论文部分内容阅读
振动和噪声伴随着工业社会的飞速发展而来，多数情况下给人们的生产生活带来了严重的危害，聚合物由于其独特的粘弹性行为在力学松弛过程中能够将一部分机械能以热能的形式耗散掉，具有良好的减振降噪效果，因此聚合物被广泛的用作阻尼减振降噪材料。损耗因子（tanδ）是材料的损耗模量（E″）和储能模量（E′）的比值，可以用来定性的表征材料在这个过程中将机械能转化为热能的大小。一般来说，为了满足阻尼材料在实际工程中的应用，高阻尼材料要求其有效阻尼（tanδ>0.3）温度范围在60-80℃以上。阻尼材料在使用过程中，还需要考虑其所受到的振动频率，高分子材料通常在低频条件下的阻尼性能是较差的，因此必须制备出宽频率的阻尼材料对低频振动或者变频振动进行有效的控制，通过时温等效原理和WLF方程定量的推导出了tanδ随频率的变化关系，得到了有效阻尼频率范围。本论文制备和研究了基于环氧化天然橡胶（ENR）的宽温域宽频率高阻尼橡胶材料。本论文首先制备了单组分ENR宽温域宽频率高阻尼橡胶材料。以ENR为橡胶主体，以酚醛树脂为硫化剂，一方面利用酚醛树脂和ENR发生化学反应而产生交联，另一方面利用酚醛树脂的酚羟基和ENR中环氧基团产生的氢键作用增加分子链段的内摩擦，扩宽有效阻尼温度和频率范围。其有效阻尼温度范围为-47.6℃到100℃，有效阻尼频率范围为10-5至109Hz，远远宽于硫黄和过氧化物硫化的ENR的有效阻尼温度和频率范围。红外光谱明确显示ENR和酚醛树脂之间氢键的存在性。苯环对位取代基较小、空间位阻较小的酚醛树脂与ENR形成氢键的能力较强，在5种酚醛树脂硫化剂中，以2402PF为硫化剂硫化的ENR表现出更宽的有效阻尼温度范围和频率范围。ENR硫化胶的玻璃化转变温度（Tg）随着2402PF用量的增加而移向高温方向，玻璃化转变过程的活化能随之增加，5phr2402PF硫化的ENR硫化胶玻璃化转变过程中的活化能最低，为126.2kJ/mol。炭黑填充量越高，粒径越小，阻尼峰出现的位置移向高温，阻尼峰的高度降低，但高温和低频下阻尼性能变好。本论文还制备了基于ENR的共混型阻尼橡胶，以分子结构具有密集型侧甲基的氯化丁基橡胶（CIIR）和分子结构中具有强极性环氧基团的ENR共混，利用CIIR的较大空间位阻效应和二者之间极性的差异，共混后呈宏观均匀微观分相的结构，属于ENR相的Tg显著地移向高温。环氧化程度为50%的ENR（ENR-50）的Tg为5.1℃，而当CIIR/ENR-50的共混比为80/20时，共混物中属于ENR-50的Tg移至75.6℃，向高温移动了约70℃。不同环氧化程度的ENR和CIIR共混后，Tg的移动幅度不同，由此而制备了CIIR/ENR-50/ENR-40三元共混橡胶材料，共混比为70/17/13时有效阻尼温度范围最宽为-92.3至76.8℃，有效阻尼频率范围为10-4至1013Hz。