丁基橡胶塑料多层共挤阻尼性能的研究

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1、丁基橡胶/塑料多层共挤阻尼性能的研究郑梯和1刘爱学1张风顺2王文志11株洲时代新材料科技股份有限公司，株洲4120072四川大学高分子研究所，成都610065摘要：本文以丁基橡胶与塑料为主要原料，采用微纳共挤装置制备多层阻尼材料。通过DMTA与扫描电镜分析,结果表明，通过丁基橡胶与塑料的多层共挤，可以将阻尼峰向高温移动，与共混物相比，多层阻尼材料的阻尼值和有效阻尼温域得到有效的提高。备选塑料主要有PS、PE、PMMA、EVA等。关键词：丁基橡胶；多层共挤；阻尼丁基橡胶分子链上带有很多甲基，其具有优越的阻尼

2、性能，因而它是应用最广的阻尼橡胶之一[1]。丁基橡胶的玻璃化转变温度为-70℃，其损耗峰可以从-70℃一直持续到20℃，是一种有效功能区相当宽的阻尼材料，但丁基橡胶的玻璃化转变温度太低，决定了其高温阻尼性能不好[2]。通常橡胶阻尼材料大多只具有单一的阻尼峰，但随着振动频率和振幅的增加，由于阻尼性能使得橡胶材料的内部生热问题严重，橡胶的工作温度逐渐升高，这就要求橡胶阻尼材料必须具备多阻尼峰、宽阻尼温域来满足不同温度下的阻尼要求。拓宽橡胶的阻尼温域的主要方法有共混、互穿网络及改善制品结构[3~5]。由于橡胶的

3、玻璃化温度比较低，橡胶与橡胶的共混很难达到目的，往往采用橡塑共混，但是其对材料的阻尼性能改善有限。互穿网络可以有效的改善橡胶的阻尼性能，但是工艺复杂，难以工业化。通过改变制品的结构可以有效的改善橡胶的阻尼性能，而且工艺简单，是工业化比较有效的方法之一。目前往往采用多层共挤来制备多层的阻尼材料，改变了传统共混的海岛结构，对阻尼材料的阻尼性能有了很大的改善。本文采用丁基橡胶与塑料多层共挤来制备阻尼材料，通过引入高玻璃化温度的塑料来拓宽橡胶的阻尼温域。1.实验部分1.1实验原料及设备丁基橡胶改性料，自制；PMM

4、A台湾奇美205；EVA，北京有机18-3；多层共挤设备，四川大学1.2试样的制备层状复合材料的制备：将自制的丁基橡胶与改性的塑料分别在两台不同的挤出机挤出，在熔融状态下两种熔体进入共挤机头制成8层的复合材料，该复合材料通过冷却装置即可牵引成厚度1.0mm左右，宽度为30—35mm的样条。普通共混物的制备：将丁基橡胶和塑料按一定比例用双辊筒塑炼机熔融共混后，然后用压延机制成厚度1.0mm左右的式样。1.3测试与表征1.3.1阻尼性能测试试片厚度为1.0mm。采用美国TA公司的DTMA—IV动态热力学分析仪

5、进行阻尼性能测试。试验条件：频率10Hz，升温速率1℃·min_。变形模式单悬臂梁。1.3.2扫描电镜2.结果与讨论2.1丁基橡胶/PMMA图1是丁基橡胶与PMMA质量比为1:1多层共挤与共混试样的动态力学谱。共混样的损耗峰与阻尼峰都在-50℃左右，多层试样的阻尼因子最大值在0℃左右，共挤样的阻尼值比共混样要高很多。PMMA的玻璃化温度为105℃，通过与丁基橡胶的多层共挤，材料的阻尼最大值向高温移动。PMMA有庞大的侧基酯基，对阻尼性能有很大的贡献，由于多层共挤的相连续结构，使得其比传统的共混的阻尼性能要

6、优越。通过加入PMMA，其损耗模量在0℃左右有很大的值。图1PMMA/丁基橡胶多层共挤与共混2.2丁基橡胶/PS图2是丁基橡胶与PS质量比为1:1多层共挤与共混试样的动态力学谱。由图可知，多层材料的阻尼性能比共混的要优越，由于聚苯乙烯的侧基为苯，对材料的阻尼性能影响比较大，聚苯乙烯的玻璃化温度为100℃，通过丁基橡胶与PS的多层共挤，可以将阻尼材料的阻尼温域向高温移动。多层共挤材料由于其独特的相连续结构，相比传统的共混而言，在阻尼材料中发挥重要的作用。材料的选择也颇为重要，在PS与丁基橡胶中加入PE，其阻

7、尼性能大幅度下降。图2PS/丁基橡胶多层共挤与共混2.3扫描电镜分析由图3、4可知，多层共挤材料呈现层状结构，而共混材料却呈现的是杂乱无章的结构多层材料结构呈现层状结构。塑料与丁基橡胶的交替层状结构从材料表面很明显。PS/丁基橡胶8层共挤PS/丁基橡胶共混图3PS与丁基橡胶共混与共挤材料的对比PMMA塑料/丁基橡胶8层共挤PMMA塑料/丁基橡胶共混图4PMMA与丁基橡胶共混与共挤材料的对比3.结论通过丁基橡胶与塑料的共混可以将阻尼峰值向高温移动，多层的阻尼材料比共混材料的的阻尼值要高很多，通过扫描电镜分析

8、，可知多层材料结构比较明显，而共混材料结构比较杂乱。参考文献[1]丁国芳，石耀刚，张长生，王建华.丁基橡胶阻尼材料阻尼行为的研究[J].功能材料，2004，增刊（35）：2233~2236[2]涂春潮，周文英，米志安，苏正涛.橡胶阻尼材料的研究进展[J].合成橡胶工业，2006，29（5）：388~391[3]秦岩,屈爽,黄志雄.聚氯乙烯共混改性氯化丁基橡胶阻尼材料性能[J].华中科技大学学报（自然科学版），2008，36（9