[发明专利]一种宽温域高阻尼纳米橡胶复合材料及其制备方法

说明书

一种宽温域高阻尼纳米橡胶复合材料及其制备方法，属橡胶制备技术领域。方法，其特征在于，先利用碳纳米管水溶液和苯乙烯、异戊二烯、丁二烯的三元集成橡胶胶乳共同凝聚得到含碳纳米管的三元集成橡胶；在将丁腈橡胶与含碳纳米管的三元集成橡胶共混、共硫化制得。复合材料的tanδ＞0.3的阻尼温域为‑55.0℃~79.5℃。不仅得到了不同模量和tanδ的橡胶，而且在两个玻璃化转变温度间获得较宽的阻尼峰，填充材料碳纳米管的加入增强了聚合物粒子之间的界面作用，从而在提高橡胶材料阻尼值的同时，拓宽了橡胶的玻璃化转变温度范围。

技术领域

一种宽温域高阻尼纳米橡胶复合材料及其制备方法，属橡胶制备技术领域。

背景技术

高分子阻尼材料是新发展起来的一种新型材料，它是利用高分子的粘弹性来吸收振动的能量，将吸收的机械能或声能部分地转变为热能并耗散掉，这样就起到了减少振幅或降低振幅的作用。聚合物的阻尼性质是由其玻璃化转变所决定的，在玻璃化转变温度范围内聚合物的阻尼值较大，阻尼性能通常用其内耗峰的高度和其跨越温度范围来加以评价。宽温域高阻尼材料要求至少在60~80℃的温域范围内，其阻尼因子tanδ＞0.3。橡胶是一种很理想的阻尼材料，但橡胶弹性体阻尼材料的缺点在于单一橡胶品种的玻璃化转变区温度范围一般都较窄，只有20~40℃，且都集中在室温以下。因此，在提高橡胶材料阻尼值的同时，需要拓宽橡胶的玻璃化转变温度范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种在宽频率、宽温域范围内具有较高的阻尼性能的宽温域高阻尼纳米橡胶复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该宽温域高阻尼纳米橡胶复合材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：

1）首先凝聚机中加入去离子水，将70~120重量份硫酸铵凝聚母液加入到凝聚机中，启动搅拌，在加入10~20重量份的碳纳米管水溶液后搅拌5min；然后加入80-99重量份的三元集成橡胶胶乳，加入凝聚剂，对凝聚完成后的三元集成橡胶颗粒脱水干燥得到含碳纳米管的三元集成橡胶；凝聚温度50~60℃，搅拌转速300~400r/min；三元集成橡胶胶乳中苯乙烯、异戊二烯、丁二烯的质量比为26~31:16~20:51~57，门尼粘度ML100℃ 1+4为55~70；

2）称取5~20重量份的丁腈橡胶与80~95重量份步骤1）所制的含碳纳米管的三元集成橡胶，加入加工助剂，在密炼机中共混10min~15min后共硫化制得。

目前改性传统橡胶阻尼材料的方法主要有共混、共聚和互穿聚合物网络等，近年来采用化学或物理的方法设计橡胶分子结构和微观结构，或构筑特殊阻尼机制逐渐引起人们的重视，并取得了良好的效果。碳纳米管自1991年被发现以来，引起了广泛的关注，碳纳米管复合材料作为一种新型材料，具有阻尼大、比刚度高、密度低、温度和频率极限区间宽等优点，碳纳米管加入到橡胶材料中增强了聚合物粒子之间的界面作用，从而使材料在宽频率、宽温域范围内具有较高的阻尼性能。本发明采用分子结构中具有密集侧甲基、非极性的三元集成橡胶乳液苯乙烯-异戊二烯-丁二烯简称（ESIBR）与碳纳米管乳液共絮凝后制得含有碳纳米管的三元集成橡胶，再与强极性的丁腈橡胶共混，制得ESIBR/CNT/NBR共混物。将两种不同玻璃化转变温度的橡胶进行共混，改变共混比，不仅可以得到不同模量和tanδ的橡胶，而且在两个玻璃化转变温度间获得较宽的阻尼峰，填充材料碳纳米管的加入增强了聚合物粒子之间的界面作用，从而在提高橡胶材料阻尼值的同时，拓宽了橡胶的玻璃化转变温度范围。

在将碳纳米管与ESIBR共絮凝是，为了更均匀的分散，需要先将碳纳米管该醒后，再制成水溶液。本发明提供两种改性碳纳米管水溶液的制备方法：

1、当步骤1）中所述的碳纳米管水溶液为羟基改性碳纳米管水溶液时，制备步骤为：

1.1）将碳纳米管加入1.8mol/L~2.0mol/L的氢氧化钠水溶液中，并搅拌分散得到碳纳米管分散液；