阻尼橡胶材料的研究进展

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1、阻尼橡胶材料的研究进展　　摘要：文章针对阻尼橡胶材料的设计原则，阐述了影响橡胶阻尼性能的因素，包括橡胶结构的影响以及与橡胶配合使用的组分（共混基体、填料、有机小分子、增塑软化体系）的影响，并展望了橡胶阻尼技术的发展趋势。　　关键词：阻尼；橡胶；填料；共混；有机小分子；增塑软化　　引言　　日常生活和生产中的振动和噪声给人们带来了严重的危害，必须采用有效的手段加以控制。阻尼橡胶材料利用橡胶的动态黏弹行为，将振动能以热的形式耗散，可广泛应用于降低机械噪声、减轻机械振动、吸声、隔声，提高工作效率，同时还可以改善产品质量。阻尼橡胶材料通常用耗散因子tanδ表示阻尼特性

2、。对于阻尼橡胶材料的设计原则包括：提高材料的阻尼因子，即tanδ高；拓宽阻尼温度范围。　　1橡胶结构影响　　影响橡胶阻尼性能的因素很多，其中聚合物自身的结构对阻尼性能有直接影响。内耗大的橡胶阻尼效果好，内耗大的橡胶应该是具有足够高的分子量和分子量分布的多分散性，分子链间应存在较强的相互作用，如离子键、氢键、极性基团等，分子链中引入侧基来增加分子间的内摩擦。在常用橡胶中，丁基橡胶和丁腈橡胶的内耗较高，氯丁橡胶、聚氨酯橡胶、三元乙丙橡胶、硅橡胶居中，丁苯橡胶和天然橡胶较低。另外，通过共聚形成具有特定链段结构的聚合物也可影响橡胶的阻尼性能。当通过接枝共聚或嵌段共聚

3、在聚合物侧链生成链段或形成具有不同链段的嵌段结构后，可以增大内聚能、增加聚合物链段的运动和相互摩擦，从而提高聚合物的阻尼性能。除了上述影响因素外，本文主要从共混基体、填料、有机小分子、软化增塑体系这几个方面阐述了其对橡胶阻尼性能的影响。　　2与橡胶配合的组分影响　　2.1共混基体　　将相容性较差的多种聚合物混合，可以产生具有微观相分离结构特征的复合材料。上述结构特征使各聚合物的玻璃化转变区域发生叠加，进而可以有效拓宽阻尼区域。为了提高橡胶的阻尼性能，常常将具有不同玻璃化转变温度Tg的聚合物进行共混后，在不同玻璃化转变温度Tg间获得较宽的阻尼峰，常用的混合方式

4、包括不同类型橡胶的共混以及橡胶与塑料的并用。　　黄瑞丽[1]等采用饱和非极性三元乙丙橡胶EPDM和不饱和极性环氧化天然橡胶ENR-50制备出二元共混阻尼材料。通过在两相中硫化剂的迁移，导致二元共混物中ENR-50交联密度比单独硫化时高、阻尼内耗峰向高温方向外扩，EPDM相的交联密度比单独硫化时低、阻尼内耗峰向低温方向外扩，最终得到了温度范围从-72.3℃到52.9℃的宽温域阻尼材料。另外，硅橡胶具有宽广的使用温度，能在-60℃至250℃下长期使用，通常人们也常采用硅橡胶为基体，配合丁基橡胶或三元乙丙橡胶等制备阻尼材料。　　橡胶和塑料的玻璃化转变温度相差较大，

5、前者在室温下处于弹性态而后者处于玻璃态。因此有较多研究通过橡塑共混来改善橡胶的阻尼性能，包括采用氯化丁基橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸酯橡胶等与聚氯乙烯共混。郑诗建[2]等制备了丙烯酸橡胶与聚氯乙烯的共混物，结果表明，当丙烯酸酯橡胶用量为100份、聚氯乙烯用量为40-80份时，共混物在-10到100℃区间内都能起到很好的阻尼作用。　　2.2填料　　填料在橡胶体系中主要起到补强和降低成本的作用，但同时由于橡胶分子运动时会在分子链段与填料之间、分子链段之间或者填料与填料之间产生相互摩擦，从而增大阻尼能力。当填料的粒径减小、比表面积增大后，填料与橡胶的接触面积也会相应增大

6、，从而产生更大的摩擦和改善的阻尼性能，片状填料如石墨、云母等在阻尼材料中的应用较多。另外，纳米无机填料由于自身的表面和界面效应，也被广泛应用于阻尼材料中。AleksandraIvanoska-Dacikj[3]等在天然橡胶（NR）基体中添加了2份多壁碳纳米管（MWCNT）和不同用量（2-20份）的膨胀有机改性蒙脱土（EOMt），制备方法包括首先制备NR/MWCNT母胶，然后将其与EOMt及其他组分混合制备NR/EOMt/MWCNT纳米复合材料。该复合材料具有??异的机械性能，可用作阻尼减震材料。　　2.3有机小分子　　聚合物/小分子杂化阻尼材料通过极性聚合物

7、与有机小分子在成型过程中产生的杂化效应，通常认为聚合物基体与有机小分子间产生氢键，而氢键的断裂与重组耗散了大量能量，从而提高了阻尼性能。有机小分子一般作为硫化剂、稳定剂、增塑剂等添加到聚合物中。左孔成[4]制备了丁腈橡胶/受阻酚AO-2246二元共混物，发现其阻尼机理是聚合物基体内耗、氢键效应以及非晶态小分子高阻尼特性共同作用的结果。当AO-2246含量低时，氢键效应贡献较大。当其含量超过临界值（氢键数量饱和值时）时，非晶态小分子的高阻尼能力逐渐占主导，而聚合物内耗决定了共混物的基本阻尼能力。ZhaoX.Y.等[5]通过丁腈橡胶/受阻酚AO-80制备了阻尼材

8、料。研究表明，受阻酚从结晶态转变成无定形态，在丁腈橡