一種汽車用高散熱減震材料的製備方法與流程
2023-06-08 07:41:21 1
本發明涉及複合材料,具體的涉及一種汽車用高散熱減震材料的製備方法。
背景技術:
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伴隨著汽車製造工業高性能技術的高速發展,汽車技術的發展一方面謀求汽車的使用經濟性,同時,也正在改善汽車的舒適性、安全性。這就從減震、噪音、舒適性和行使穩定性的角度,對橡膠減震元件提出了更高的要求。汽車的振動現象十分複雜,最明顯的振動是懸掛彈簧裝置支承的簧上質量的固有振動。因此,減震橡膠製品主要用於控制汽車振動和噪聲及改善汽車操縱穩定性,,一般置於汽車機架、壓杆裝置、懸掛軸襯、中心軸承託架、顛簸限制器和扭振減震器等部位,以改善汽車的安全性和舒適性。
減震所用橡膠的品種很多,主要以天然橡膠和丁苯橡膠為主,為改善減震製品的耐熱性,也使用丁腈橡膠(NBR)、氯丁橡膠(CR)、丁基橡膠(IR)、三元乙丙橡膠(EPDM)等。為達到汽車用橡膠減震材料須具備的性能,在配方研究時需從以下幾方面作考慮:(1)低動倍率、高阻尼性能。在天然橡膠膠料中當增加炭黑用量時就可達到高阻尼化,但同時也會使動倍率上升;而增大硫黃用量時動倍率就會降低,但同時也會使阻尼下降。(2)耐熱性能為保證製品的耐久性,在減震橡膠的配合設計上,必須考慮的一點是隨時間老化的性能保持性,將橡膠的耐熱溫度從目前的100℃提高到150℃,將來還要用超耐溫(300℃以上)和可變彈性常數橡膠製備減震製品。減震橡膠隨時間老化的原因來自於多方面,但主要的還是熱氧、動態疲勞、臭氧等老化現象。
技術實現要素:
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本發明公開了一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,該製備方法簡單,製備過程中無有毒物質釋放,且製得的複合材料減震性能好,耐磨、散熱性能優異。
為實現上述目的,本發明採用以下技術方案:
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-20~-100℃下,向反應釜中加入去離子水、主引發劑、強電解質、表面活性劑、異丁烯作為第一單體、烷基苯乙烯或/和異戊二烯作為第二單體、第三組分,製得混合液;共引發劑採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,第三組分的濃度為1×10-2~2×10-4mol/L;
(2)在-20~-100℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應15-30min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與烷基苯乙烯和/或異戊二烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取15-28份上述製得的異丁烯與烷基苯乙烯和/或異戊二烯的無規共聚物、1-5份納米氮化鋁、1-1.5份偶聯劑在密煉機中混合均勻;
(4)繼續向密煉機中加入0.5-0.8份增塑劑、0.25-0.66份促進劑、2-6份白炭黑,在50-100℃下,密煉20-50min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
作為上述技術方案的優選,步驟(1)中,所述第三組分為酯類、醯胺類、酮類、醇類及吡啶類物質中的一種;其中,酯類為乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸叔丁酯中的一種;醯胺類為N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺、三乙基胺中的一種;酮類為丙酮、丁酮、戊酮、苯丙酮中的一種;醇類為乙醇、丙醇、丁醇中的一種;第三組分與引發劑的摩爾比為(0.2-10)∶1。
作為上述技術方案的優選,步驟(1)中,所述共引發劑為三(五氟代苯基)鎵、三(五氟代苯基)鋁中的一種。
作為上述技術方案的優選,步驟(1)中,所述主引發劑為水、枯基氯、二枯基氯、2-氯-2,4,4-三甲基戊烷中的一種。
作為上述技術方案的優選,所述主引發劑與共引發劑的摩爾比為(10-30)∶1。
作為上述技術方案的優選,步驟(1)中,所述強電解質為LiCl、H2SO4、HBF4中的一種,強電解質在去離子水中的含量為5-50wt%。
作為上述技術方案的優選,步驟(1)中,所述第一單體與第二單體的摩爾比為(10-70)∶1。
作為上述技術方案的優選,步驟(1)中,所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、三氟甲烷磺酸、三甲基十二烷基溴化銨中的一種,表面活性劑的添加量為單體質量的0.5-10wt%。
作為上述技術方案的優選,步驟(3)中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶(0.5-0.8)。
作為上述技術方案的優選,步驟(4)中,所述促進劑為促進劑TMTD、TATD中的一種。
本發明具有以下有益效果:
