氯化丁基橡胶阻尼材料动态力学性能的影响因素研究

[ 6] 何曼君, 陈维孝, 董西侠. 高分子 物理 [ M ]. 上海: 复旦大学出版社, 2000.
[责任编辑: 朱 胤 ]
收稿日期: 2008201214
Study on the affact ing factor s of dynam ic m echan ica l p roper ty of CIIR dam p ing m ater ia l
SUN Zh i2yong1, MA W ei2dong1, ZHANG Kun1, SUN Guo2hua1, MA Li2hua1, DU W en2ze2 ( 1. CNGC Institute 53, Jinan 250031, Ch ina; 2. M ilitary Representative
2. 2 高耐磨炉黑用量对材料动态力学性能的 影响
高耐磨炉黑用量对材料动态力学性能的影 响结果如表 2、图 2所示。
表 2 高耐磨炉黑用量对材料动态力 学性能的影响
高耐磨炉黑 损耗因子 tgD 损耗因子 tgD 损耗因子 tgD
用量 /份 峰值温度 /e
峰值
( 20e )
0
- 49. 7
1. 111
增粘树脂 类型
损耗因子 tgD 峰值温度 /e
损耗因子 tgD峰值
损耗因子 tgD( 20e )
无增粘树脂 1#增粘树脂 2#增粘树脂 3#增粘树脂
- 49. 7 - 20. 9 - 20. 5 - 7. 7
1. 111 0. 851 0. 985 0. 997
0. 210 0. 423 0. 393 0. 711
由表 3可见, 在所研究的频率范围内, 测试 频率由 3. 33 H z到 1. 66 H z逐渐减小, 损耗因 子峰值温度逐渐降低, 损耗因子峰值逐渐减小; 这是因为频率越低, 高分子的链段运动越能跟 得上外力的变化, 因而内耗越小, 即损耗因子峰 值越低 [ 6] 。
3结 论
( 1) 增粘树脂对材料动态力学性能具有显 著的影响, 通过加入增粘树脂, 不但可以调节阻 尼材料的有效阻尼温域范围, 还可以增加在相 对高温区的阻尼效能; 不同增粘树脂对材料阻
第 36卷第 1期 2009年 1月
世界橡胶工业 W orld Rubber Industry
Vo.l 36 No. 1: 18~ 20 Jan. 2009
理论研究
氯化丁基橡胶阻尼材料动态 力学性能的影响因素研究
孙志勇 1, 马卫东 1, 张 鲲 1, 孙国华 1, 马丽华1, 杜文泽 2
( 1. 中国兵器工业集团 第五三研究所, 山东 济南 250031; 2. 总装备部 装甲兵驻济南地区军事代表室, 山东 济南 250031)
测试频率对材料动态力学性能的影响结果 如表 3所示。
表 3 测试频率对材料动态力学性 能的影响
频率 /H z
损耗因子 tgD 峰值温度 /e
损耗因子 tgD峰值
3. 33
- 22. 6
1. 201
2. 5
- 24. 7
1. 187
2பைடு நூலகம் 0
- 26. 6
1. 177
1. 66
- 27. 9
1. 168
[ 4] 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 [ J]. 材 料 开 发 与 应 用, 2001, 16 ( 6): 13215.
[ 5] 晏才圣, 罗权 焜. 影 响 IIR /C IIR 共混硫化 胶动态 力学性 能 的因 素 [ J]. 橡 胶 工业, 2003, 50 ( 6 ): 3252328.
尼性能具有不同的影响, 其中 3#增粘树脂与橡 胶主体材料的相容性最好, 对本材料阻尼温域 拓宽效果最大。
( 2) 随着高耐磨炉黑用量的增加, 材料的 损耗因子峰值逐渐降低, 损耗因子峰值温度向 高温区偏移。
( 3) 测试频率由 3. 33 H z到 1. 66 H z逐渐 减小, 损耗因子峰值温度逐渐降低, 损耗因子峰 值逐渐减小。
参考文献:
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[ 2] 罗权焜, 晏 才圣. IIR /C IIR 共混 胶硫化特 性的研 究 [ J]. 弹性体, 2004, 14( 2): 30233.
