本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)度高適配性的中間層材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。
為滿足某些特殊需求或充分發(fā)揮材料的性能需要將異種材料組合使用，進(jìn)而就必須實(shí)現(xiàn)異種材料的連接。然而，異種材料的釬焊中連接難點(diǎn)主要表現(xiàn)在異種材料物理性能以及化學(xué)性質(zhì)的差異。釬焊的過程中接頭極易產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。殘余應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重削弱接頭的力學(xué)性能，甚至導(dǎo)致已經(jīng)連接好的接頭發(fā)生破壞。緩解異種材料釬焊接頭殘余應(yīng)力添加的中間層種類包括軟性、硬性、復(fù)合和梯度中間層。軟性中間層主要通過軟金屬的塑性變形和蠕變緩解接頭的殘余應(yīng)力；硬性中間層主要通過添加與陶瓷熱膨脹系數(shù)接近的硬金屬緩解應(yīng)力；復(fù)合中間層是結(jié)合了軟金屬加硬金屬的特點(diǎn)。復(fù)合中間層的設(shè)計(jì)把軟性中間層具有的塑性變形能力與硬性中間層具有的低熱膨脹系數(shù)統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)接頭殘余應(yīng)力的緩解。
因此，亟需開發(fā)出一種簡單且高效的復(fù)合材料來解決中間層的適配性、耐酸堿性與剛性都有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明目的是提供一種高強(qiáng)度高適配性的中間層材料及其制備方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：由以下重量份數(shù)配比的材料制成：AIPO4-5分子篩15-30份、氧化鋁10-25份、氧化鈣10-30份、5TS-1分子篩10-15份、天然橡膠30-50份、順丁橡膠30-40份、氟橡膠25-40份、炭黑10-15份、碳酸鈣15-20份、鄰苯二甲酸二異壬酯1-5份、防老劑RD 3-5份、促進(jìn)劑TMTD 3-5份、二氧化鉬3-7份、硫磺4-10份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 2-4份、沸石分子篩4-8份、甲基丙烯酰氧基硅烷2-6份。本發(fā)明中AIPO4-5分子篩、5TS-1分子篩、沸石分子篩可通過現(xiàn)有技術(shù)中的任一方法制得。
進(jìn)一步地，由以下重量份數(shù)配比的材料制成：AIPO4-5分子篩30份、氧化鋁25份、氧化鈣30份、5TS-1分子篩15份、天然橡膠50份、順丁橡膠40份、氟橡膠40份、炭黑15份、碳酸鈣20份、鄰苯二甲酸二異壬酯1份、防老劑RD 3份、促進(jìn)劑TMTD 3份、二氧化鉬3份、硫磺4份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 2份、沸石分子篩4份、甲基丙烯酰氧基硅烷2份。
進(jìn)一步地，由以下重量份數(shù)配比的材料制成：AIPO4-5分子篩22.5份、氧化鋁17.5份、氧化鈣20份、5TS-1分子篩12.5份、天然橡膠40份、順丁橡膠35份、氟橡膠32.5份、炭黑12份、碳酸鈣17份、鄰苯二甲酸二異壬酯3份、防老劑RD 4份、促進(jìn)劑TMTD 4份、二氧化鉬5份、硫磺7份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 3份、沸石分子篩6份、甲基丙烯酰氧基硅烷4份。
進(jìn)一步地，由以下重量份數(shù)配比的材料制成：AIPO4-5分子篩15份、氧化鋁10份、氧化鈣10份、5TS-1分子篩10份、天然橡膠30份、順丁橡膠30份、氟橡膠25份、炭黑15份、碳酸鈣20份、鄰苯二甲酸二異壬酯5份、防老劑RD 5份、促進(jìn)劑TMTD 5份、二氧化鉬7份、硫磺10份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 4份、沸石分子篩8份、甲基丙烯酰氧基硅烷6份。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題為提供一種高強(qiáng)度高適配性的中間層材料的制備方法包括：
