宽温域高阻尼丁基橡胶材料的研究

论文摘要

高分子材料由于结构的特殊性而广泛用作阻尼材料,利用高分子的粘弹性,把机械振动能量转变为热能耗散掉,从而达到减振降噪的目的。但是,一般高分子材料内耗峰的温度范围都很窄,而作为实际应用的高分子阻尼材料应具有宽的阻尼温度范围和高的阻尼因子值。丁基橡胶（IIR）由于主链上带有两个甲基,内旋转的势垒高；而且在玻璃化转变区内除了α转变外,尚存在另一个由构象转变而引起的“液-液”转变。IIR阻尼功能区可以从-60℃一直延续到10℃左右,是均聚物中阻尼温域最宽的一种阻尼材料。尽管如此,在10℃以上,IIR的阻尼功能几乎丧失。因此,如何拓宽IIR在高温区域的阻尼功能区,是高性能阻尼IIR的研究方向。本文研究了不同硫化体系对IIR动态力学性能的影响。结果表明,硫磺硫化IIR的tanδmax值最大；硫载体硫化IIR的tanδmax值最小,并且移向低温;而201树脂硫化IIR的tanδmax值虽然居中,但tanδmax向高温方向移动,且有效tanδ温域增宽。因此可以采用201树脂作为研究宽温域高阻尼IIR材料的硫化体系。本文研究了不用炭黑类型和用量对IIR动态力学性能的影响。研究发现,随着炭黑粒径的增大,tanδ值所对应的温度变化不大,但是tanδmax值呈明显上升的趋势,且玻璃化转变区域逐渐变宽。因此,炭黑粒径越大越有利于提高IIR的阻尼性能。随着炭黑N990用量的增加,IIR硫化胶的玻璃化转变区域逐渐变窄,tanδ峰值逐渐变小,当炭黑N990的用量为20份时,IIR硫化胶的动态力学性能最佳,tanδ峰值最大。本文主要研究了利用有机小分子（201树脂和受阻酚AO-60）杂化IIR的动态力学性能。201树脂单独存在于交联体系中时,随着201树脂用量的增加,IIR硫化胶的tanδ峰移向高温,并且tanδmax值呈下降的趋势。当受阻酚AO-60单独存在于交联体系中时,在IIR基体中形成了AO-60富集相,AO-60分子间以及AO-60分子与交联体系中的极性基团所形成的氢键导致IIR硫化胶的交联度提高,引起分子链段运动困难,阻力大,耗能多。当二者共同存在于交联体系中时,除了201树脂和AO-60分子内、分子间及其与交联体系间的氢键作用外,201树脂分子和AO-60分子间存在氢键。当受阻酚为30份,201树脂为40份时,IIR硫化胶的tan8值大于0.3的温域为-39℃-96.5℃,并且中间峰谷tanδ值为0.70。研究结果表明：有机杂化是一种提高IIR高温区域阻尼性能的有效方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 1 前言
• 1.1 高分子材料的阻尼机理
• 1.2 丁基橡胶的阻尼特性
• 1.3 阻尼材料的主要影响因素
• 1.3.1 材料本身结构的影响
• 1.3.2 聚合物各组分的影响
• 1.3.3 交联度的影响
• 1.3.4 填充体系的影响
• 1.3.5 增塑剂的影响
• 1.3.6 树脂的影响
• 1.3.7 温度和频率的影响
• 1.3.8 有机小分子氢键的影响
• 1.4 高分子阻尼材料的制备方法
• 1.4.1 共混和共聚
• 1.4.2 互穿网络结构
• 1.4.3 压电导电阻尼材料
• 1.5 阻尼性能的评价与测定方法
• 1.5.1 LA评价方法
• 1.5.2 LA值确定方法
• 1.5.3 TA值的评价方法
• 1.6 丁基橡胶阻尼材料改性展望
• 1.7 本课题研究目的、意义及主要内容
• 1.7.1 本研究课题的目的、意义
• 1.7.2 本研究课题的来源
• 1.7.3 本研究课题的主要内容
• 2 硫化体系对丁基橡胶动态力学性能的影响
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 原材料及基本配方
• 2.1.2 试样制备
• 2.1.3 测试与表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 硫化特性及力学性能
• 2.2.2 硫化胶储能模量E'
• 2.2.3 硫化胶损耗模量E''与损耗因子tanδ
• 2.3 本章小结
• 3 炭黑填充丁基橡胶动态力学性能研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 原材料及基本配方
• 3.1.2 试样制备
• 3.1.3 测试与表征
• 3.1.3.1 结合胶的测定
• 3.1.3.2 动态力学性能
• 3.1.3.3 微观结构
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 炭黑类型
• 3.2.2 炭黑用量
• 3.3 本章小结
• 4 酚醛硫化树脂对丁基橡胶动态力学性能的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 原材料及基本配方
• 4.1.2 试样制备
• 4.1.3 测试与表征
• 4.1.3.1 动态力学分析（DMA）
• 4.1.3.2 差示扫描量热分析（DSC）
• 4.1.3.3 红外光谱分析（FTIR）
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 DSC测试分析
• 4.2.2 201树脂对硫化胶损耗因子的影响
• 4.2.3 201树脂对硫化胶储能模量E'的影响
• 4.2.4 201树脂对硫化胶损耗模量E''的影响
• 4.3 本章小结
• 5 受阻酚AO-60/丁基橡胶交联体系的结构与动态力学性能
• 5.1 实验部分
• 5.1.1 原材料及基本配方
• 5.1.2 试样制备
• 5.1.3 测试与表征
• 5.1.3.1 动态力学分析（DMA）
• 5.1.3.2 差示扫描量热分析（DSC）
• 5.1.3.3 红外光谱分析（FTIR）
• 5.1.3.4 微观结构分析（SEM）
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 DSC测试分析
• 5.2.2 红外测试分析
• 5.2.3 硫化胶损耗因子tanδ
• 5.3 本章小结
• 6 受阻酚AO-60\201树脂\丁基橡胶交联复合材料的结构与动态力学性能
• 6.1 实验部分
• 6.1.1 原材料及基本配方
• 6.1.2 试样制备
• 6.1.3 测试与表征
• 6.1.3.1 动态力学分析（DMA）
• 6.1.3.2 差示扫描量热分析（DSC）
• 6.1.3.3 红外光谱分析（FTIR）
• 6.1.3.4 微观结构分析（SEM）
• 6.2 结果与讨论
• 6.2.1 DSC测试分析
• 6.2.2 红外测试分析
• 6.2.3 硫化胶损耗因子tanδ
• 6.2.4 硫化胶储能模量E'和损耗模量E''
• 6.3 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读研究生期间发表（录用）论文