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1、(10)申请公布号 CN 102875908 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 7 5 9 0 8 A *CN102875908A* (21)申请号 201210416226.0 (22)申请日 2012.10.26 C08L 23/22(2006.01) C08L 9/06(2006.01) C08L 9/02(2006.01) C08L 11/00(2006.01) C08L 83/04(2006.01) C08L 75/04(2006.01) C08L 23/16(2006.01) C08L 7/00(2006.01) C08L 9/00(2006.0。
2、1) C08K 13/02(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 3/06(2006.01) C08K 5/09(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 3/36(2006.01) C08K 3/26(2006.01) C08J 3/24(2006.01) H01F 1/34(2006.01) (71)申请人浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38号 申请人横店集团东磁股份有限公司 (72)发明人严密 魏迪永 赵宇航 包大新 (74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人张法高 (54) 发明名称 。
3、通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能 的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种通过添加永磁铁氧体磁粉 提高橡胶阻尼性能的方法。它的步骤如下：1）在 混炼设备上对100质量份橡胶进行塑炼，再依次 添加150质量份补强剂、20120质量份永磁 铁氧体磁粉、0.15质量份硫磺、0.15质量 份氧化锌、0.15质量份硬脂酸，混炼520分 钟，得到混合物；2）将混合物放置在模具中，再对 模具施加550Pa的压力，在120200下保 温530分钟进行硫化，得到硫化胶；3）将硫化 胶放置在0.55T磁场下进行充磁160秒， 得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。本发明采用添 加永磁铁氧体磁粉技术获得的橡胶，其阻尼。
4、性能 可以在较宽频率范围和较宽的温域内最高可提高 25%以上。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图6页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 6 页 1/1页 2 1.一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法，其特征在于它的步骤如 下： 1）在混炼设备上对100质量份橡胶进行塑炼，再依次添加150质量份补强剂、20 120质量份粒径为1100微米的永磁铁氧体磁粉、0.15质量份硫磺、0.15质量份氧 化锌、0.15质量份硬脂酸，混炼520分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加550。
5、Pa的压力，在120200下保温5 30分钟进行硫化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在0.55T磁场下进行充磁160秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性 橡胶。 2.如权利要求1所述的一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法，其特 征在于所述的步骤1）加入增塑剂、防老剂、偶联剂、促进剂，增塑剂为矿物油，防老剂为己二 酸类聚酯、苯酐聚，偶联剂为硅烷，促进剂为苯胺、二硫化氨基甲酸盐、次硫酰胺中的一种或 任意组合。 3.如权利要求1所述的一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法，其特 征在于所述的橡胶为丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、乙丙 橡胶、天然橡胶或顺丁橡胶。