（1）將AIPO4-5分子篩15-30份、氧化鋁10-25份、氧化鈣10-30份、5TS-1分子篩10-15份、甲基丙烯酰氧基硅烷2-6混合均勻后，倒入熔窯內(nèi)進(jìn)行熔融，熔融后拉絲制得玻璃纖維，備用。
（2）步驟（1）中熔窯的溫度為800-100攝氏度，拉絲工序通過玻璃纖維機(jī)械拉絲機(jī)完成。
（3）將天然橡膠30-50份、順丁橡膠30-40份、氟橡膠25-40份倒入密煉機(jī)中，進(jìn)行混煉，攪拌速度為60-80rpm，攪拌溫度為80-100攝氏度。
（4）繼續(xù)向密煉機(jī)中加入沸石分子篩4-8份、炭黑10-15份、碳酸鈣15-20份、鄰苯二甲酸二異壬酯1-5份、攪拌混合，攪拌速度為40-50rpm，攪拌20-40分鐘。
（5）將步驟（1）中制得玻璃纖維與步驟（4）制得的產(chǎn)物混合均勻后，得到混合物A。
（6）將混合物A倒入開煉機(jī)中，往開煉機(jī)中加入防老劑RD 3-5份、促進(jìn)劑TMTD 3-5份、二氧化鉬3-7份、硫磺4-10份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 2-4份，混合物A進(jìn)行硫化。
（7）將硫化完成后的材料倒入模具中進(jìn)行成型，即得到高強(qiáng)度高適配性的中間層材料。
本發(fā)明的有益效果為：通過本發(fā)明中AIPO4-5分子篩、5TS-1分子篩以及椰油酰胺基丙基甜菜堿的協(xié)效復(fù)配作用，具有更大的外表面積和更多的外表面活性中心，因而吸附和轉(zhuǎn)化大分子的能力增強(qiáng)，具有短而規(guī)整的孔道，有利于充分利用內(nèi)表面活性位，具有均勻的骨架組分徑向分布，從而改善活性和選擇性，進(jìn)而能夠形成獨(dú)特的多孔中間層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)非金屬材料到金屬材料之間熱膨脹系數(shù)的梯度過渡，可以降低釬焊后接頭存在的殘余應(yīng)力，改善接頭的力學(xué)性能，有利于提高異種材料的釬焊性能；本發(fā)明使用的中間層的孔徑大小和厚度均可以調(diào)控，操作簡單可行。
本發(fā)明通過添加的氟橡膠與天然橡膠提高了材料的耐腐蝕性能，添加的玻璃纖維、鄰苯二甲酸二異壬酯、碳酸鈣與炭黑提高了材料的機(jī)械性能，添加的二氧化鉬與沸石分子篩提高了材料的硫化速度。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說明，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解和掌握。
實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度高適配性的中間層材料的制備方法包括以下步驟：
（1）將AIPO4-5分子篩30份、氧化鋁25份、氧化鈣30份、5TS-1分子篩15份、甲基丙烯酰氧基硅烷2混合均勻后，倒入熔窯內(nèi)進(jìn)行熔融，熔融后拉絲制得玻璃纖維，備用。
（2）步驟（1）中熔窯的溫度為1000攝氏度，拉絲工序通過玻璃纖維機(jī)械拉絲機(jī)完成。
（3）將天然橡膠350份、順丁橡膠40份、氟橡膠40份倒入密煉機(jī)中，進(jìn)行混煉，攪拌速度為80rpm，攪拌溫度為100攝氏度。
（4）繼續(xù)向密煉機(jī)中加入沸石分子篩4份、炭黑10份、碳酸鈣15份、鄰苯二甲酸二異壬酯1份、攪拌混合，攪拌速度為50rpm，攪拌40分鐘。
（5）將步驟（1）中制得玻璃纖維與步驟（4）制得的產(chǎn)物混合均勻后，得到混合物A。
（6）將混合物A倒入開煉機(jī)中，往開煉機(jī)中加入防老劑RD 3份、促進(jìn)劑TMTD 3份、二氧化鉬3份、硫磺4份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 2份，混合物A進(jìn)行硫化。
（7）將硫化完成后的材料倒入模具中進(jìn)行成型，即得到高強(qiáng)度高適配性的中間層材料。
實(shí)施例2
一種高強(qiáng)度高適配性的中間層材料的制備方法包括以下步驟：
（1）將AIPO4-5分子篩22.5份、氧化鋁17.5份、氧化鈣20份、5TS-1分子篩10-15份、甲基丙烯酰氧基硅烷4混合均勻后，倒入熔窯內(nèi)進(jìn)行熔融，熔融后拉絲制得玻璃纖維，備用。
（2）步驟（1）中熔窯的溫度為900攝氏度，拉絲工序通過玻璃纖維機(jī)械拉絲機(jī)完成。
（3）將天然橡膠40份、順丁橡膠35份、氟橡膠32.5份倒入密煉機(jī)中，進(jìn)行混煉，攪拌速度為70rpm，攪拌溫度為90攝氏度。
