橡胶阻尼材料研究进展.pdf

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1、//橡胶工业,##(年第=#卷橡胶阻尼材料研究进展王如义，郑元锁（西安交通大学高聚物复合材料研究所，陕西西安!"##$%）摘要：介绍了近几年橡胶阻尼材料的研究进展。橡胶阻尼材料的设计原则是：尽量使滞后损失大，损耗模量高，储存模量低，有效阻尼温度范围宽。影响橡胶阻尼材料减震性能的因素有：材料形态结构、使用温度和振动频率、聚合物共混体系并用比及配合剂种类和用量。橡胶与橡胶、塑料、纤维共混，橡胶接枝和嵌段共聚以及材料结构改进是目前提高橡胶阻尼材料减震性能的主要方法。利用填料压电、压磁等性能制备新型减震材料是阻尼材料的发展方向。关键词：橡胶；阻尼材料；阻尼性能；减震中图分类号：&’((#；&’(

2、()*$+,文献标识码：-文章编号："###./%#0（,##(）#,.##//.#)机械运转产生的振动和噪声不仅污染环境，假设损耗能量全部转化为热能，则一个周期而且影响机械的加工精度和产品质量，加速机械产生的热量#为：结构的疲劳损坏，缩短机械的使用寿命。利用增#1!1!"3!,1!"2!,456"（,）##大机械系统或结构的能量损耗而减轻机械振动和式中456"为损耗因子。降低噪声的阻尼研究一直是国内外关注的热点。橡胶材料的周期性应力#与应变!呈磁滞曲现在，已有许多新材料和新技术不断应用于阻尼线关系，如图"所示。图中，曲线内部的面积$减震，其中高分子阻尼减震材料以其优异的性能（7899:

3、;<5）为损耗能量，表征橡胶材料的阻尼性越来越引起人们的重视。采用橡胶阻尼材料，不能，即$越大，橡胶材料的阻尼性能越好，$越仅可以最大限度地降低机械噪声和减轻机械振小，橡胶材料的阻尼性能越差。由式（,）可知，橡动，提高工作效率，而且十分利于提高产品质量。胶材料受周期性应力作用时，释放出的热量与"3以汽车工业为例，减震橡胶材料的使用大幅度提和456"（又称阻尼因子）成正比。因此，橡胶材$高了汽车的舒适性、稳定性和安全性。目前，橡胶料的阻尼行为可用"3和定性描述。$阻尼材料已在很多领域广泛应用，且其需求量日益增大［"］。本文简要介绍了橡胶阻尼材料的研究进展。!阻尼机理橡胶为粘弹性材料，周期应

4、力在其单位面积上所做的功!为［,，(］：!1!#,（,"2+!"3）（"）式中，!为最大应变，"2为储存模量或弹性模量，图!橡胶的!""关系#"3为损耗模量或粘性模量，,"2!,为一个周期内橡胶材料的阻尼行为是材料受外力作用时，#的储存能量，!"3!,为一个周期内的损耗能量。大分子链段产生相对运动，将机械能转化为热能#的过程。其中，大分子链段的运动实质上是一个松弛过程［$］。橡胶材料随温度变化出现的(种力作者简介：王如义（"%!).），男，山东青岛人，西安交通大学环境与化学工程学院在读硕士研究生，主要从事聚合物基阻尼材料学形态为："玻璃态。大分子链段运动能量很低，的研究。储存模量很高，分

5、子单键只能在外力作用下做较第"期王如义等C橡胶阻尼材料研究进展,4弱的内旋转，主链几乎处于被冻结的状态，因此机共混体系过渡层作用的反映。共混体系各组分相械能不能转化为热能耗散掉，只能作为位能储存，容性好，曲线只有单阻尼峰，有效阻尼温度范围较材料的很小，即阻尼性能差。!弹性态。大分小；各组分相容性差，曲线有双阻尼峰，在两峰之!子链段易运动，大分子链易适应外力作用而伸展间的温度范围内材料阻尼性能不好。聚氨酯弹性或卷曲，但不能吸收足够的机械能，因此橡胶材料体存在着软段和硬段相区，是一种多相聚合物。的阻尼性能未达到最佳。"玻璃态向弹性态转变其硬段的动态力学性能只有在高温下才能表现出的形态。由于大

6、分子链段的内摩擦及链段的协同来，因此在常温动态力学谱（236）上通常只有软作用，材料阻尼性能好，能够吸收大量的振动能段的转变峰。软段为聚氨酯提供了低温性能和高量［!］，即大。弹性。预聚体大分子多元醇的分子量、结晶性、玻!然而，由于橡胶类粘弹性体的动态力学性能璃化转变温度等对聚氨酯材料阻尼性能影响很受使用温度、振动频率的影响很大，同时均聚物的大［7#］。玻璃化转变温度范围（"##$#%）很小，因此橡胶此外，交联度对阻尼性能也有影响。试验表阻尼材料在工程领域中的应用有很大局限性。橡明［,］，交联度增大，材料的阻尼温度范围变大，但胶阻尼材料要有好的阻尼性能和力学性能，其设并不一定导致!增大，原

7、因是!值的大小取决于计原则是：尽量使滞后损失大，损耗模量高，储存材料各组分的分子结构。交联度适当，有利于提模量低；混用玻璃化转变温度相差较大的聚合物高材料的阻尼性能。曾威等［77］认为，交联度减材料，使有效阻尼温度范围变宽。小，橡胶大分子链活动性增强，大分子链段间、填料与填料间、大分子链段与填料间的摩擦机会增!影响阻尼性能的因素多，有利于振动能转化为热能，从而提高材料的阻!"#材料的形态结构尼性能。但交联度对阻尼性能的影响是较复杂形