6、中的一种或多种。 4.如权利要求1所述的一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法，其特 征在于所述的永磁铁氧体磁粉为各向同性或各向异性的锶铁氧体或钡铁氧体中的一种或 任意组合。 5.如权利要求1所述的一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法，其特 征在于所述的补强剂为：炭黑、白炭黑、碳酸钙的一种或任意组合。 6.如权利要求1所述的一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法，其特 征在于所述的混炼设备为搅拌机、高混机、螺杆混炼机、开炼机、压延机或密炼机中的一种 或几种。 权 利 要 求 书CN 102875908 A 1/4页 3 通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方。
7、法 技术领域 0001 本发明涉及一种通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法。 背景技术 0002 随着现代科技和现代工业的快速发展，机械设备趋于高速化和自动化，因此就不 可避免的产生振动、噪音，疲劳断裂等一系列问题，从而影响机械的加工精度和产品质量， 加速机械结构的疲劳损坏，缩短机械的使用寿命，污染环境，危害人们的身体健康。因此，减 振降噪，改善人机工作环境是一个亟待解决的问题。橡胶材料以其高阻尼、低密度等特点， 在减振降噪中发挥着重要作用。 0003 橡胶材料的阻尼行为是材料受外力作用时，大分子链段产生相对运动，将机械能 转化为热能的过程，属于机械阻尼。橡胶大分子链段运动是一个与温度。
8、有关的松弛过程，橡 胶随着温度的升高呈现玻璃态、玻璃化转变和高弹态。当橡胶处于玻璃态时大分子链段被 冻结，机械能不能转化为热能散逸，只能作为位能储存，橡胶的阻尼系数(tan)很小，减 震效果差；处于高弹态时大分子链段运动变得容易，松弛时间相对较短，不能储存足够的机 械能；当橡胶处于两态之间的转变时，即玻璃化温度(Tg)附近，大分子链段既能运动又不 充分运动，故滞后现象严重，出现（tan） max ，使得材料在这一区域内能够吸收大量的振动 能量，从而具有较好的减震效果。 0004 不同的橡胶具有不同的玻璃化转变温度和（tan） max 。常用的阻尼橡胶根据阻尼 性能可以分为三等，一等为丁基橡胶、。
9、丁腈橡胶，二等为丁苯橡胶、氯丁橡胶、硅橡胶、聚氨 酯橡胶、乙丙橡胶，三等为天然橡胶、顺丁橡胶。此外，每种橡胶还具有各自的特性。如丁基 橡胶具有良好的耐老化性和耐高温性，耐油性差；丁腈橡胶耐油、耐油性能优异，耐寒及耐 臭氧性较差；丁苯橡胶耐磨性能优异，弹性低、力学性能差；硅橡胶耐高温和耐低温性能优 异，耐油性差，价格昂贵；天然橡胶综合性能优异、价格低廉，耐老化性差。 0005 单种橡胶的玻璃化转变温域较窄，tan随温度变化的曲线的峰较窄，橡胶的 阻尼性能只在较窄的一段温度区间内较为优异。提高橡胶阻尼性能的主要方法是共聚物共 混。将橡胶与另一种玻璃化转变温度不同的聚合物进行共混，可以显著增加tan。
10、-T曲线 峰的宽度，但（tan） max 值下降。常用的聚合物可以是橡胶、塑料或者纤维。两种或多种橡 胶材料共混可以结合各种橡胶的特性，同时增加了有效阻尼的温域范围，但是（tan） max 降 低。当橡胶与塑料、纤维共混时，工艺复杂，成本较高。 0006 将永磁磁粉与橡胶材料进行复合，可显著提高阻尼性能。在橡胶中添加一定尺寸 的永磁磁粉，混炼均匀并硫化后进行取向充磁，制备出具有一定磁化强度的磁性橡胶复合 材料，其有效阻尼温域增加，（tan） max 显著提高。磁性橡胶的阻尼行为同时具有机械阻尼 和磁阻尼。当橡胶形变时，橡胶分子之间相互摩擦使机械能转化为内能，同时由于形变导致 的总磁化强度发生变。
11、化，材料内部将产生宏观涡流，从而使部分机械能转化为内能。磁阻尼 的量完全由磁粉量提供。磁粉的添加会导致橡胶相对密度的减小，从而降低机械阻尼。只 有当磁粉添加量在一个合适的范围时，磁阻尼与机械阻尼的有效叠加提高阻尼性能。 说 明 书CN 102875908 A 2/4页 4 0007 永磁铁氧体永磁材料具有优越的性价比、较高的距离温度和化学稳定性高等优 点，是应用最广泛、产量最大的永磁材料。永磁铁氧体主要有锶铁氧体和钡铁氧体，化学式 分别为SrFe 12O19和BaFe12O19，晶体结构呈六角晶系的磁铅石型（M型）。为了提高永磁铁 氧体的磁性能，通常采用Ca、Na、K、Rb等碱金属元素和稀土族。
12、元素离子部分替代Sr（或者 Ba）离子，或者同时部分替代Sr（或者Ba）和Fe离子。另外，在永磁铁氧体烧结时使用Ca、 Al、Si和稀土族元素的氧化物作为添加剂也可提高其磁性能。永磁铁氧体磁粉密度小，粒 径可以控制到微米级别，化学稳定性高。 0008 采用永磁铁氧体磁粉制备磁性橡胶，磁粉的分布性优异，产品质量均匀，密度较 小，阻尼性能提高显著，力学性能优异，且成本较低。 发明内容 0009 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻 尼性能的方法。 0010 通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法的步骤如下： 1）在混炼设备上对100质量份橡胶进行塑炼，再依次。