[ 3] 何显 儒, 黄 光速, 周 洪, 等. 氯 化 丁 基橡 胶 /聚 (甲基 ) 丙烯酸酯共混物阻尼 性能研究 [ J]. 高分 子学报, 2005, 21( 1): 1082112.
摘要: 利用 DMA242热机械分析仪, 研究了增粘树脂类型、高 耐磨炉黑用量、测试频率 等因素对氯
化丁基橡胶阻尼材料动 态力学性能的影响。结果表明, 增粘树脂对材料动态力学性能 具有显著 影响, 加 入 3# 增粘树脂材料的损耗因子峰值最大, 损耗因子 峰值温度最 高; 随 着高耐磨炉 黑用量增 大, 材料的损
Departm en,t General F itting M in istry in Jinan Area, Jinan 250031, Ch ina)
Abstr ac t: The e ffects of tack ifying resin style、h igh abrasion furnace black content、testing frequency to dynam ic mechan ica l properties were stud ied by DMA 242. The resu lts showed tha t tack ifying resin had sign ificant effec t on the dynam ic m echan2 ical property, the m ater ia l has the b iggest peak of tgD and the h ighest peak temperature of tgDwh ich has 3# tack ifying resin; the peak of tgD decreased and the peak tem pera ture of tgD increased w ith the inc reasing of h igh abrasion furnace black con2 tent; the peak of tgD and the peak tem perature of tgD decreased gradua lly with the dec reasing of testing frequency from 3. 33 H z to 1. 66 H z gradua lly. K eywords: C IIR; loss fac tor; tack ifying resin; high abra tion furnace b lack; testing frequency
黑用量、测试频率等因素对氯化丁基橡胶阻尼 材料动态力学性能的影响, 并对影响机理进行 了分析。
1实 验
1. 1 原材料 氯化丁基橡胶, 美国埃克森 公司; 增 粘树
脂, 自制; 高耐磨炉黑, 辽宁抚顺化工总厂; 硫化 剂等其他助剂均为市售。 1. 2 主要仪器设备
开放式炼胶机, XK2250, 青岛双星橡 塑机 械有 限 公 司; 橡 胶 真 空 硫 化 机, TH P /V / 150 / 3RT /2 /PCD, 东毓油压工业股份有限公司; 热机 械分析仪, DMA242, 德国 NETZSCH 公司。 1. 3 试样制备
个小峰, 说明这两种增粘树脂与主体材料的相 容性比 3#树脂略差; 几种增粘树脂具有不同的 分子结构, 依据相似相容原理, 造成它们与氯化 丁基橡胶间相容性的差异; 在加入增粘树脂的 三个试样中, 加入 3#增粘树脂的损耗因子峰值 最大, 说明树脂与橡胶主体材料的相容性也是 影响材料损耗因子峰值的因素。
第 36卷第 1期 孙志勇, 等. 氯化丁基橡胶阻尼材料动态力学性能的影响因素研究 # 19#
拉伸模式。除特殊标明外, 测试 频率均为 2. 5 H z。
2 结果与讨论
2. 1 增粘树脂类型对材料动态力学性能的影 响 加入不同类型增粘树脂对材料动态力学性
能的影响结果如表 1、图 1所示。
表 1 增粘树脂类型对材料动态力学 性能的影响
