[发明专利]一种具有宽阻尼温域的改性丁苯橡胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有宽阻尼温域的改性丁苯橡胶的制备方法，属于橡胶产品技术领域。

背景技术

潜艇的声学特征控制技术是一门综合应用技术，声隐身涂层具有阻尼作用、隔声作用、消声作用。消声瓦利用空腔将声转化为热能而被消耗，是一种较为成熟的防声呐探测涂料，但同时其施工方法、厚度、重量等缺陷，大大限制了它的应用范围。高性能的消声瓦不仅具有优良的吸声性能，而且具备优良的隔声性能和抑振性能。世界潜艇技术强国中，美国潜艇采用的消声瓦材料是聚氨酯/玻璃纤维复合材料以及丁基橡胶；英国潜艇采用聚氨酯喷涂法制作消声瓦；法国早期使用聚硫橡胶，90年代后也改用了聚氨酯制作消声瓦；日本潜艇则使用氯丁橡胶。上述这些消声瓦的材料虽然都具有较好的阻尼性能，但成本较高，制备工艺复杂。我国潜艇的消声瓦技术最早源自苏联，而前苏联一直以来都是用丁苯橡胶作为潜艇的消声瓦。相比之下，丁苯橡胶尤其是乳聚丁苯橡胶成本远低于丁基橡胶和聚氨酯，操作简便，工艺成熟稳定，但是阻尼性能远不如上述两种橡胶，尤其是有效阻尼温域窄，阻尼温度低，因此其阻尼性能并不如人意。事实上苏联潜艇噪声大的特点早已为世人所共知。因此，开发一种既有较好阻尼性能和较宽阻尼温域又成本较低、工艺简单、操作方便的阻尼橡胶用于潜艇消声瓦，以缩短我国和众多潜艇技术强国之间的差距，是一项非常有意义而且很紧迫的工作

在本领域中众所周知的是宽温域高阻尼材料要求至少在60-80℃的范围内，其阻尼因子tanδ>0.3，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℃，且都集中在较低温度，(尤其是丁苯橡胶较之丁基橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯，由于分子链上侧基较少、侧基极性弱，其玻璃化转变温度更低)因此阻尼功能区温度范围窄且使用温度偏低，室温以上的阻尼性能不佳，难以满足潜艇消声瓦在不同海域、不同温度的使用需求。

发明内容

本发明的目的在于，开发一种既有较好阻尼性能和较宽阻尼温域又成本较低、工艺简单、操作方便的阻尼橡胶用于潜艇消声瓦。

本发明所述的阻尼橡胶为改性乳聚丁苯橡胶，采用自由基乳液聚合的方法制得，2-乙烯基吡啶为第三单体改性剂。(1)合成胶乳所用各单体组分的质量百分比总和为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发剂为氧化还原体系，用量为单体质量总量的0.1-2％；聚合的温度控制在50-80℃，转化率控制在60-100％；(2)将上述胶乳加入质量百分比浓度为0.5-3％的酸类絮凝剂或酸类复配絮凝剂的溶液破乳絮凝；(3)将絮凝产物洗涤、烘干后，加入0.1-20份非极性增塑剂、0.1-50份补强剂混炼加工，硫化，所述份为质量份数，以合成胶乳中橡胶总量为100份计。

目前产量最大的合成橡胶丁苯橡胶主要是通过自由基乳液聚合而成，苯乙烯与丁二烯单体发生无规共聚。本发明是采用2-乙烯基吡啶作为第三单体改性剂，采用自由基乳液聚合的方式合成的改性乳聚丁苯橡胶。第三单体的引入在橡胶大分子链中添加了极性侧基，并通过侧基吸附絮凝剂中阳离子而带正电性，从而影响大分子的运动。当胶乳倒入酸类絮凝剂中，吡啶基团上的孤电子对会吸附缺电子的氢离子，由于乳胶粒中的橡胶大分子链处于卷曲缠结的形态，被吸附的氢离子又能与分子链中的其他距离适中的吡啶基团形成一种远程氢键。正是这种远程氢键的存在使得本发明制得的改性丁苯橡胶在较宽的温域范围内都具有较好的阻尼性能。

在混炼加工过程中，可以加入适量的非极性增塑剂，如烷烃油等。此类增塑剂加入后会使橡胶基体分相，隔开分子链中吡啶基团之间的距离，使分子链更为舒展，这在一定程度上扩大了有效阻尼的温域范围。

本发明制得的改性丁苯橡胶具有较好的阻尼性能，有效阻尼温域(tanδ>0.3)在70℃以上，力学性能好，且操作简单，成本较低，易于工业化。本发明制得的阻尼丁苯橡胶适合于用作潜艇消声瓦。

附图说明

图1是实施例效果图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的实施方式仅用于说明和解析本发明，并不限制用于本发明。

根据本发明，所述的引发剂种类和用量为本领域技术人员公知。

在本发明所述的乳液聚合中，单体的加入方式为一次性、分批加入或连续加入，乳化剂也可以一次性或分批加入。

本发明所述的乳液聚合中，对水的用量没有特别的限制，只要有利于所述的聚合反应的进行即可。