13、添加150质量份补强剂、20 120质量份永磁铁氧体磁粉、0.15质量份硫磺、0.15质量份氧化锌、0.15质量份 硬脂酸，混炼520分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加550Pa的压力，在120200下保温5 30分钟进行硫化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在0.55T磁场下进行充磁160秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性 橡胶。 0011 所述的步骤1）加入增塑剂、防老剂、偶联剂、促进剂，增塑剂为矿物油，防老剂为己 二酸类聚酯、苯酐聚，偶联剂为硅烷，促进剂为苯胺、二硫化氨基甲酸盐、次硫酰胺中的一种 或任意组合。 0012 所述的橡胶为丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、。
14、硅橡胶、聚氨酯橡胶、乙 丙橡胶、天然橡胶或顺丁橡胶中的一种或多种。所述的永磁铁氧体磁粉为各向同性或各向 异性的锶铁氧体或钡铁氧体中的一种或任意组合。所述的永磁铁氧体磁粉粒径为1100 微米。所述的补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙的一种或任意组合。所述的混炼设备为搅拌机、 高混机、螺杆混炼机、开炼机、压延机或密炼机中的一种或几种。 0013 本发明的优点是有效结合了机械阻尼与磁阻尼，使磁性橡胶在发生形变时，除了 橡胶分子之间的摩擦产生机械阻尼之外，材料的磁化强度发生变化，产生涡流，从而增加额 外的能量转化。与橡胶相比，磁性橡胶的最大阻尼系数提高25%以上，有效阻尼温域显著增 大，阻尼性能显著提高。 。
15、附图说明 0014 图1是实施例1中高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶的阻尼系数随温度的变化曲线； 图2是实施例2中高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶的阻尼系数随温度的变化曲线； 图3是实施例3中高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶的阻尼系数随温度的变化曲线； 图4是实施例4中高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶的阻尼系数随温度的变化曲线； 说 明 书CN 102875908 A 3/4页 5 图5是实施例5中高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶的阻尼系数随温度的变化曲线； 图6是实施例6中高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶的阻尼系数随温度的变化曲线。 具体实施方式 0015 通过添加永磁铁氧体磁粉提高橡胶阻尼性能的方法的步骤如下： 1）在混炼设备上对100。
16、质量份橡胶进行塑炼，再依次添加150质量份补强剂、20 120质量份永磁铁氧体磁粉、05质量份硫磺、05质量份氧化锌、05质量份硬脂酸， 混炼520分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加550Pa的压力，在120200下保温5 30分钟进行硫化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在0.55T磁场下进行充磁160秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性 橡胶。 0016 所述的步骤1）加入增塑剂、防老剂、偶联剂、促进剂，增塑剂为矿物油，防老剂为己 二酸类聚酯、苯酐聚，偶联剂为硅烷，促进剂为苯胺、二硫化氨基甲酸盐、次硫酰胺中的一种 或任意组合。 0017 所述的橡胶为丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡。
17、胶、氯丁橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶、乙 丙橡胶、天然橡胶或顺丁橡胶中的一种或多种。所述的永磁铁氧体磁粉为各向同性或各向 异性的锶铁氧体或钡铁氧体中的一种或任意组合。所述的永磁铁氧体磁粉粒径为1100 微米。所述的补强剂为炭黑、白炭黑、碳酸钙的一种或任意组合。所述的混炼设备为搅拌机、 高混机、螺杆混炼机、开炼机、压延机或密炼机中的一种或几种。 0018 实施例1 1）在开炼机上对100质量份丁基橡胶进行塑炼，再依次添加50质量份炭黑补强剂、20 质量份粒径为100微米的各向同性快淬永磁铁氧体磁粉、2质量份硫磺、5质量份氧化锌、 1.5质量份硬脂酸，混炼5分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中。
