一种基于高苯基硅橡胶的高强宽温高阻尼材料

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高阻尼硅橡胶的制备

高阻尼硅橡胶的制备孙全吉，范召东，米志安，王恒芝，苏正涛，王景鹤（北京航空材料研究院，北京100095）摘要：以低苯基硅橡胶、气相法白炭黑、自制阻尼剂为原料，制备了高阻尼硅橡胶，并测试了高阻尼硅橡胶的阻尼系数、损耗模量和储能模量。

结果表明，将阻尼剂D A -1和D A -2并用制备的高阻尼硅橡胶与日本生产的阻尼硅橡胶相比，阻尼峰向高温方向移动了约34࠷，峰值更高，阻尼峰加宽，在20~150࠷的范围内阻尼性能优异，适合大应力、大应变而生热高的苛刻环境中使用。

添加阻尼剂D A -3制备的阻尼硅橡胶在0~70࠷范围内阻尼性能优异。

关键词：阻尼剂，高阻尼硅橡胶，阻尼系数，白炭黑，苯基硅橡胶中图分类号：T Q 333.93文献标识码：B文章编号：1009-4369（2005）06-0013-03收稿日期：2005-08-22。

作者简介：孙全吉（1979—），男，硕士生，主要从事有机硅材料的合成及应用研究。

E -m a i l ：s u n 1250@t o m .c o m 。

硅橡胶是直链状的高摩尔质量的聚有机硅氧烷，其主链由S i O S i 键组成，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（422.5k J ／m o l），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。

传统的阻尼减振材料往往温度及频率范围较窄，不能适应飞行器启动时低频振动和工作时高频振动的宽频率范围，也难以兼顾北方寒冬及南方炎夏的宽工作温度；因此，航空领域常将硅橡胶作为阻尼材料的首选，尤其是在因大应力、大应变而产生高热量的情况下［2］。

但一般硅橡胶的阻尼系数（0.05~0.1）比较小，须进行改性，提高其阻尼性能，才能满足要求［3］。

目前，国内高阻尼硅橡胶的研究水平与国外水平相比差距较大。

苯基硅橡胶参数

苯基硅橡胶参数
苯基硅橡胶（PVMQ）是一种特殊的热塑性橡胶，具有优良的耐热、耐油、耐腐蚀和抗化学性能。

它可以用于制造低压密封件、薄膜和软
管等产品，广泛应用于汽车、航空航天、机械设备以及石油、化工等
工业领域。

苯基硅橡胶是一种双组分热硫化橡胶，主要由硅橡胶树脂和硫化
剂构成，具有优良的抗压强度和韧性，耐热极高，最高可达350℃。

它的外观质地柔软、灵活，热变形温度低而延性良好，高分子束度和收
缩率低，黏度稳定性好，工作性能优异，可以用于低压密封件的制造。

蒂式型的苯基硅橡胶具有良好的抗油性和耐腐蚀性，且对氧气及Ozone具有此处此处此处此处抗老化性能优异。

它可以用来制造薄膜和复合材料，可用于航空航天、家电、机械零件、石油化工等行业的密
封和表面涂层，以及发动机、机械零件、汽车和船用发动机引擎等部
件的密封。

苯基硅橡胶可以通过在加工操作中加入一定量的玻璃纤维或钛粉
使其力学性能得到改善，也可以加入防火剂，使其具有耐火性能。

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苯硅橡胶的物理和机械性能指标要求：热变形温度≤350℃；硬度
ShA≥60，耐压强度大于50MPa，耐拉强度大于15MPa，耐油温度
≥145℃，耐芳香烃性能优异，耐氧化剂和耐氯介质性能优异，耐化学
性能优异，对微生物、菌类抗菌性能优异，耐湿热性能强。

苯基硅橡胶的出现给我们带来了更多的可能。

它具有优异的抗热、抗油、抗腐蚀、抗氧化、抗芳香烃、中性耐磨、耐久及其性能稳定等
特点，应用范围广泛，因此得到了工业界的广泛应用。

硅橡胶阻尼材料

硅橡胶阻尼材料专业：11高分子姓名：***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。

苯基硅橡胶介绍及最新研究进展

苯基硅橡胶介绍及最新研究进展-特性：甲基乙烯基苯基硅橡胶（methyl vinyl Phenyl Polysiloxane rubber）简称苯基硅橡胶，苯基硅橡胶是指主链中含有苯基硅氧烷或甲基苯基硅氧烷链节的高分子量线型聚硅氧烷。

