制用于本發明。

根據本發明，所述的引發劑種類和用量為本領域技術人員公知。

在本發明所述的乳液聚合中，單體的加入方式為一次性、分批加入或連續加入，乳化劑也可以一次性或分批加入。

本發明所述的乳液聚合中，對水的用量沒有特別的限制，只要有利于所述的聚合反應的進行即可。