一种橡胶隔音材料及其制备方法和应用

1.本发明涉及橡胶制备技术领域，具体来说是一种橡胶隔音材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.声波在空气中传播时，一般用各种易吸收能量的物质消耗声波的能量，使得声波在传播过程中受到消耗阻挡而不能直接通过的措施，称为隔声；隔声措施通过将噪声源和接收者分开，隔离空气噪声的传播，能有效降低噪声污染程度等。隔音材料是指能把声音或噪音及振动声音进行隔绝、隔断、分离的材料；隔音量遵循质量定律原则，即隔音材料的单位密集面密度越大，隔音量就越大，面密度与隔音量成正比关系；隔音材料在物理上具有一定的弹性，当声波入射时便激发振动在隔层内传播，从而提升隔音效果。
3.交通噪声对人们生活的影响越来越大，这一点目前已经引起了高度重视，内燃机、喇叭、轮胎等产生的汽车噪声均对司机乘客产生噪声污染。目前汽车用的材料主要是多层复合结构的高发泡橡塑材料或传统树脂隔音材料；对于多层的高发泡橡塑材料来说，其各层之间由于热膨胀系数不同，在发泡过程中出现层与层之间剥离的现象，使得空隙不能填满，继而影响单位密集面的密度，导致隔音效果逐渐下降。传统树脂隔音材料的隔音层中，虽然为复合材料，但是由于各种热塑性树脂分子之间结合不够紧密，且热塑性树脂与填料之间界面结合差，也影响单位密集面的密度，难以达到理想的隔音效果。


