[发明专利]一种水声吸声橡胶复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水声吸声橡胶复合材料，主要由以下质量份的原料制备而成：丁腈橡胶、氯丁橡胶、受阻酚类阻尼剂、纤维或管棒状填料、多孔硅酸盐填料、炭黑、软化剂、防老剂、稳定剂、硫化活性剂、硫化剂和硫化助剂。本发明还公开了该水声吸声橡胶复合材料的制备方法。本发明将丁腈橡胶与氯丁橡胶并用，加入受阻酚类阻尼剂，可同时与二者发生耦合，通过膨胀珍珠岩/木质纤维素或碳纳米管多重耗散作用，制备出的水声吸声橡胶复合材料，在常用的20kHz内平均吸声系数大于90％，克服了现有技术中低频下吸声系数不足问题，同时具有良好的物理机械性能，且物料简单易得，成本较低。

技术领域

本发明属于水下吸声材料，尤其涉及一种高吸声系数的水声吸声橡胶复合材料及其制备方法。

背景技术

水声橡胶在水中对声波的传播起着重要作用，它可以消除声的反射，降低噪音，保持声波的传递不失真，避免水下各种噪音的干扰。根据橡胶在水声工程中的作用，可将其分为吸声橡胶、透声橡胶和反声橡胶三种类型。作为水声吸声材料必须满足两个条件：(1)材料的特性声阻抗与介质水的特性声阻抗要匹配，使声波能无反射地进入吸声系统；(2)材料要很高的内耗，使进射进来的声波在材料内部很快损耗而衰减。

然而，目前现有橡胶复合材料低频下吸声系数较低，特别是20kHz以下平均吸声系数一般低于90％，难以满足消声水池、潜行器表明覆盖层等多种水下用水声橡胶制品的使用要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种宽频高吸声系数的水声吸声橡胶复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种水声吸声橡胶复合材料，主要由以下质量份的原料制备而成：

上述的橡胶复合材料，优选的，所述原料还包括不高于2质量份的防焦剂和/或不高于2质量份的流动分散剂。

上述的橡胶复合材料，优选的，所述丁腈橡胶中的丙烯腈含量为28％～41％。采用较低丙烯含量时构建的氢键网络效果较弱，对宽频段的声学阻尼效果不大，较高丙烯腈含量时，橡胶基体密度、弹性模量等较大，与水声阻抗不匹配，吸声性能反而下降。

上述的橡胶复合材料，优选的，所述受阻酚类阻尼剂为受阻酚3，9-二﹛1，1-二甲基-2[β-﹙3-t-丁基-4-羟基-5-甲苯基﹚]丙酰氧基乙基﹜-2，4，8，10-四氧螺环(5，5)-十一烷(AO-80)、四[β-(3’,5’-二叔丁基-4‘-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(AO-60)中的一种或两种混合物。

上述的橡胶复合材料，优选的，所述纤维填料为木质纤维素或芳纶短切纤维；所述管棒状材料为单层或多层碳纳米管；所述硅酸盐填料为膨胀珍珠岩粉末，粒径尺寸为60～150微米。纤维或管棒状填料的用量不能太大，否则其会形成连续相，声波易穿透而引起复合材料吸声性能下降。膨胀珍珠岩微珠对声波具有界面折射、表面反射、内壁多重反射多种作用，比一般仅依靠界面折射和表面反射的层状填料，如蛭石粉、蒙脱土、云母粉、云母等具有更好地提高声衰作用。木质纤维、芳纶短切纤维、碳纳米管作为填料，几乎不会增加硫化胶密度，具有较好的声匹配性；而且对声波具有界面反射、衍射等作用，同时能够将水下声波由纵波向横波转化，横波在阻尼介质中耗散效率较高，可实现橡胶基体对声波的高效吸收。上述的橡胶复合材料，优选的，所述软化剂为环烷油、酯类增塑剂中的任一种；所述酯类增塑剂包括己二酸二辛脂(DOA)、癸二酸二辛酯(DOS)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二(丁氧基乙氧基乙)酯(TP-95)中的任一种或多种。

上述的橡胶复合材料，优选的，所述炭黑为细粒径补强炭黑，具体的可为超耐磨炭黑(如N110)、中超耐磨炭黑(如N220，N234)、高耐磨炭黑(如N330)等。