（4）繼續(xù)向密煉機(jī)中加入沸石分子篩6份、炭黑12份、碳酸鈣12.5份、鄰苯二甲酸二異壬酯3份、攪拌混合，攪拌速度為45rpm，攪拌30分鐘。
（5）將步驟（1）中制得玻璃纖維與步驟（4）制得的產(chǎn)物混合均勻后，得到混合物A。
（6）將混合物A倒入開煉機(jī)中，往開煉機(jī)中加入防老劑RD 4份、促進(jìn)劑TMTD 4、二氧化鉬5份、硫磺7份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 3份，混合物A進(jìn)行硫化。
（7）將硫化完成后的材料倒入模具中進(jìn)行成型，即得到高強(qiáng)度高適配性的中間層材料。
實(shí)施例3
一種高強(qiáng)度高適配性的中間層材料的制備方法包括以下步驟：
（1）將AIPO4-5分子篩15份、氧化鋁10份、氧化鈣10份、5TS-1分子篩10份、甲基丙烯酰氧基硅烷6混合均勻后，倒入熔窯內(nèi)進(jìn)行熔融，熔融后拉絲制得玻璃纖維，備用。
（2）步驟（1）中熔窯的溫度為800攝氏度，拉絲工序通過玻璃纖維機(jī)械拉絲機(jī)完成。
（3）將天然橡膠30份、順丁橡膠30份、氟橡膠25份倒入密煉機(jī)中，進(jìn)行混煉，攪拌速度為60rpm，攪拌溫度為80攝氏度。
（4）繼續(xù)向密煉機(jī)中加入沸石分子篩8份、炭黑15份、碳酸鈣20份、鄰苯二甲酸二異壬酯5份、攪拌混合，攪拌速度為40rpm，攪拌20分鐘。
（5）將步驟（1）中制得玻璃纖維與步驟（4）制得的產(chǎn)物混合均勻后，得到混合物A。
（6）將混合物A倒入開煉機(jī)中，往開煉機(jī)中加入防老劑RD 5份、促進(jìn)劑TMT D5、二氧化鉬7份、硫磺10份、椰油酰胺基丙基甜菜堿 4份，混合物A進(jìn)行硫化。
（7）將硫化完成后的材料倒入模具中進(jìn)行成型，即得到高強(qiáng)度高適配性的中間層材料。
實(shí)驗(yàn)例：
選取高強(qiáng)度高適配性的中間層材料作為對(duì)照組1分別與本發(fā)明實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3相比較，并根據(jù)耐酸堿性能、拉伸強(qiáng)度、彎曲模量作為對(duì)比依據(jù)，分析三組材料的情況，得出最好的材料。
測(cè)試溫度為28攝氏度，相對(duì)濕度為90%，氣壓為101.324kPa，耐酸堿性能測(cè)試是將材料放入分別放入硫酸與氫氧化納中浸泡后，檢測(cè)其減少質(zhì)量，其中，硫酸濃度70%，拉伸強(qiáng)度通過拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，彎曲模量通過彎曲模量測(cè)試儀進(jìn)行檢測(cè)，具體數(shù)據(jù)如下表所示：
通過以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明高強(qiáng)度高適配性的中間層材料在耐酸堿性能、拉伸強(qiáng)度、彎曲模量上更優(yōu)。
本發(fā)明的有益效果為：通過本發(fā)明中AIPO4-5分子篩、5TS-1分子篩以及椰油酰胺基丙基甜菜堿的協(xié)效復(fù)配作用，具有更大的外表面積和更多的外表面活性中心，因而吸附和轉(zhuǎn)化大分子的能力增強(qiáng)，具有短而規(guī)整的孔道，有利于充分利用內(nèi)表面活性位，具有均勻的骨架組分徑向分布，從而改善活性和選擇性，進(jìn)而能夠形成獨(dú)特的多孔中間層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)非金屬材料到金屬材料之間熱膨脹系數(shù)的梯度過渡，可以降低釬焊后接頭存在的殘余應(yīng)力，改善接頭的力學(xué)性能，有利于提高異種材料的釬焊性能；本發(fā)明使用的中間層的孔徑大小和厚度均可以調(diào)控，操作簡單可行。
本發(fā)明通過添加的氟橡膠與天然橡膠提高了材料的耐腐蝕性能，添加的玻璃纖維、鄰苯二甲酸二異壬酯、碳酸鈣與炭黑提高了材料的機(jī)械性能，添加的二氧化鉬與沸石分子篩提高了材料的硫化速度。
當(dāng)然，以上只是本發(fā)明的典型實(shí)例，除此之外，本發(fā)明還可以有其它多種具體實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。本發(fā)明中未詳細(xì)描述的技術(shù)細(xì)節(jié)均可通過本領(lǐng)域任一現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。