由图 2可以看出, 随着高耐磨炉黑用量的 增加, 损耗因子峰值温度向高温区偏移, 主要原 因是加入的高耐磨炉黑与橡胶结合到了一起, 在填料界面上形成了结合橡胶, 在一定程度上 限制了高聚物分子的运动, 因此, 需要更高的温
# 20#
世 界 橡胶 工 业
2009
度克服高分子热运动所需要的位垒, 即增加高 耐磨炉黑用量, 使材料的玻璃化温度移向高温 区。 2. 3 测试频率对材料动态力学性能的影响
耗因子峰值降低、损耗因子峰值温度升高; 随着测试频率由 3. 33 H z到 1. 66 H z逐渐减小, 材料的损耗因
子峰值温度逐渐降低, 损耗因子峰值逐渐减小。
关键词: 氯化丁基橡胶; 损 耗因子; 增粘树脂; 高耐磨炉黑; 测试频率
中图分类号: TQ 333. 6
文献标识码: B
文章编号: 167128232( 2009) 0120018203
由图 1可知, 添加以上几种增粘树脂的材 料的 DMA 谱图 中只 有 3# 树 脂出 现了 一个谱 峰, 说明 3#增粘树脂与氯化丁基橡胶具有很好 的相容性, 而加入 1# 与 2# 增粘树脂的试样, 除 出现一个主峰外, 在 80e 附近还各自出现了一
图 2 高耐磨炉黑不同用量时材料的损耗因子温度谱
当前, 对丁基橡胶的研究已相对成熟, 对氯 化丁基橡胶虽然也进行了一定的研究 [ 125] , 但对 其动态力 学性能影响因素的系统研究报道较 少。本文主要研究了增粘树脂类型、高耐磨炉
作者简介: 孙志勇 ( 19752), 男, 山 东滨州 人, 中 国兵 器工业 集 团第五三研究所工程 师, 主要 从事特 种橡 胶材料 及制品 的研 究工作。
在开炼机上待氯化丁基橡胶包辊后, 依次 加入各种助剂、填料、硫化剂后薄通 10遍下片, 在硫化机上压制试样。 1. 4 性能测试
动态力学性能按 ASTM D4065295测试, 测 试条件: 试样厚度 2 mm ? 0. 2 mm, 最大 振幅 100 Lm, 最大动态 力 2. 5 N, 频 率为 1. 66 H z、 2. 0 H z、2. 5 H z、3. 33 H z, 升温速 度 3 e /m in,
0. 210
40
- 42. 2
1. 058
0. 273
60
- 37. 6
1. 015
0. 318
图 1 增粘树脂不同类型时材料的损耗因子温度谱
由表 1可见, 材料中添加几种不同类型的 增粘树脂后, 与空白试样相比, 材料的损耗因子 峰值均有不同程度的降低, 另一方面, 增粘树脂 的加入使材料的损耗因子峰值温度都向高温区 偏移, 其中 3# 增粘树脂的峰值温 度偏移最大, 由空白试样的 - 49. 7e 提高到 - 7. 7e , 损耗因 子峰值降低最小。由表 1 还可以看出, 加入增 粘树脂后的材料 在 20e 的损耗因子均大于空 白试样, 因此通过加入增粘树脂不但可以调节 阻尼材料的有效阻尼温域范围, 还可以增加在 相对高温区的阻尼效能。
0前 言
目前, 粘弹性阻尼材料仍以橡胶型基材为 主, 其中丁基橡胶由于分子链上带有许多侧甲 基, 弹性滞后较大, 有明显的阻尼作用。丁基橡 胶经氯化或溴化后, 分子极性提高, 除了具有与 丁基橡胶类似的优良性能外, 还具有反应性高、 硫化速度快和粘合性能好等特点, 因而工程上 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备阻尼材料。五 三研究所研制的氯化丁基橡胶阻尼材料目前已 在风能设备上获得一定规模的应用, 提高了风 轮叶片的结构阻尼、工作寿命及工作可靠性; 此 外, 该材料还可广泛应用于车辆、舰船的减振降 噪, 具有良好的应用前景。
橡胶材料的阻尼效应 是由各种摩擦效应 (即高聚物分子之间、高聚物分子与填 料之间 及填料之间的摩 擦 )引起 的, 其中高聚 物分子 之间的摩擦效应的贡献占主导地位。由表 2可 以看出, 随着高耐磨炉黑用量的增加, 材料的损 耗因子峰值逐渐降低, 损耗因子峰值温度向高 温区偏移, 原因是高耐磨炉黑的加入降低了材 料中氯化丁基橡胶的相对含量, 即减少了高聚 物分子之间的摩擦效应, 因此材料的损耗因子 峰值降低, 且高耐磨炉黑的加入量越大, 体系的 损耗因子峰值降低越多。