丁腈橡胶和氢氧化铝对氯化丁基橡胶阻尼性能的影响

摘 要 通过对各阶复合损耗因子的测定 ,考察了加入耐油配合胶丁腈橡胶和阻燃剂氢氧化铝对氯化丁基 橡胶体系阻尼性能的影响 。试验结果表明 ,加入丁腈橡胶 ,阻尼体系在 70 Hz 、200 Hz 和 400 Hz 下的复合损耗 因子均下降 。加入氢氧化铝可改善体系的阻尼性能 ,随着氢氧化铝用量的增加 ,体系在上述频率下的复合损 耗因子有一定程度的提高 ,但在与橡胶的质量比达 4∶10 的用量时 ,体系的阻尼性能转而下降 。 关键词 阻尼材料 氯化丁基橡胶 丁腈橡胶 氢氧化铝 复合损耗因子 中图分类号 : TQ333. 6 TQ330. 38 + 7 文献标识码 :A
表 1 阻尼体系的基本配方
成分
质量份
氯化丁基 + 丁腈
PVC 碳黑 石墨 古马隆 氧化锌 硬脂酸 氧化镁 硫黄 A 促进剂 B 促进剂
100 30 30 30 10 5 1 0. 25 0. 5 1 1
表 2 氯化丁基/ 丁腈共混比例 ( w )
配方编号
氯化丁基 ¬丁腈
1
1 ¬1
2
2 ¬1
3
3 ¬1
6
10
0. 062
0. 083
0. 120
7
20
0. 070
0. 100
0. 130
8
30
0. 077
0. 110
0. 140
9
40
0. 087
0. 120
0. 160
10
50
0. 083
0. 110
0. 130
注 1) :相对于 100 份的氯化丁基/ 丁腈 (3 ¬1) 橡胶 。
1. 2 试样的制备 在开放式炼胶机上 ,首先塑炼氯化丁基橡胶 ,
Influence of Nitrile Rubber and Al( O H) 3 on Damping Property of Chlorinated Butyl Rubber
J i n Haibao (Luoyang Ship Material Research Institute ,Luoyang 471039 ,China)
4
4 ¬1
5
5 ¬1
在 3 号配方中加入不同量的氢氧化铝阻燃 剂 ,考察氢氧化铝对阻尼体系性能的影响 ,加入氢 氧化铝所组成的配方见表 3 。
表 3 含氢氧化铝的阻尼体系配方1) (质量份)
配方编号 氯化丁基/ 丁腈 (3 ¬1) 氢氧化铝
6
100
10
7
100
20
8
100
30
9
100
40
10
100
目前 ,粘弹性阻尼材料仍以橡胶型基料为主 , 其中丁基橡胶由于单体分子中含有两个甲基 ,弹 性滞后较大 ,有明显的阻尼作用 ,是常选用的胶 种 。但是由于丁基橡胶的饱和度很高 ,导致其加 工性能和粘接性能均较差 ,给实际应用带来困难 。 工程上常用丁基橡胶的改性胶种 ,即氯化丁基橡 胶或溴化丁基橡胶代替丁基橡胶制作阻尼材料 。 丁基橡胶经氯化或溴化后 ,分子的极性提高 ,因而 其加工性能和粘接性能均有所改善 。
1
1 ¬1
0. 025
0. 023
0. 027
2
2 ¬1
0. 049
0. 063
0. 085
3
3 ¬1
0. 061
0. 081
0. 110
4
4 ¬1
0. 071
0. 095
0. 130
5
5 ¬1
0. 077
0. 104
0. 150
表 5 氢氧化铝用量对复合损耗因子的影响
试样 氢氧化铝
η1
η2
η3
编号 质量份1) f = 70 Hz f = 200 Hz f = 400 Hz
37. 27
35. 23
35. 30
2. 04
123. 07 117. 06 121. 51
1. 56
35. 87
35. 40
36. 67
1. 27
124. 85 119. 71 117. 10
7. 75
36. 30
35. 93
35. 97
0. 37
注 :1) K1/ 3 、K2/ 3 、K3/ 3 为因素 A 、B 、C、D 的水平值分别为 1 、2 、3 时的测试平均值 。
3 结论
(1) 在以氯化丁基橡胶为基料的阻尼材料中 , 加入配合胶丁腈橡胶会使各阶复合损耗因子下 降。
(2) 氢氧化铝可改善氯化丁基/ 丁腈橡胶体系 的阻尼性能 ,随着氢氧化铝用量的增加 ,体系的复 合损耗因子有一定程度的提高 ,但氢氧化铝的用 量不宜超过 40 %。
(上接第 3 页)
表 7 正交试验结果分析1)
次 ,氯化丁基橡胶的阻尼作用已经下降到与丁腈 胶相当的程度 ,因此曲线在 50 %处出现汇合 。
由表 5 和图 2 发现 ,氢氧化铝可改善硫化胶 的阻尼性能 。随着氢氧化铝用量增加 ,复合损耗 因子有一定程度的提高 ,但用量超过 40 %后 ,阻 尼作用反而下降 ,和丁腈胶的影响类似 ,也是频率 越高 ,影响越大 ,而且 ,在 3 种频率状态下 ,复合损 耗因子曲线的拐点全在氢氧化铝用量的 40 %处 。
3 结论
(1) 对铁水进行孕育处理和过热保温能改善 高硅铸铁的致密性和力学性能 ,若与 Cu 、V 合金 化综合考虑 , 获得优良力学性能的配比是 : w
(RE2Ca2Ba) = 0. 2 %～0. 3 %孕育 , w ( Cu) = 4 % ～6 % , w ( V ) = 0. 1 % ～ 0. 2 % , 铁 水 过 热 至 1500 ℃,保温时间为 30～60min 。
1 试验
1. 1 试样配方设计 为了考察配合胶丁腈橡胶对体系阻尼性能的