与填料、有机过氧化物硫化剂、加工助剂混配后，经加热硫化可成为弹性体，苯基硅橡胶除具有甲基乙烯基硅橡胶的压缩水久变形小，使用温度范围宽，耐老化、防震、防潮和优良的电气绝缘性能外，还具有卓越的耐低温、减震、耐烧蚀和耐辐照性能。

由于分子结构中引入了苯基，破坏了硅氧烷分子结构的规整性，降低了聚合物的结晶度，改善了耐寒性。

-分类：1.苯基含量在5～15％时（苯基与硅原子比）通称低苯基硅橡胶，此时，橡胶的硬化温度降到（-115℃），使它具有较好的耐低温性能，高阻尼等特点，在-100℃下仍具有柔曲弹力。

苯基硅橡胶PVMQ随着苯基含量的增加，分子链的刚性增大，其结晶温度反而上升。

2.苯基含量在15～25％时通称中苯基硅橡胶，耐烧蚀，具有耐燃特点3.苯基含量在30％以上时，通称高苯基硅橡胶，具有优良的耐辐射性能。

苯基硅橡胶应用在要求耐低温、耐烧蚀、耐高能辐射、隔热等场合。

拥有抗幅射性能（防中子辐射、如伽马射线），用于核电站、反应堆、放射性污水处理厂。

可以在苯基硅胶里加入铅粉（代铅的作用，减轻重量），制成硅级皮或者硅胶片放到衣服里，可以制成防护服，防辐射用途。

也可做成柔性的防辐射板，或者用硅胶泥堵住目标缝隙中苯基和高苯基硅橡胶由于加工困难．物理机械性能较差，生产和应用受到一定限制，中苯基硅橡胶具有卓越的耐寒性，一旦着火，可以自熄，高苯基硅橡胶具优异的耐辐照性能。

随着苯基含量的提高，分子刚性增大，耐辐照，耐燃性提高，但耐寒性下降由甲基苯基混合四环体与四甲基乙烯基环四硅氧烷在碱催化剂催化下共聚，经破坏催化剂和真空脱除低沸物后制得生胶，与白炭黑、有机过氧化物结构控制剂在炼胶机上混炼均匀后得混炼胶。

硅橡胶阻尼材料的国内外研究进展

硅橡胶阻尼材料的国内外研究进展王美豪;王一民;胡晓铜;赵秀英;卢咏来;张立群【摘要】综述了阻尼硅橡胶的研究进展,介绍了硅橡胶的阻尼机理和通过化学改性、物理共混、形成互穿网络提高硅橡胶阻尼性能的几类方法以及未来阻尼材料研究热点,并对阻尼硅橡胶的发展前景进行了展望.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2018(028)006【总页数】5页(P63-67)【关键词】硅橡胶;阻尼;改性【作者】王美豪;王一民;胡晓铜;赵秀英;卢咏来;张立群【作者单位】北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029;北京化工大学北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ333.93随着现代工业的发展,机械振动造成的危害日益严重，橡胶阻尼材料的应用可有效削减振动带来的噪声污染并延长设备的使用寿命[1]。

常用的阻尼橡胶有丁基橡胶体系和丁腈橡胶体系，随着工况环境温度上升，共振强度增大，其阻尼损耗因子急速降低，无法适应航空航天等宽频率范围和高低温交变的高精尖领域工况需求[2]。