本發明採用自製的異丁烯與烷基苯乙烯和/或異戊二烯的無規共聚物作為減震材料的基體,其合成率高,合成採用水相體系,無毒環保,且生產周期短,且製得的無規共聚物耐熱氧老化性能、抗疲勞性能和耐磨性能好,減震性能優異;
另一方面,本發明採用納米氮化矽材料對該高分子材料進行改性,其採用鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物作為表面活性劑,使得納米氮化矽在基體中具有良好的分散性能,從而製得的減震材料穩定性好,散熱性能得到有效改善。
具體實施方式:
為了更好的理解本發明,下面通過實施例對本發明進一步說明,實施例只用於解釋本發明,不會對本發明構成任何的限定。
實施例1
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-20℃下,向反應釜中加入去離子水、水、LiCl、十二烷基硫酸鈉、異丁烯作為第一單體、烷基苯乙烯作為第二單體、乙酸甲酯,製得混合液;三(五氟代苯基)鎵採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,乙酸甲酯的濃度為1×10-2mol/L;LiCl在去離子水中的含量為5-50wt%;所述異丁烯與烷基苯乙烯的摩爾比為10∶1;十二烷基硫酸鈉的添加量為單體質量的0.5wt%;水與三(五氟代苯基)鎵的摩爾比為10∶1;
(2)在-20℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應15min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與烷基苯乙烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取15份上述製得的異丁烯與烷基苯乙烯的無規共聚物、1份納米氮化鋁、1份偶聯劑在密煉機中混合均勻;其中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶0.5;
(4)繼續向密煉機中加入0.5份增塑劑、0.25份促進劑、2-6份白炭黑,在50℃下,密煉50min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
實施例2
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-100℃下,向反應釜中加入去離子水、枯基氯、H2SO4、三氟甲烷磺酸、異丁烯作為第一單體、異戊二烯作為第二單體、N,N-二甲基甲醯胺,製得混合液;三(五氟代苯基)鋁採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,N,N-二甲基甲醯胺的濃度為2×10-4mol/L;H2SO4在去離子水中的含量為50wt%;所述異丁烯與異戊二烯的摩爾比為70∶1;三氟甲烷磺酸的添加量為單體質量的10wt%;枯基氯與三(五氟代苯基)鋁的摩爾比為30∶1;
(2)在-100℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應30min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與異戊二烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取28份上述製得的異丁烯與異戊二烯的無規共聚物、5份納米氮化鋁、1.5份偶聯劑在密煉機中混合均勻;其中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶0.8;
(4)繼續向密煉機中加入0.8份增塑劑、0.66份促進劑、6份白炭黑,在100℃下,密煉50min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
實施例3
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-40℃下,向反應釜中加入去離子水、二枯基氯、HBF4、三甲基十二烷基溴化銨、異丁烯作為第一單體、烷基苯乙烯和異戊二烯作為第二單體、丙酮,製得混合液;三(五氟代苯基)鋁採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,第三組分的濃度為1×10-3mol/L;HBF4在去離子水中的含量為15wt%;所述第一單體與第二單體的摩爾比為20∶1;三甲基十二烷基溴化銨的添加量為單體質量的2.5wt%;二枯基氯與三(五氟代苯基)鋁的摩爾比為15∶1;
(2)在-40℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應15min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與烷基苯乙烯和異戊二烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取18份上述製得的異丁烯與烷基苯乙烯和異戊二烯的無規共聚物、2份納米氮化鋁、1.1份偶聯劑在密煉機中混合均勻;其中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶0.6;