影响 ,保持体系基本配方中的其它成分用量不变 , 仅改变氯化丁基橡胶与丁腈橡胶的共混比例 。阻
·14 ·
材 料 开 发 与 应 用 2001 年 12 月
尼体系的基本配方见表 1 ,氯化丁基/ 丁腈橡胶基 料的共混比例见表 2 。
拉伸强度3
K3/ 3
极差
K1/ 3
K2/ 3
K3/ 3
极差
130. 80 118. 45 112. 40 18. 40
35. 57
35. 40
36. 97
1. 57
110. 77 126. 41 124. 55 15. 64
2 试验结果与讨论
在 f = 70 Hz 、f = 200 Hz 、f = 400 Hz 3 个频率 下测得试样的复合损耗因子 η,结果见表 4 、5 。 丁腈橡胶和氢氧化铝对体系阻尼性能的影响趋势
见图 1 ,图 2 。 表 4 丁腈橡胶用量对复合损耗因子的影响
试样 氯化丁基/
η1
η2
η3
编号 丁腈 ( w ) f = 70 Hz f = 200 Hz f = 400 Hz
50
注 1) :其它成分同表 1 。
专用模具直接硫化上 2mm 厚的混炼胶 (硫化条件 155 ℃,20min ,10MPa) ,制得测试阻尼性能的复合 钢条试样 。试样编号与试样的配方编号相同 。 1. 3 阻尼性能的测定
阻尼性能用复合损耗因子表征 。复合损耗因 子采用悬臂梁法 (3dB 法) 测定 。测试是在室温下 进行的 。考察一阶 、二阶 、三阶复合损耗因子 。
第 16 卷第 6 期 材 料 开 发 与 应 用 2001 年 12 月 文章编号 :100321545 (2001) 0620004203
丁腈橡胶和氢氧化铝对氯化丁基橡胶 阻尼性能的影响
靳海葆 (洛阳船舶材料研究所 洛阳 471039)
图 1 丁腈橡胶用量和损耗因子的关系
第 16 卷第 6 期 靳海葆 :丁腈橡胶和氢氧化铝对氯化丁基橡胶阻尼性能的影响
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图 2 氢氧化铝用量和损耗因子的关系
从表 4 和图 1 可以看出 ,在氯化丁基橡胶中 加入丁腈胶之后 ,随着丁腈胶用量的增加 ,系统的 复合损耗因子明显下降 ,频率越高 ,下降的幅度也 越大 ,各阶曲线几乎在丁腈胶用量 50 %处汇合在 一起 。这是因为氯化丁基橡胶的内耗比丁腈橡胶 的大 ,因此随着氯化丁基橡胶相对含量的降低 ,系 统的复合损耗因子下降 。当氯化丁基橡胶和丁腈 橡胶用量为 1∶1 时 ,两种橡胶的作用已分不出主
由 表 7 可 知 , A1B2D1C1 的 强 度 最 佳 , B2A2C2D2 的硬度最佳 ,即孕育处理是影响强度的 主要因素 ,铜合金化是影响硬度的主要因素 。综 合考虑强度和硬度的影响 ,选用 w ( RE2Ca2Ba) = 0. 2 %～0. 3 %孕育 , w (Cu) = 4 %～6 % , w (V) = 0. 1 %～0. 2 % ,铁水过热至 1500 ℃,保温时间为 30～60min ,可以获得强度和硬度的良好配合 。
在实际应用中经常会遇到油污 ,为了提高氯 化丁基类阻尼材料的耐油性和阻燃性 ,使其适用
收稿日期 :2001207230
于有油污的场合 ,可选用耐油性好的丁腈橡胶作 为配合胶 ,选用氢氧化铝作为阻燃剂和抑烟剂来 满足要求 。但它们对阻尼体系的影响如何 ,是一 个需考虑的问题 。本文旨在考察不同用量的丁腈 橡胶和不同用量的氢氧化铝对氯化丁基阻尼体系 阻尼性能的影响 ,为确定氯化丁基橡胶阻尼材料 的最佳配方提供依据 。
Abstract Influence of nitrile rubber oil resistant compound and Al (OH) 3 flame retardant on damping property of chlorinated butyl rubber base system is investigated by determination of complex loss factor under different fre2 quences. The result indicates t hat t he complex loss factor of t he system decreases under 70 Hz ,200 Hz and 400 Hz as t he amount of nitrile rubber increasing. Al (OH) 3 may improves t he damping property of t he system and wit h t he amount of Al (OH) 3 increasing t he complex loss factor under above mentioned frequences increases to a certain ex2 tent ,reaches t he maximum at mass ratio 4 ¬10 of Al (OH) 3 :rubber and t hen decreases. keywords Damping material Chlorinated butyl rubber Nitrile rubber Aluminum hydrate Complex loss factor