为了拓宽阻尼材料的使用温度及频率范围，研究者们对硅橡胶阻尼材料投入了更多关注。

硅橡胶主链由Si—O—Si链节组成，侧链为有机基团，属于半无机半有机结构，既具有无机高分子的耐热性又具有有机高分子的柔顺性，与一般橡胶相比具有独特的耐高低温性。

硅橡胶玻璃化转变温度较低，在室温附近性能变化小，在较宽的温度范围内的力学性能稳定，弹性模量变化小，阻尼性能也比较稳定[3]。

硅橡胶品种繁多，有乙基、乙烯基、苯基等多种类别，可通过调整基团种类和含量，得到不同玻璃化转变温度的硅橡胶，进而调整硅橡胶的有效阻尼温域。

宽温域高阻尼减振复合材料的制备和研究

宽温域高阻尼减振复合材料的制备和研究阻尼材料已经广泛应用于交通工具、产业机械、建筑、家用电器、精密仪器和军事装备等领域的减振降噪。

聚合物是一类传统的阻尼材料,是利用其玻璃化转变区内的粘性阻尼部分,将吸收的机械能或声能部分地转变为热能耗散掉,从而达到减振、降噪的目的。

通常,高聚物的玻璃化转变温域窄,而高聚物的阻尼性能依赖于玻璃化温度,从而大大限制了高聚物阻尼材料的应用范围。

为了获得既具有较高损耗峰,又具有较宽有效阻尼温域的阻尼材料,减少阻尼材料对玻璃化温度的依赖性,本论文主要包括以下四个方面的研究内容:1.高性能有机杂化阻尼材料为了深入了解高分子材料与有机小分子功能添加剂之间形成的杂化材料的阻尼机理,本文以氯化聚乙烯（CPE）为基体材料,并选择了两种化学结构相似的功能小分子添加剂2,2-甲撑双-（4-乙基-6-叔丁基苯酚）（EBP）和2,2-甲撑双-（4-甲基-6-环己基苯酚）（ZKF）,通过热压淬火成型分别制得了CPE/EBP和CPE/ZKF杂化材料。

对CPE/EBP杂化材料DSC研究结果发现,CPE和EBP之间是不相容的,在DSC 曲线上的20～40℃温域内出现了一个新的玻璃化转变区域,但是EBP除了在-10～0℃温域内有玻璃化转变外,EBP在其他温域并没有出现玻璃化转变。

因此,CPE和EBP之间内部作用机理并不同于传统意义上不同组分共混时产生的相分离机理。

FTIR研究结果发现,EBP分子上的-OH与CPE分子链上的Cl之间形成的分子间氢键作用而大量聚集,富集成相,并且在淬火处理时被固定下来,产生了相分离,在tanδ-T曲线上表现为两个分离的损耗峰,拓宽了材料的有效阻尼温域。

而通过DSC和DMA研究发现,CPE和ZKF之间是相容的,在tanδ-T曲线上只有一个损耗峰,并随着ZKF含量的增加,CPE/ZKF杂化材料的损耗峰大幅度提高,并且损耗峰的位置移向高温方向;FTIR研究发现,一个ZKF分子上的两个-OH与不同CPE大分子链之间同时形成了两个氢键,称为“桥式”氢键作用。

聚氨酯材料阻尼改性方法与影响因素

聚氨酯材料阻尼改性方法与影响因素李明俊;王云英;徐泳文;武化民【摘要】以"耐磨橡胶"著称的聚氨酯具有优异的弹性、抗摩擦性、高强度以及耐油性等优点,但是作为研究最早的阻尼材料之一,由于一般聚氨酯的有效阻尼温域较窄,因而在实际应用中不能充分发挥其阻尼作用而受到限制.针对这一问题,该文主要综述了聚氨酯材料阻尼改性方法:添加有机小分子、共混改性以及共聚改性,并且介绍了聚氨酯的软硬段结构及填料对其阻尼性能的影响,最后展望了聚氨酯阻尼材料的发展趋势.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2010(027)007【总页数】4页(P29-32)【关键词】聚氨酯;改性方法;阻尼性能【作者】李明俊;王云英;徐泳文;武化民【作者单位】南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063;南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063;南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063;南昌航空大学,环境与化学工程学院,江西,南昌,330063【正文语种】中文【中图分类】TQ316.6;TQ323.8聚氨酯(PU)是国内外研究较多且具有实用价值的高分子阻尼材料。

PU是一种重要的嵌段共聚物,由于大量极性基团的存在,PU分子内和分子间可形成氢键,软段和硬段可形成微相区并产生微观相分离,即使是线性PU也可通过氢键形成物理交联。

这些结构特点使得PU具有高强度、耐磨耗、抗撕裂、绕曲性能好、耐油等优点。

另外,PU具有较高的阻尼损耗因子,可以通过调节软硬链段的比例来获得在宽温度范围内的高性能的阻尼材料[1-2]。

但是对于聚氨酯阻尼材料来说,Tg(玻璃化转变温度)比较窄,有效的温度区域只有20～30℃。

因此,聚氨酯只能在某个温度范围内对各种频率振动起到良好的阻尼效果,而实际情况是许多产生振动噪声的系统自身温度随着外界条件的变化在不断变化,只有Tg达到60～80℃时才能满足阻尼要求。

