橡胶阻尼材料研究进展

中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2014）02-0029-01

摘要：在本文中，对近些年来的对橡胶阻尼材料的研究进了简单的介绍。经过大量经验得知，对于橡胶阻尼材料进行设计的主要原则是：尽量使有效阻尼温度的范围增大，增大其损耗模量以及滞后损失，减小其储存模量。为了对橡胶阻尼材料的减震性能进行提高，目前采用最广泛的方法是：材料结构改进、橡胶接枝和嵌段共聚以及橡胶与橡胶、纤维、塑料共混。

关键词：橡胶 阻尼材料 研究进展

前言：

机械在运转时会产生污染环境的震动以及噪声，同时这些危害的产生对于机械加工的密度以及精度也都会有影响，从而造成机械的使用寿命会缩短，机械结构会因疲劳而发生损坏。为了使这个问题得到解决，国内外的研究人员一直致力于增大机械系统或结构的能量损耗的研究。新的技术以及新的材料在阻尼减震的研究中不断被引用，由于高分子阻尼减震材料具有优异的性能而不断的在阻尼减震中得到应用。对于此种材料的应用，既可以有效的减低机械震动以及噪音，并且使机械产品的质量得到了保证。在汽车工业中，对于减震橡胶材料的使用，使得汽车的舒适性、安全性以及其稳定性都得到了大幅的提高。在本文中对橡胶阻尼材料以丙烯酸酯橡胶、聚氨酯为例的研究进展进行了简单的介绍。

一、橡胶材料的阻尼机理简介

橡胶材料之所以能够产生阻尼作用，这是由于其滞后现象。当橡胶出现拉伸-回缩这一循环变化时，会产生链段间的内摩擦阻力，为了要克服这种阻力就会产生内耗。

当橡胶处于玻璃态时其分子链段的运动能力几乎为零，模量很高，不能完成机械能转变成热能的耗散，能量的贮存形式是位能；分子链段的运动能力较高时，橡胶是处于高弹态，但是这个阶段对于机械能的吸收的能力是有限的，所以我们需要对一种转变区域进行确定，即在这个区域里，橡胶材料的模量较低，损耗因子较高，这样只要振动频率在要求范围内，分子基团间就能进行相互耦合，从而耗散振动能量。

此外，大量的专家学者定量研究了橡胶材料的阻尼机理。其中包括：阻尼性能与分子结构的定量关系研究、互穿聚合物网络的协同效应等等。有学者指出，在聚合物中，分子基团对于阻尼特性的增强的原因不仅仅在于其分子结构，还包括此分子的位置，基团贡献分子理论便诞生了。

二、橡胶阻尼材料

1、丙烯酸酯橡胶

经相关实验数据表明，丙烯酸酯橡胶阻尼材料的阻尼性在温度为室温时较为优越，与此同时，其力学性能、物理性能以及黏接性能等比较突出，所以在常温时减震吸音应用此材料的概率较大。但是由于丙烯酸酯橡胶的有效阻尼功能区较为狭窄，所以需要对其进行改性从而使其应用更加广泛。

（1）丙烯酸酯单体和苯乙烯单体进行乳液聚合

将乳液聚合物共混后制得丙烯酸酯阻尼橡胶，它的阻尼性能良好。实验结果表明，对于具有优良的阻尼性能材料的研制，可以通过将具有梯度玻璃化转变温度的乳液聚合物共混。

（2）增加丁基丙烯酸酯用量

在对丁基丙烯酸酯 - 丙烯腈共聚物进行其阻尼性能的研究时，当增加丁基丙烯酸酯用量时，其损耗因子也会相应的增加，有学者根据自己的实验表示，此共聚物拥有较宽的阻尼温域，且其损耗因子可以限制在1176～1180之间，并且当增加乙烯基乙酸酯的含量时其损耗因子也会相应的增加。

（3）丙烯酸酯橡胶与硅胶的共混

此方法下制备的有机硅/丙烯酸酯复合橡胶其使用频率、温度范围以及阻尼温域都比较宽，在测试中，当振动频率为1Hz时，损耗因子可以被控制在17～111。此材料的最大优点在于阻尼温域的宽窄以及损耗因子的大小可以根据实际需要进行调整。

（4）丙烯酸酯共聚物乳液

某学者证明，当用丙烯酰胺系列高分子乳化剂、常用的低分子乳化剂及其复配体系对、丙烯酸酯共聚物乳液进行制备时，其损耗峰高，并且其损耗峰为双峰。

2、聚氨酯

聚氨酯材料的分子结构中氢键的主梁非常庞大，其微观结构表现为相互分离，其损耗因子的值较高，适用于需要消声、 减震的机械环境。但当聚氨酯阻尼材料成分比较单一时，其阻尼温域较窄，。璃化转变温度单一，所以对于聚氨酯材料的应用多是与其他材料进行互穿聚合物的合成后应用的。

（1）液化聚醚氨酯和含少量苯基的聚二甲基硅氧烷的合成

根据研究结果，当聚硅氧烷与聚氨酯的质量比达到1：9时，其合成的互穿聚合物网络弹性体材料的拉伸强度可高达41157MPa，其伸长率科高达376%。该合成材料的阻尼性能良好。

（2）聚氨酯 / 乙烯基树脂

某学者为了研究对聚氨酯 / 乙烯基树脂产生影响的因素，采用动态力学性能分析法对其进行了研究。在研究中发现， 乙烯基酯树脂共聚单体对丙烯酸酯类单体进行引入，使得以苯乙烯为共聚单体的聚氨酯 / 乙烯基树脂互穿聚合物网络材料的阻尼性能得到了改善。阻尼性能的优化依赖于酯基较长的体系，对于材料的阻尼温域的拓宽依赖于对两网络的相对聚合速率及组成比的调整。

（3）聚氨酯 / 苯并噁嗪互穿聚合物网络材料

此材料的合成通过对两步法的使用，将部分交联的聚氨酯和双酚 A 型苯并噁嗪进行了合成，通过动态力学性能分析，得出以下结论：当苯并噁嗪与聚氨酯的质量比为110：115时，该材料的温域较宽且在该温域下其阻尼性能最佳。

三、结束

对于橡胶阻尼材料的研究以及开发工作仍然需要不断进行，现阶段取得的成果已经非常显著，对于实际中存在的减震、增加机械寿命等等问题的解决做出了很大的贡献。一般来讲，阻尼材料的阻尼峰大多是单一的，但是在机械振动中，随着振动的频率和振幅增加，橡胶材料由于阻尼性能的原因其内部的生热问题难以得到解决，此时要求橡胶阻尼材料最好是多阻尼峰、宽阻尼温域的。另外，环境对于阻尼材料的性能也有一定程度的影响，今后的研制方向应该致力于导电、 导热等性能的多功能橡胶阻尼材料的研制。

参考文献：

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