橡胶阻尼及高阻尼材料研制

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1、’0《橡塑资源利用》!""#$%&$’橡胶阻尼及高阻尼材料研制侯永振（天津市橡胶工业研究所，天津("")""）摘要：介绍了橡胶材料阻尼的一般原理、主要测试和表征方法，根据有关原理研制的阻尼材料在"*("+和’"*’"",-测试条件下具有高阻尼性能，用此阻尼材料制作的约束层阻尼结构样品，采用悬臂梁法测试（厚度比：冷拉钢板.阻尼材料.玻璃钢/!.0.!）具有高损耗因子。关键词：橡胶；阻尼；材料；研制一橡胶阻尼以振幅为零作为时间起点时称正弦曲线。若在动态力作用下，橡胶承受周期性变形，其应以应变的振幅作为时间的起点，应力应变与时间力（或应变）与时间的关系

2、符合正弦曲线变化，给的关系可用下列三角函数表示：橡胶施加周期性正弦（或余弦）波变化的应力时，!123/!"4561#27$3（’）橡胶亦发生周期性正弦（或余弦）波的变形响应，%123/%"456#2（!）由于橡胶本质上是粘弹性材料，本身的粘滞性阻式中!"—应力振幅；力作用，使得应变滞后于应力，应力的正弦波与应%"—应变振幅；变的正弦波产生相位差，如图’所示。!、%—分别为瞬时的应力和应变；#8’；—周期变化的角频率，弧度，秒2—时间，秒；$—应力与应变间的相位差。变形量或应力的二个峰的高度称双振幅，变形量以试片长度的百分率表示。在动态变形情况下，

3、双振幅在"$!9以下的称极低振幅；在"$!9*’9时为低振幅；’9*#9为中等振幅；#9以上称高振幅。在动态变形时，如果橡胶分子运动适应于外界激振频率，动态力学性质便与静态相同。如果不适应，动态与静态的力学性质便产生差异，橡胶的图!橡胶的应力"应变曲线粘弹性属性决定橡胶在粘弹区分子链段运动跟不上激振力的变化，其本身的粘滞性使得橡胶的动作者简介：侯永振（’:#;8），男，河南省洛宁县人，天津市橡胶态力学性能与静态力学性能产生差异，应变滞后工业研究所高级工程师，’:

4、橡胶阻尼材料，橡胶减振材料及制品，橡胶防腐蚀衬里，橡胶吸声材料及制品，乳胶手套，胶粘剂，橡胶杂品等研究和开发称弹性模量，动态变形时应力与应变的比值称动工作。!""#$%&$’《橡塑资源利用》’<态弹性模量。由于应力与应变有相位差，所得模量和式（/）可得，复数模量的模!(+!为：应是复数。为计算方便，常将应力与应变函数都写’!!!!=!+=,,（!)-!))）（>）成复数形式。动态剪切变形时，作用于橡胶上的应%力或动态模量可分解为两部分。一部分为实数()，以上各式中的()和(*分别是复数动态剪切相当于静态变形时的弹性模量，并与变形同相位，模量的实数

5、部分和虚数部分。(+与()之间的夹角其承受的应变能是不损耗的，在往复的变形过程中即为图’中的相位差#，其夹角的正切为交替地贮存和释放，常称“贮能模量”；另一部分为2?4#,(*8()（@）虚数(*，其承受的应变能是完全损耗的，常称“损同样，2?4#,0*80)，#称为损耗角，2?4#称损耗耗模量”，损耗的应变能全部转化为热量；!(+!角正切，它表示材料的损耗能量与贮存能量之比，称为绝对模量。动态变形中的实模量()与虚模量也称损耗因子&，即&,2?4#。如果#,"，作用力完全(*是互不影响的，从矢量关系来说，这两部分力在有效地用于橡胶分子变形；如果

6、#,$8!，作用力完矢量上是互相垂直的，可用矢量图表示，动态模量全用于克服橡胶的粘性阻力（也称内摩擦），损耗的复模量矢量图如图!所示角及其正切损耗因子表征橡胶材料在动态变形时耗能的大小。橡胶在动态变形时，一方面要使分子变形，一方面又要克服分子间的摩擦力，所以动态模量常大于静态模量。橡胶的动态粘度只与分子链段的往复运动有关，而不涉及整个分子链的移动，所以动态粘度比静态粘度小得多。采用动态粘弹谱仪可以测试橡胶材料在某温度和频率下的各动态力学参数()、(*和2?4#。橡胶的动态应力A应变曲线如图/所示。由于图!动态模量的复模量矢量图粘滞作用，应变总是落

7、后于应力一定的相位角#，即同频率而不同相位，如图’。因此应力A应变的关在任何给定温度下可以写作系就不再是直线，而是形成稳定的滞后圈，见图/。(+,()-.(*（/）滞后圈的面积就是橡胶在每一振动（循环变形）周0+,0)-.0*10+,/(+期内以热的形式损耗的能量’B1也就是常说的阻0+为拉伸弹性模量，0)为拉伸贮能弹性模尼，其值就是曲线的积分C’D。量，0*为拉伸损耗弹性模量。即：!（2）,!"3.4（"2-#）,!"563#3.4"2-!"3.4#563"2（7）由此可见，应力由两部分组成，一部分与应变同相位，幅值为!"563#，另一部分与应

8、变相位差$8!，幅值为!"3.4#。令(),（!"8%"）563#（#）(*,9!"8%":3.4#（;）所以!92）,%"()3.4"