(4)繼續向密煉機中加入0.6份增塑劑、0.35份促進劑、3份白炭黑,在60℃下,密煉30min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
實施例4
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-60℃下,向反應釜中加入去離子水、2-氯-2,4,4-三甲基戊烷、LiCl、三甲基十二烷基溴化銨、異丁烯作為第一單體、烷基苯乙烯和異戊二烯作為第二單體、乙醇,製得混合液;三(五氟代苯基)鎵採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,乙醇的濃度為5×10-3mol/L;LiCl在去離子水中的含量為25wt%;所述第一單體與第二單體的摩爾比為30∶1;三甲基十二烷基溴化銨的添加量為單體質量的4.5wt%;2-氯-2,4,4-三甲基戊烷與三(五氟代苯基)鎵的摩爾比為20∶1;
(2)在-60℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應20min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與烷基苯乙烯和異戊二烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取21份上述製得的異丁烯與烷基苯乙烯和異戊二烯的無規共聚物、3份納米氮化鋁、1.2份偶聯劑在密煉機中混合均勻;其中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶0.65;
(4)繼續向密煉機中加入0.65份增塑劑、0.45份促進劑、4份白炭黑,在70℃下,密煉35min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
實施例5
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-80℃下,向反應釜中加入去離子水、水、H2SO4、三氟甲烷磺酸、異丁烯作為第一單體、烷基苯乙烯作為第二單體、乙酸叔丁酯,製得混合液;三(五氟代苯基)鎵採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,乙酸叔丁酯的濃度為8×10-3mol/L;強電解質在去離子水中的含量為35wt%;所述第一單體與第二單體的摩爾比為40∶1;三氟甲烷磺酸的添加量為單體質量的6.5wt%;水與三(五氟代苯基)鎵的摩爾比為20∶1;
(2)在-80℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應20min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與烷基苯乙烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取24份上述製得的異丁烯與烷基苯乙烯的無規共聚物、4份納米氮化鋁、1.3份偶聯劑在密煉機中混合均勻;其中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶0.7;
(4)繼續向密煉機中加入0.7增塑劑、0.55份促進劑、5份白炭黑,在80℃下,密煉40min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
實施例6
一種汽車用高散熱減震材料的製備方法,包括以下步驟:
(1)在-90℃下,向反應釜中加入去離子水、二枯基氯、HBF4、十二烷基硫酸鈉、異丁烯作為第一單體、異戊二烯作為第二單體、N,N-二甲基乙醯胺,製得混合液;三(五氟代苯基)鋁採用己烷或去離子水稀釋製得共引發劑體系;其中,混合液中,N,N-二甲基乙醯胺的濃度為1×10-4mol/L;HBF4在去離子水中的含量為45wt%;所述第一單體與第二單體的摩爾比為60∶1;十二烷基硫酸鈉的添加量為單體質量的8wt%;二枯基氯與三(五氟代苯基)鋁的摩爾比為25∶1;
(2)在-90℃下,將共引發劑體系加入到步驟(1)製得的混合液中,進行聚合反應25min,然後加入NaOH/乙醇溶液終止反應,反應體系依次經鹼液和去離子水洗滌多次,40℃條件下乾燥至恆重,製得異丁烯與異戊二烯的無規共聚物;
(3)按重量份稱取26份上述製得的異丁烯與異戊二烯的無規共聚物、4.5份納米氮化鋁、1.4份偶聯劑在密煉機中混合均勻;其中,所述偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑、鋁鈦複合偶聯劑的混合物,二者質量比為1∶75;
(4)繼續向密煉機中加入0.75份增塑劑、0.6份促進劑、5份白炭黑,在90℃下,密煉45min,得到混合物料;
(5)將步驟(4)製得的混合物料置於擠出機中,經熔融混合擠出製得減震材料。
本發明製得的減震材料全按國家標準HGT 3784-2005進行測試,對比例為市售減震材料,測試結果如下表所示。
從上述表格來看,本發明製得的減震材料力學性能優異,耐老化性能好。