硅橡胶阻尼材料的研究进展

硅橡胶阻尼材料的研究进展王明毫;朱金华;卢世杰;迟雷鹏【摘要】综述了近年来硅橡胶阻尼材料的研究进展,介绍了硅橡胶的结构和阻尼机理,概述了提升硅橡胶阻尼性能的手段:改变硅橡胶分子链结构使链段运动受阻;将阻尼橡胶与硅橡胶共混以拓宽阻尼温域;形成互穿网络提高相容性;添加不同功能的阻尼剂改善阻尼效果,并对硅橡胶阻尼材料在不同领域的应用进行了展望.【期刊名称】《弹性体》【年(卷),期】2018(028)005【总页数】5页(P73-77)【关键词】硅橡胶;阻尼材料;研究进展【作者】王明毫;朱金华;卢世杰;迟雷鹏【作者单位】海军工程大学基础部,湖北武汉 430033;海军工程大学基础部,湖北武汉 430033;海军工程大学基础部,湖北武汉 430033;海军工程大学基础部,湖北武汉 430033【正文语种】中文【中图分类】TQ333.93机械设备在运行时产生的振动和噪声会影响其正常工作，严重时会缩短使用寿命甚至危及使用的安全性[1-2]。

人们常常使用阻尼材料来减少振动和噪声产生的危害。

高聚物阻尼材料是目前被广泛应用的减振降噪材料，而其中以硅橡胶为基体的阻尼材料由于具有良好的耐高温、耐低温性和优异的耐老化性能而日益受到人们的关注[3-4]。

硅橡胶是开链的聚硅氧烷，其主链由Si—O—Si链节组成，侧基为有机基团。

因主链键能较大(422.5 kJ/mol)，所以有优异的耐高温性能；又因其主链取向自由度大且有较好的柔顺性，所以硅橡胶的耐低温性能尤为卓越[5]。

由于硅橡胶有较低的玻璃化转变温度(-70～-140 ℃)，因此在室温附近性能比较稳定，而主链的硅氧键结构使其在较宽温域内力学性能稳定，因此，硅橡胶与其它高分子材料相比具有更宽的环境适应性。

但是硅橡胶的阻尼性能不佳，通常阻尼系数仅有0.05～0.1。

除此之外，硅橡胶的玻璃化转变温度也比较低，这些因素限制了硅橡胶阻尼材料的应用范围[6]。

为了拓宽硅橡胶阻尼材料的应用范围，必须对其进行改性以提高其阻尼性能[7]。

耐压耐磨抗老化三元乙丙合成橡胶及制备方法

种基于高苯基硅橡胶的高强宽温高阻尼材８７．７～９６．２，过氧化
Ｏ～８．７，丙烯酸酯类０～
料” ，涉及的基于高苯基硅橡胶的高强宽温高阻尼材料配方为：高苯基硅橡胶
硫化剂阻尼剂１．８－１．９，云母片
由泰州市新晨体育设施材料有限公司申请的
专利（公开号ＣＮ１０１９８５５０３Ａ，公开日期
０６） “ 一种具有抗菌防霉性能的工程橡胶材料及其制备工艺” ，涉及的工程橡胶材料配方为：三元乙
丙橡胶２５０，炭黑Ｎ５５０１４０～１６０，炭黑Ｎ３３０１０～ｌ５，硬脂酸２．５～３．５，６５～７５，氧化锌
优于白炭黑，可以明显改善ＮＲ的耐热氧老化性
一
种基于高苯基硅橡胶的高强宽温高阻尼材料
文献标志码：Ｄ
能，同时降低生热。
（本刊编辑部赵敏）
中图分类号：ＴＱ３３３．９３
由航天材料及工艺研究所申请的专利（公开
由深圳市金缙业科技有限公司申请的专利
（公开号ＣＮ１０１９８２４９８Ａ，公开日期２０１１一Ｏ３ —
０２） “ 无卤阻燃聚碳酸酯与橡胶改性接枝共聚物合
０～１．９，甲基丙烯酸甲酯共聚物