硅橡胶阻尼材料

硅橡胶阻尼材料

专业：11高分子

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学号：C********

一．硅橡胶特点

硅橡胶是以—Si—O—Si—为主链，通过硅原子与有机基团组成侧链的高分子弹性体。侧基为有机基团。因其键角大、取向自由度大，柔顺性好，所以具有卓越的耐低温性能；因其键能大（422.5kJ／mol），所以耐高温性能好［1］。其玻璃化转变温度较低（-70~-140℃），室温附近其性能变化小，而硅氧键的结构使其在较宽的温度范围（-50~200℃）内力学性能较稳定

二．硅橡胶阻尼材料

1.阻尼材料

将固体机械振动能转变为热能而耗散的材料，主要用于振动和噪声控制。材料的阻尼性能可根据它耗散振动能的能力来衡量，评价阻尼大小的标准是阻尼系数。导弹、运载火箭和飞机在飞行时，由于发动机工作和气动噪声等原因，会引起严重的宽频带随机振动和噪声环境，还会激发结构和电子控制仪器系统众多的共振峰，使结构出现疲劳失效和动态失稳，使电子控制仪器精度降低以至发生故障。统计数字表明，火箭的地面和飞行试验故障约有三分之一与振动有关，而结构材料的阻尼性能不佳是造成这类故障的一个重要原因。为了提高结构的阻尼性能，可将结构材料和阻尼材料组合成复合材料，即由结构材料承受应力，阻尼材料产生阻尼作用，以达到控制振动和降低噪声的目的

2.高分子材料的阻尼原理

高聚物在交变应力的作用下，由于其特有的粘弹性，形变的变化落后于应力的变化，发生滞后现象，有一部分功以热或其他形式消耗掉。这样就形成阻尼。在玻璃化温度以下，高聚物在外力作用下的形变主要是由键长、键角的改变引起的小形变，即弹性形变，速度很快几乎完全跟得上应力的变化，因此阻尼小；在高弹态时，由于链段运动比较自由，内耗也小。在玻璃化转变区域向高弹态过渡时，当应力以适中的频率作用于高聚物，由于链段开始运动，而体系的粘度还很大，链段受到的摩擦阻力比较大，形变落后与应力变化，阻尼较大。通用型阻尼材料要求至少有60~80℃这样宽广的玻璃化转变温度，为了加宽玻璃化转变温度范围，可以在高聚物的侧链上引入大体积的苯基，或用阻尼系数高的聚合物作为基材，和另一种玻璃化温度与之相差几十度的聚合物共混、共聚，来达到扩大阻尼温度区域及满足其他需求的目的。

3.硅橡胶阻尼材料合成

（1）过程：将低苯基硅橡胶生胶置于双辊炼胶机上，包辊后同时加入阻尼剂（阻尼剂DA-1，DA-2，DA-3联用）和炭黑，再加入硫化剂双“2，5”（CP，江苏太仓化工厂），薄膜出片。胶料在压力成型机上进行一段硫化，在烘箱中进行二段硫化。

（2）工艺流程图

4.硅橡胶阻尼材料分类

（1）填充硅橡胶阻尼材料

这是制备阻尼硅橡胶最常用的方法，通常以具有阻尼效应的片状填料如云母、石墨、蛭石等与白炭黑并用作为硅橡胶的填料，白炭黑主要起增强作用，同时硅橡胶与其他高分子材料并用可得到较好的阻尼效果，对填料云母作为填料可获得较好的阻尼性能。

（2）聚硅氧烷-丁基橡胶阻尼材料

丁基橡胶硫化胶玻璃化温度为-70℃，阻尼区较窄，在低温区具有较好的阻尼性能，具有低透气性和高减震性，对热、臭氧和化学样品有良好的抗耐性。与硅橡胶并用，由于硅橡胶的玻璃化温度也较低，为-120℃，故在低温区的阻尼性能较好。对丁基橡胶和某些树脂组成的共混体系混溶性较好，且共混体系Tg与树脂用量之间存在定量关系，通过配方调整得到一系列阻尼温度范围宽，阻尼值高，而且阻尼性能稳定的阻尼材料。

（3）硅橡胶-丙烯酸酯阻尼材料

聚丙烯酸酯的力学性能和阻尼性能俱佳，与硅橡胶共混、接枝共聚或形成IPN结构，可拓宽聚丙烯酸酯的阻尼温域，提高硅橡胶的阻尼值和力学性能，获

得一种性能优异的阻尼材料。

（4）聚硅氧烷-三元乙丙橡胶阻尼材料

（5）聚硅氧烷-聚氨酯阻尼材料

聚氨酯具有良好的耐磨性、耐油性、耐臭氧性，机械强度较高，可弥补硅橡胶不耐磨、力学强度低的缺点，是最早作为阻尼材料应用的高分子材料。一般是将聚氨酯和环氧树脂、甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯等形成IPN结构，由于二者溶解度参数相差较小，具有部分相容性，阻尼性能好。

三．工程应用

卫星在与运载火箭分离工程中会产生剧烈的冲击与振动，在陀螺系统中设计安装高阻尼硅橡胶减振器，可以使动调陀螺仪及陀螺系统免受剧烈机械振动的影响。

参考文献

[1] 孙全吉等高阻尼硅橡胶的制备有机硅材料2005.8

[2] 满忠标等硅橡胶阻尼材料研究进展世界橡胶工业Jan.2013 V ol.40

No.1:15~19

[3] 熊美，唐宏亮高阻尼硅橡胶材料的工程应用新技术新工艺*热加工工艺技术与材料研究2010年第6期