18、，再对模具施加5Pa的压力，在120下保温30分钟进行硫 化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在5T磁场下进行充磁1秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。 0019 与普通丁基橡胶相比，添加20质量份磁粉的永磁铁氧体磁性橡胶在50下的最大 阻尼系数从0.85提高到0.98，提高15%，阻尼性能显著提高。 0020 实施例2 1）在压延机上对100质量份丁腈橡胶进行塑炼，再依次添加35质量份炭黑补强剂、120 质量份粒径为1微米的各向异性快淬永磁铁氧体磁粉、1.5质量份硫磺、5质量份氧化锌、1 质量份硬脂酸，混炼5分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加15Pa的压力，在150下保温。
19、10分钟进行硫 化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在4T磁场下进行充磁5秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。 0021 与普通丁基橡胶相比，添加60质量份磁粉的永磁铁氧体磁性橡胶在50下的最大 阻尼系数从0.84提高到1.05，提高25%，阻尼性能显著提高。 0022 实施例3 说 明 书CN 102875908 A 4/4页 6 1）在搅拌机上对100质量份硅橡胶进行塑炼，再依次添加50质量份白炭黑补强剂、60 质量份粒径为70微米的各项同性注塑永磁铁氧体磁粉、0.8质量份硫磺，混炼15分钟，得到 混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加20Pa的压力，在170下保温20分钟进行硫 化。
20、，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在1.5T磁场下进行充磁10秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。 0023 与普通硅橡胶相比，添加120质量份磁粉的永磁铁氧体磁性橡胶在50下的最大阻 尼系数从0.34提高到0.40，提高18%，阻尼性能显著提高。 0024 实施例4 1）在高混机上对100质量份天然橡胶进行塑炼，再依次添加50质量份炭黑补强剂、60 质量份粒径为30微米的各向同性注塑永磁铁氧体磁粉、5质量份硫磺、5质量份氧化锌、1.5 质量份硬脂酸、1质量份DM促进剂、20质量份矿物油增塑剂，混炼20分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加50Pa的压力，在160下保温15分钟。
21、进行硫 化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在0.5T磁场下进行充磁60秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。 0025 与普通天然橡胶相比，添加60质量份磁粉的永磁铁氧体磁性橡胶在50下的最大 阻尼系数从0.55提高到0.65，提高18%，阻尼性能显著提高。 0026 实施例5 1）在螺杆混炼机上对100质量份聚氨酯橡胶进行塑炼，再依次添加50质量份碳酸钙补 强剂、60质量份粒径为30微米的各向同性注塑永磁铁氧体磁粉、5质量份氧化锌、1.5质量 份硬脂酸，混炼20分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加50Pa的压力，在140下保温30分钟进行硫 化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放。
22、置在0.5T磁场下进行充磁60秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。 0027 与普通聚氨酯橡胶相比，添加60质量份磁粉的永磁铁氧体磁性橡胶在50下的最 大阻尼系数从0.80提高到1.05，提高31%，阻尼性能显著提高。 0028 实施例6 1）在密炼机上对60质量份氯丁橡胶和40质量份丁苯橡胶进行塑炼，再依次添加50质 量份炭黑补强剂、60质量份粒径为50微米的各向同性注塑永磁铁氧体磁粉、3质量份硫磺、 5质量份氧化锌、1.5质量份硬脂酸，混炼20分钟，得到混合物； 2）将混合物放置在模具中，再对模具施加18Pa的压力，在160下保温15分钟进行硫 化，得到硫化胶； 3）将硫化胶放置在1.3T磁。
23、场下进行充磁10秒，得到高阻尼永磁铁氧体磁性橡胶。 0029 与普通聚氨酯橡胶相比，添加60质量份磁粉的永磁铁氧体磁性橡胶在50下的最 大阻尼系数从0.65提高到0.84，提高29%，阻尼性能显著提高。 说 明 书CN 102875908 A 1/6页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102875908 A 2/6页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102875908 A 3/6页 9 图3 说 明 书 附 图CN 102875908 A 4/6页 10 图4 说 明 书 附 图CN 102875908 A 10 5/6页 11 图5 说 明 书 附 图CN 102875908 A 11 6/6页 12 图6 说 明 书 附 图CN 102875908 A 12 。