新型水性阻尼涂料在汽车领域中的应用

新型水性阻尼涂料在汽车领域中的应用

随着社会经济的发展，噪声污染逐渐引起人们的关注，已与空气污染和水污染并列成为世界三大主要污染之一。汽车作为现代人的常用代步工具，目前的产销量和保有量都在快速增加，并且人们对汽车车内噪声的控制关注的越来越多。车内噪声的控制水平已逐渐成为衡量汽车安全舒适质量的重要标志之一[1]。汽车上存在着多种振动源，长期的振动和噪声会造成严重的危害，如引起结构破坏；影响仪器、仪表的正常工作；影响驾乘人员的舒适性，易造成驾驶员疲劳等。当前用于改善汽车减振降噪的方法主要有3种：1）汽车的车身结构设计，在进行结构设计时为削弱车身共振对车内噪声的贡献，应使整个车身结构模态的固有频率避开外界产生的激励频率；2）采用密封技术提高整个车身的密封性，避免外部噪音直接通过缝隙传递到乘驾室内；3）在车内外使用一些隔音和吸音的阻尼材料用于降低噪声。本文着重介绍第3种汽车减振降噪的技术，即使用阻尼材料实现汽车内外部的减振降噪。阻尼技术是利用高分子材料的黏弹性将振动能转化为热能耗散掉，从而有效地降低结构振动和噪声，实现对汽车舒适性的主动控制[2]。阻尼材料在车体内外部均可使用，用于车辆内部时可降低车辆发动机产生的振动并减小噪音，

用于汽车外部如车辆底盘、挡泥板等部位时，可有效吸收行驶过程中碎石及沙粒撞击产生的能量，防止汽车的损坏和腐蚀并起到减振降噪的作用。1 阻尼涂料减振降噪机理及分类1.1 阻尼涂料减振降噪机理阻尼涂料是一类由特定功能高分子材料和填料构成的可有效抑制振动和噪声的特种功能涂料。这种材料可使用在各种异型结构表面和平整基体表面，施工方式是喷涂或人工刮涂。此类涂料利用高聚物的黏弹性，通过分子链段运动产生的内摩擦将部分外场作用如机械振动、声振动产生的能量转化为热能耗散掉(即发生所谓力学损耗)，从而达到减振降噪的目的[3]。阻尼机理是：在交变应力的作用下，高分子材料因其特有的黏弹性使其形变滞后于应力的变化，部分的功(机械能)以热或其他形式消耗掉，通过产生力学损耗起到阻尼作用[4]。1.2 阻尼涂料分类阻尼涂料是一种已经被广泛应用于减振降噪工程的高分子阻尼材料，一般来说阻尼涂料按分散介质来分可分为溶剂性阻尼涂料和水性阻尼涂料。早期的溶剂性阻尼涂料主要为沥青类阻尼材料，这种材料的阻尼性能低且含有大量有机溶剂，有机物挥发较多，容易污染环境，已经基本淘汰[5]。水性阻尼涂料所用的基料是水性乳液、分散介质是水，与溶剂性阻尼涂料相比，具有绿色、环保、施工安全等优点；与阻尼胶板相比可在设备或设施的表面直接进行喷涂，具有施工方便、黏结强度高等优点；

是未来阻尼涂料发展的主流[6]。目前市场上应用的阻尼涂料多为环保型的水性阻尼涂料和无溶剂阻尼涂料，本文主要以青岛爱尔家佳新材料股份有限公司生产的用于汽车领域的新型水性阻尼涂料（Air++3201水性底盘防腐阻尼涂料、Air++3202车内用水性阻尼涂料、Air++3103高温域水性阻尼涂料）为例，对水性阻尼涂料的性能特点进行阐述。2 新型汽车用水性阻尼涂料介绍2.1 Air++3201水性底盘防腐阻尼涂料该产品是以水性高分子弹性树脂为主，配合多种核壳结构的阻尼树脂、补强材料、防腐材料制成的一种新型环保防护涂料。该产品具有优异的阻尼性能、防腐性能、附着力强、抗石击、安全环保等优点，具有广阔的应用前景。主要用于汽车底盘、客车行李箱、发动机舱、轿车后备箱、特种车辆、集装箱的外部结构减振降噪和表面防护。Air++3201水性底盘防腐阻尼涂料性能指标见表1.目前该产品已成功应用于苏州吉姆西客车制造有限公司生产的纯电动汽车上。纯电动汽车在生产制造过程中首先要考虑的就是让整个车身轻量化，从而提高车辆行驶里程。我公司研发的Air++3201水性底盘防腐阻尼涂料完全符合该车型的条件，在具有优异的抗石击、减振降噪性能的前提下，不会太多地增加车身质量。轻量化的车身、良好的驾乘环境成为该车的一大卖点。2.2

Air++3202车内用水性阻尼涂料Air++3202车内用水性

阻尼涂料是以水性高分子核壳丙烯酸树脂为主，配合多种功能填料、补强材料制成的一种新型环保阻尼涂料。该涂料除具备优异的减振降噪性能外，更具安全环保性能，是传统阻尼材料的理想替代材料。主要用于汽车车身、客车行李箱、轿车后备箱等内部结构的减振降噪。Air++3202车内用水性阻尼涂料性能指标见表2。2.3 Air++3103高温域水性阻尼涂料针对某些特殊设备，如大型高温铸造设备、汽车发动机，正常工作时外壳温度为70~110 ℃，需要水性阻尼涂料在如此高的温域范围内既能够起到阻尼减振效果，又必须具有良好的散热性能，否则将加重冷却系统的工作负担，导致严重的不良后果。目前，国内外的水性阻尼涂料主要应用于常温域，也没有散热方面的严格要求。为解决该问题我公司开发了高温域水性阻尼涂料。

Air++3103高温域水性阻尼涂料性能见表3。由表3可以看出：Air++3103高温域水性阻尼涂料在-10～80 ℃范围内具有非常好的阻尼性能，复合损耗因数η在0.037～

0.173之间，最大值出现在40 ℃时，可以达到0.173，在80 ℃的高温环境下依然可以达到0.047，因此可在高温环境下使用，并对低频振动及噪声具有非常好的治理效果。3 结语随着汽车工业的快速发展，必然对汽车的减振降噪提出更高的要求，从而对阻尼涂料的阻尼性能及其它性能提出更高的要求，这需要广大阻尼涂料科研工作者不断开拓

创新，不断研制出在宽频带范围内具有良好的阻尼隔声性能，物理机械性能长时期稳定可靠，贮存性能稳定，施工方便且安全环保的新型水性阻尼材料。