技术实现要素：

4.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供了一种橡胶隔音材料及其制备方法和应用，本发明采用聚氨酯预聚体、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和交联剂制备出一种具有弹性的、单位密集面密度高的橡胶隔音材料。
5.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
6.一种橡胶隔音材料，由如下重量份数的原料制成：聚氨酯预聚体100份；丁腈橡胶15-30份；三元乙丙橡胶20-25份；聚氯乙烯10-15份；乙烯-醋酸乙烯共聚物25-50份；交联剂4-8份；硬脂酸5-6份；氧化锌8-10份。
7.优选的，还包括如下重量份数的原料：voc遮蔽剂2-4份、白油5-6份、炭黑20-30份。
8.优选的，所述交联剂包括主交联剂和助交联剂，所述主交联剂选自过氧化硬脂酰、过氧化对氯苯甲酰、过氧化二异丙苯中的一种；所述助交联剂三烯丙基异氰脲酸酯。
9.优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的乙烯含量在5～10％。
10.优选的，所述聚氨酯预聚体按照如下步骤制备：
11.于氮气气氛中，将多元醇和二异氰酸酯在催化剂作用下，于85-100℃下反应2-4h，得到聚氨酯预聚体；
12.其中，所述多元醇与二异氰酸酯物质的量之比为2-2.3:1，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，多元醇和二异氰酸酯总物质的量与二月桂酸二丁基锡物质的量之比为140-160:
1。
13.优选的，所述二异氰酸酯选自亚甲基双-4,4-环己基二异氰酸酯、四亚甲基-1,4-二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、环己基二异氰酸酯、环已烷-1,4-二异氰酸酯、甲基环已烯二异氰酸酯、己二异氰酸酯的三异氰酸酯中的一种或多种的混合物。
14.优选的，所述多元醇选自丙二醇、二乙二醇、1,4-丁二醇中的一种或几种的混合物。
15.本发明还保护了橡胶隔音材料的制备方法，包括如下步骤：
16.(1)称量：按照如下重量份数称取原料：聚氨酯预聚体100份；丁腈橡胶15-30份；三元乙丙橡胶20-25份；聚氯乙烯10-15份；乙烯-醋酸乙烯共聚物25-50份；交联剂4-8份，备用；
17.(2)橡胶隔音材料的制备：
18.将聚氨酯预聚体、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯和乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、氧化锌依次置于密炼机中，于110-125℃下混炼均匀8min后，将交联剂加入密炼机中，继续混炼均匀3min，将混炼的胶料排出密炼机，喂入挤出机中挤出，得到橡胶隔音材料，挤出的温度为160-180℃。
19.优选的，所述步骤(1)称量的原料中还包括了2-4份voc遮蔽剂、5-6份白油，炭黑20-30份，并于步骤(2)中于密炼机一起混炼。
20.本发明还保护了橡胶隔音材料在制备汽车内饰材料中的应用。
21.与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
22.1、本发明采用多元醇和二异氰酸酯制得了聚氨酯预聚体，聚氨酯预聚体中含有异氰酸酯基团，异氰酸酯基团在高温下能够与乙烯-醋酸乙烯共聚物的羧基进行高温交联反应，而丁腈橡胶中含有极性的-cn，羧基也是极性基团，所以在混炼的过程中，同时在交联剂作用下，丁腈橡胶易于与乙烯-醋酸乙烯共聚物相容；
23.聚氯乙烯具有较高的机械强度和良好的耐酸碱性、阻燃性、耐磨性，含有极性的-cl；三元乙丙橡胶具有耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能优异，可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域；在交联剂作用，聚氯乙烯、三元乙丙橡胶、聚氨酯预聚体和丁腈橡胶，在高温下硫化形成网状结构，提升了单位密集面的密度，制得的橡胶材料具有优异的隔音效果。
24.2、本发明的橡胶隔音材料还包括voc遮蔽剂和白油，voc遮蔽剂用于中和挥发性有机化合物的毒性，白油促进voc遮蔽剂与橡胶之间的相容。
附图说明
25.图1为本发明实施例4制得的橡胶隔音材料的频率与隔声量的关系图。
具体实施方式
26.下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
丁二醇和亚甲基双-4,4-环己基二异氰酸酯总物质的量与二月桂酸二丁基锡物质的量之比为160:1；
49.(3)橡胶隔音材料的制备：
50.将聚氨酯预聚体、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸和氧化锌依次置于密炼机中，于125℃下混炼均匀8min后，将交联剂加入密炼机中，继续混炼均匀3min，将混炼的胶料排出密炼机，喂入挤出机中挤出，得到橡胶隔音材料，挤出的温度为160℃。
51.实施例4
52.一种橡胶隔音材料的制备方法，包括如下步骤：
53.(1)称量：按照如下重量份数称取原料：聚氨酯预聚体100份；丁腈橡胶25份；三元乙丙橡胶22份；聚氯乙烯13份；乙烯-醋酸乙烯共聚物35份；交联剂过氧化二异丙苯6份；voc遮蔽剂3份；白油5份，炭黑25份，备用；
54.(2)聚氨酯预聚体的制备：
55.于氮气气氛中，将二乙二醇和四亚甲基-1,4-二异氰酸酯在催化剂二月桂酸二丁基锡作用下，于90℃下反应3h，得到聚氨酯预聚体；
56.其中，二乙二醇与四亚甲基-1,4-二异氰酸酯物质的量之比为2.1:1，二乙二醇和四亚甲基-1,4-二异氰酸酯总物质的量与二月桂酸二丁基锡物质的量之比为140:1；
57.(3)橡胶隔音材料的制备：
58.将聚氨酯预聚体、丁腈橡胶、三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硬脂酸、氧化锌、voc遮蔽剂、白油、炭黑共同置于密炼机中，依次置于密炼机中，于120℃下混炼均匀8min后，将交联剂加入密炼机中，继续混炼均匀3min，将混炼的胶料排出密炼机，喂入挤出机中挤出，得到橡胶隔音材料，挤出的温度为170℃。
59.物理性能测试：
60.将实施例1-4制得的橡胶隔音材料进行物理性能测试，具体包括密度、拉伸力、耐热流动性、阻燃性、加热减量、灰分、气味、收缩率以及下垂性能检测；具体结果如表1所示；
61.表1橡胶隔音材料的物理性能测试结果表
[0062][0063]
结果表明，实施例1-4制得的橡胶隔音材料其物理性能均符合检测标准，且实施例4的橡胶隔音材料相较于实施例1-3气味更小，使用更加安全；且制得的橡胶隔音材料表面平整，无龟裂、起泡的现象，具有一定耐燃烧性能。
[0064]
隔音性能测试：
[0065]
将实施例4制得的橡胶隔音材料裁剪成直径为10mm、厚度为3mm的样片，采用驻波管法测定其隔音系数，测试结果如图1所示；图1结果表明，本发明制得的橡胶隔音材料的隔声量随声波频率的增大而逐渐增加，并在高频率段1500hz的声波频率附近，隔声量为35db以上；降声效果优异。
[0066]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。