氯化丁基橡胶阻尼材料的制备及性能研究

论文摘要

阻尼材料由于其优异的减震降噪能力被广泛的应用于航空,汽车和机械制造业,而高分子材料由于结构的特殊性而广泛用作阻尼材料。本文采用共混方法制备了以氯化丁基橡胶（CIIR）为基体的阻尼材料。主要研究了硫化体系、增塑剂、填料和短纤维等对材料硫化特性、物理力学性能以及阻尼性能的影响。采用硫化曲线表征了材料的硫化特性;通过红外光谱探讨了材料的硫化机理以及阻尼机理;利用万能试验机和邵氏硬度计测试了材料的力学性能;通过动态力学性能分析仪（DMA）和冲击弹性机研究了材料的阻尼性能等。经过以上研究得到以下主要结论:（1）在各种硫化体系中,氧化锌用量增加,正硫化时间缩短,最大转矩值增大;在此体系中加入促进剂后拉伸强度提高,但硬度有所下降。硫黄缩短了焦烧时间,但拉伸强度有明显提高。氧化锌和硫黄硫化体系不能有效地将阻尼温域向高温方向拓展。酚醛树脂硫化体系使焦烧时间和正硫化时间缩短,最大转矩值和拉伸强度减小,而硬度增加;且随着酚醛树脂用量增加,CIIR复合材料的tanδ峰依次向高温方向移动,但tanδ峰值减小,有效阻尼温域变窄。这表明可以通过调节酚醛树脂用量来满足阻尼材料实际使用温度范围的要求。（2）石油树脂用量增加,延迟了材料焦烧时间和正硫化时间,材料硬度明显下降,而拉伸强度和扯断伸长率增大,材料的回弹率下降,有效阻尼温域向高温方向移动,且tanδ峰值增大。石油树脂和酚醛树脂并用时,用量增大,体系的相容性下降,阻尼峰出现双峰。（3）加入SRF和N330炭黑后都延迟了焦烧时间和正硫化时间,最大转矩值增大;SRF与N330补强的胶料相比,前者焦烧时间较长,正硫化时间较短,最大转矩值较低,且tanδ峰值和有效阻尼温域均优。添加其它白色填料对材料的焦烧时间和正硫化时间影响不大,拉伸强度与填料用量关系呈“钟形”分布,并使材料Tg向高温方向移动,拓宽了CIIR有效阻尼温域,其中,云母和分子筛并用、碳酸钙和海泡石并用效果最佳。（4）增塑剂DOS降低材料的Tg,但有效阻尼温域变宽,tanδmax变化不大。（5）纤维使阻尼材料的硬度提高较多。纤维的长径比和用量影响材料的物理力学性能和阻尼性能。长径比越小,材料的拉伸强度较高。.随着涤纶短纤维用量的增加,材料的tanδ峰值降低,Tg向低温方向移动,材料阻尼性能较差。用层铺的方法制得的纤维-橡胶复合材料拉伸强度较高。其中,纤维布三层时,材料的拉伸强度达到18.59MPa。（6）优化配方后制得的结构件具有良好的物理力学性能和阻尼性能,且制得的结构件阻尼降噪效果好,最大振级落差达54.1dB,平均振级落差达27.2dB。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 阻尼材料研究与应用进展
• 1.1 阻尼材料及其发展历史
• 1.1.1 粘弹性阻尼材料
• 1.1.2 金属类阻尼材料
• 1.1.3 智能型阻尼材料
• 1.1.4 有机杂化阻尼材料
• 1.1.5 复合型阻尼材料
• 1.2 高分子材料的阻尼机理
• 1.3 材料硫化特性和阻尼性能的表征
• 1.3.1 硫化特性表征
• 1.3.2 阻尼性能表征
• 1.4 高分子阻尼材料的制备方法
• 1.4.1 共混
• 1.4.2 共聚
• 1.4.3 生成互穿聚合物网络
• 1.5 高分子阻尼材料的发展展望
• 1.6 项目的主要研究内容与创新点
• 参考文献
• 第二章 CIIR 复合材料硫化特性与物理力学性能的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原材料
• 2.2.2 实验设备及测试仪器
• 2.2.3 材料的制备
• 2.2.4 材料硫化特性和物理力学性能的测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 硫化体系对CIIR 硫化特性和物理力学性能的影响
• 2.3.2 石油树脂对CIIR 硫化特性和物理力学性能的影响
• 2.3.3 填充体系对CIIR 硫化特性和物理力学性能的影响
• 2.3.4 纤维对CIIR 硫化特性和物理力学性能的影响
• 2.4 小结
• 参考文献
• 第三章 CIIR 复合材料阻尼性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原材料
• 3.2.2 实验设备及测试仪器
• 3.2.3 材料的制备
• 3.2.4 材料阻尼性能的测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CIIR 的阻尼特性
• 3.3.2 硫化体系对CIIR 阻尼性能的影响
• 3.3.3 石油树脂对硫化胶阻尼性能的影响
• 3.3.4 填充体系对CIIR 阻尼性能的影响
• 3.3.5 增塑体系对CIIR 阻尼性能的影响
• 3.3.6 纤维对CIIR 阻尼性能的影响
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 优化阻尼材料的性能及其结构件降噪效果
• 4.1 阻尼材料硫化特性与性能
• 4.2 结构件的阻尼降噪效果
• 参考文献
• 第五章 结束语
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文
• 致谢