[发明专利]一种橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种橡胶复合材料及其制备方法，橡胶复合材料包括以下质量份的组分：60～90份硅橡胶、10～40份超支化硅氧烷、3～10份阻尼添加剂、0.5～2份硫化剂和1～88份助剂；制备方法包括以下步骤：(1)将硅橡胶、超支化硅氧烷、阻尼添加剂和助剂按照比例添加至开炼机中进行预分散，得到一段胶；(2)将一段胶在捏合机中于真空条件下捏合，得到二段胶；(3)将二段胶和硫化剂添加至开炼机中进行混炼，得到混炼胶，将混炼胶冷却后进行硫化制样，即得到橡胶复合材料。本发明的橡胶复合材料显著改善了硅橡胶的阻尼性能，‑40℃‑60℃损耗因子tanδ＞0.5且损耗因子曲线平坦性好，可满足减振器在宽温域范围内的减振需求，与金属基材粘结性良好。

技术领域

本发明涉及硅橡胶材料领域，具体涉及一种橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

硅橡胶是分子链由-Si-O-交替排列而成的一类大分子弹性体，是制备高阻尼、耐低温、耐高温、耐辐照、耐烧蚀有机硅产品的关键原材料，甲基苯基硅橡胶 ( 苯基硅橡胶)是在甲基硅橡胶分子链中引入了甲基苯基硅氧烷链节的一类特种硅橡胶，玻璃化温度分布广，是制备高阻尼硅橡胶材料的首选，在航空航天、核电装备、国防安全等尖端领域有广泛应用。

目前高阻尼硅橡胶的制备主要通过主链结构改性、共混结构改性、添加阻尼剂改性三个方面进行，主链结构改性主要是通过引入并调整主链结构中苯基含量增加了分子链段的刚性及分子链间的相互作用力，从而增加阻尼性能，但是其阻尼损耗仍然较小，阻尼因子提升十分有限。共混结构改性主要是采用硅橡胶与丁基橡胶或硅橡胶与PU混炼胶或硅橡胶与丙烯酸酯橡胶并用共混或形成IPN互穿网络从而提高阻尼性能，此方法虽能较大幅度提高阻尼性能，但共混材料玻璃化温度分布变窄，阻尼温度范围变窄，两相相容性差，物理机械性能及粘结性能较差。添加阻尼剂是制备阻尼硅橡胶最常用的方法之一，通常以具有阻尼效应的片状填料，如云母粉、石墨、硅石等与白炭黑并用作为硅橡胶的填料，白炭黑主要起增强作用，同时硅橡胶与其他高分子材料并用可得到较好的阻尼效果。此外，硅橡胶是一种分子链饱和橡胶，粘和性较差，使其与金属等基材材料的粘接性能较差，上述方法在改善胶料阻尼性能的同时，无法同时改善胶料与金属的粘接性能。

由于上述高阻尼硅橡胶在制备过程中存在的种种问题，因此现有高阻尼硅橡胶存在阻尼性能不足，损耗因子低，损耗因子曲线平坦性差，与金属等基材粘结性能差等问题，不能满足宽温域高阻尼金属橡胶弹性元件使用要求，也难以适应各种应用场合下金属橡胶件减振需求。

发明内容

本发明提供了一种橡胶复合材料及其制备方法，用以解决目前现有高阻尼硅橡胶存在的阻尼性能不足、损耗因子低、损耗因子曲线平坦性差、与金属等基材粘结性能差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种橡胶复合材料，包括以下质量份的组分：60~90份硅橡胶、10~40份超支化硅氧烷、3~10份阻尼添加剂、0.5~2份硫化剂和1~88份助剂。

上述技术方案的设计思路在于，超支化硅氧烷无双键结构不参与交联反应，与硅橡胶并用后，其超支化结构可以增加橡胶分子链的空间位阻，从而减小分子间作用力、提高阻尼性能；另外，由于超支化硅氧烷的末端为羟基，可形成氢键交联网络分子链运动过程中氢键不断解离与重组吸收能量进一步提升阻尼性能；又由于超支化硅氧烷内含苯环结构，苯基基团可进一步的提升阻尼性能；超支化硅氧烷具有增粘特性，可以更好的浸润金属基材表面，增加硅橡胶及基材接触面积，可大幅提升粘结性能；因此本技术方案的橡胶复合材料具有良好的阻尼性能以及粘结性能。

作为上述技术方案的进一步优选，所述超支化硅氧烷的粘均分子量为50万~80万；所述超支化硅氧烷在25℃下的粘度为70万~100万。在该粘均分子量和粘度下的超支化硅氧烷的增粘效果更佳，对橡胶复合材料的阻尼性能和粘结性能有更好的改善效果。