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1、!“#$%8） ， 男， 河南省洛宁县人， 天津市橡胶 工业研究所高级工程师，:） 以上各式中的()和(*分别是复数动态剪切 模量的实数部分和虚数部分。(+与()之间的夹角 即为图中的相位差#， 其夹角的正切为 2?4#,(*8()（） 同样，2?4#,0* 80)，#称为损耗角，2?4#称损耗 角正切， 它表示材料的损耗能量与贮存能量之比， 也称损耗因子&， 即&,2?4#。 如果#,“， 作用力完全 有效地用于橡胶分子变形； 如果#,$8!， 作用力完 全用于克服橡胶的粘性阻力 （也称内摩擦） ， 损耗 角及其正切损耗因子表征橡胶材料在动态变形时 耗能的大小。橡胶在动态变形时， 一方面要使
2、分子 变形， 一方面又要克服分子间的摩擦力， 所以动态 模量常大于静态模量。橡胶的动态粘度只与分子 链段的往复运动有关，而不涉及整个分子链的移 动， 所以动态粘度比静态粘度小得多。采用动态粘 弹谱仪可以测试橡胶材料在某温度和频率下的各 动态力学参数()、(*和2?4#。 橡胶的动态应力A应变曲线如图/所示。由于 粘滞作用，应变总是落后于应力一定的相位角#， 即同频率而不同相位， 如图。 因此应力A应变的关 系就不再是直线， 而是形成稳定的滞后圈， 见图/。 滞后圈的面积就是橡胶在每一振动 （循环变形） 周 期内以热的形式损耗的能量B1也就是常说的阻 尼， 其值就是曲线的积分CD。 图“橡胶的动
3、态应力#应变关系曲线 “?“A“%“BB。顺式结构柔性 好， 其,:2(在常温下几乎在所有胶种中是最低的， 而反式柔顺性差， 其,:2(在常温则是很高的， 可以作为阻尼材料使用。同理环氧化%如C%D #“，环氧化作用和环氧化程度高，也有很高的阻 尼。聚降冰片烯橡胶、 低苯基硅橡胶， 由于主链或 侧链含有大的空间位阻基团， 前者的阻尼很高， 后 者的阻尼也高于一般的甲基乙烯基硅橡胶；处于 玻璃态的橡胶，分子量一般不影响其动态力学性 能。但在高弹态， 模量和阻尼出现极小值的温度和 平坦范围均受分子量的影响，结晶使橡胶的弹性 模量增加。炭黑的品种和用量对橡胶的弹性模量 影响很大，炭黑之所以能提高硫化
4、胶的动态弹性 模量是因为炭黑的二次结构在橡胶中形成了网状 结构。这种结构是由于范德华力的作用，易于分 解， 也易于生成。当填充量大时， 这种结构就能抵 抗橡胶的流动变形， 提高动态弹性模量。振幅增加 时， 这种结构被破坏 （破环的多于生成的） ， 于是模 量下降， 当振幅比较大时 （如“E） ， 这些结构差不 多全被破坏， 模量趋于一定值， 但仍比纯胶的模量 大F!G。在橡胶的玻璃化转变区， 只有大分子链段的 运动， 且链段运动能跟得上激振振动 （循环运动） 的频率， 因而阻尼出现峰值， 这也正是阻尼材料的 最佳使用温度区域。 由于橡胶分子具有多重大小不同的运动单元 及其分子运动的多重性， 随
5、着温度的变化， 分子各 运动单元呈现不同的运动状态，宏现上就表现出 不同的动态力学性能区域，即橡胶的动态力学性 能在保持恒频率条件下是温度的函数，非晶态的 橡胶材料玻璃化转变前后的动态力学性能随温度 的变化曲线 （频率恒定） 如图8所示。非晶态交联 橡胶材料的动态力学性能随温度的变化曲线如图 #所示。 同样由于橡胶分子运动单元的多重性，分别 对应于各重运动单元的本征频率，因此橡胶材料 的动态力学性能在恒定温度下又是频率的函数。 其随频率的变化分别对应于各转变区的主转变和 次级转变的特征频率#)、#*、#%、#(等H如图?* 其定义式为 4。 二阻尼材料研制 基于上述阻尼机理，本文选择两组分并用
6、来 研制在一定温域具有高损耗的阻尼材料，主体材 料选择酯类聚合物和卤化聚合物并用材料，它们 分子结构中分别具有较大空间位阻的侧基和较多 空间位阻的侧基，各自在不同的温度具有很高的 力学损耗。前者的56在)# ?左右，后者的56 在)“ ?左右，通过添加云母粉和炭黑可以使它 们的阻尼峰值向较高温度移动，且提高其弹性模 量。将上述配料在开放式炼胶机上混炼出片， 于平 板硫化机上在A“ ?B!“ .CD条件下硫化制备样 品。其粘弹谱仪测试的阻尼性能如表。制作的约 束层阻尼结构样品用悬臂梁法的测试结果见表!。 厚度比： 冷拉钢板-阻尼材料-环氧玻璃钢E!-*-!。 从表、 表!可以看出该阻尼材料具有高
7、的阻尼性 能， 可以用于约束层阻尼结构的减振降噪。 参考文献 24过梅丽$高聚物与复合材料的动态力学热分析$北京F化 学工业出版社，!“!$!3$ 2!4朱敏$橡胶化学与物理$北京F化学工业出版社，G3$!)!G$ 24万里鹰， 肖凌$高分子材料科学与工程，GGG，#（!） ：)!$ 234高南， 华家栋， 俞善庆， 夏继余$特种涂料$上海： 上海科学 技术出版社，G3$“G$ 表!悬臂梁法测试的约束层结构阻尼性能 温度-? )“ “ “ !“ !# “ 3“ 损耗因子 “$“ “$*! “$# “$# “$A “$“ “$A 共振频率-HI !A ! GG 3“ # 损耗因子 “$ “$3A “$! “$A “$“ 一阶二阶 共振频率-HI G3 # # 3 A # “ 厚度比： 冷拉钢板-阻尼材料-玻璃钢E!-*-! !“ !“ !“ !“ !“#$ % &()*+, !
