[發明專利]一種水聲吸聲橡膠復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811476032.3
• 申請日: 2018-12-04
• 公開（公告）號: CN109651668B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 李遠;於珂睿;朱偉;陳彰斌;秦偉;陳琪;熊昌義;顏淵魏;黃自華;姜其斌
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: C08L11/00
• 分類號: C08L11/00;C08L9/02;C08L97/02;C08K13/04;C08K7/26;C08K5/09;C08K3/22;C08K3/04
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 魏龍霞

本發明公開了一種水聲吸聲橡膠復合材料，主要由以下質量份的原料制備而成：丁腈橡膠、氯丁橡膠、受阻酚類阻尼劑、纖維或管棒狀填料、多孔硅酸鹽填料、炭黑、軟化劑、防老劑、穩定劑、硫化活性劑、硫化劑和硫化助劑。本發明還公開了該水聲吸聲橡膠復合材料的制備方法。本發明將丁腈橡膠與氯丁橡膠并用，加入受阻酚類阻尼劑，可同時與二者發生耦合，通過膨脹珍珠巖/木質纖維素或碳納米管多重耗散作用，制備出的水聲吸聲橡膠復合材料，在常用的20kHz內平均吸聲系數大于90％，克服了現有技術中低頻下吸聲系數不足問題，同時具有良好的物理機械性能，且物料簡單易得，成本較低。

技術領域

本發明屬于水下吸聲材料，尤其涉及一種高吸聲系數的水聲吸聲橡膠復合材料及其制備方法。

背景技術

水聲橡膠在水中對聲波的傳播起著重要作用，它可以消除聲的反射，降低噪音，保持聲波的傳遞不失真，避免水下各種噪音的干擾。根據橡膠在水聲工程中的作用，可將其分為吸聲橡膠、透聲橡膠和反聲橡膠三種類型。作為水聲吸聲材料必須滿足兩個條件：(1)材料的特性聲阻抗與介質水的特性聲阻抗要匹配，使聲波能無反射地進入吸聲系統；(2)材料要很高的內耗，使進射進來的聲波在材料內部很快損耗而衰減。

然而，目前現有橡膠復合材料低頻下吸聲系數較低，特別是20kHz以下平均吸聲系數一般低于90％，難以滿足消聲水池、潛行器表明覆蓋層等多種水下用水聲橡膠制品的使用要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種寬頻高吸聲系數的水聲吸聲橡膠復合材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種水聲吸聲橡膠復合材料，主要由以下質量份的原料制備而成：

上述的橡膠復合材料，優選的，所述原料還包括不高于2質量份的防焦劑和/或不高于2質量份的流動分散劑。

上述的橡膠復合材料，優選的，所述丁腈橡膠中的丙烯腈含量為28％～41％。采用較低丙烯含量時構建的氫鍵網絡效果較弱，對寬頻段的聲學阻尼效果不大，較高丙烯腈含量時，橡膠基體密度、彈性模量等較大，與水聲阻抗不匹配，吸聲性能反而下降。

上述的橡膠復合材料，優選的，所述受阻酚類阻尼劑為受阻酚3，9-二﹛1，1-二甲基-2[β-﹙3-t-丁基-4-羥基-5-甲苯基﹚]丙酰氧基乙基﹜-2，4，8，10-四氧螺環(5，5)-十一烷(AO-80)、四[β-(3’,5’-二叔丁基-4‘-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(AO-60)中的一種或兩種混合物。

上述的橡膠復合材料，優選的，所述纖維填料為木質纖維素或芳綸短切纖維；所述管棒狀材料為單層或多層碳納米管；所述硅酸鹽填料為膨脹珍珠巖粉末，粒徑尺寸為60～150微米。纖維或管棒狀填料的用量不能太大，否則其會形成連續相，聲波易穿透而引起復合材料吸聲性能下降。膨脹珍珠巖微珠對聲波具有界面折射、表面反射、內壁多重反射多種作用，比一般僅依靠界面折射和表面反射的層狀填料，如蛭石粉、蒙脫土、云母粉、云母等具有更好地提高聲衰作用。木質纖維、芳綸短切纖維、碳納米管作為填料，幾乎不會增加硫化膠密度，具有較好的聲匹配性；而且對聲波具有界面反射、衍射等作用，同時能夠將水下聲波由縱波向橫波轉化，橫波在阻尼介質中耗散效率較高，可實現橡膠基體對聲波的高效吸收。上述的橡膠復合材料，優選的，所述軟化劑為環烷油、酯類增塑劑中的任一種；所述酯類增塑劑包括己二酸二辛脂(DOA)、癸二酸二辛酯(DOS)、鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95)中的任一種或多種。

上述的橡膠復合材料，優選的，所述炭黑為細粒徑補強炭黑，具體的可為超耐磨炭黑(如N110)、中超耐磨炭黑(如N220，N234)、高耐磨炭黑(如N330)等。