宽温域高阻尼丁基橡胶材料的研究

摘要

高分子材料由于结构的特殊性而广泛用作阻尼材料，利用高分子的粘弹性，把机械振动能量转变为热能耗散掉，从而达到减振降噪的目的。但是，一般高分子材料内耗峰的温度范围都很窄，而作为实际应用的高分子阻尼材料应具有宽的阻尼温度范围和高的阻尼因子值。丁基橡胶（IIR）由于主链上带有两个甲基，内旋转的势垒高；而且在玻璃化转变区内除了α转变外，尚存在另一个由构象转变而引起的“液-液”转变。IIR阻尼功能区可以从-60℃一直延续到10℃左右，是均聚物中阻尼温域最宽的一种阻尼材料。尽管如此，在10℃以上，IIR的阻尼功能几乎丧失。因此，如何拓宽IIR在高温区域的阻尼功能区，是高性能阻尼IIR的研究方向。
　　 本文研究了不同硫化体系对IIR动态力学性能的影响。结果表明，硫磺硫化IIR的tanδmax值最大；硫载体硫化IIR的tanδ6max值最小，并且移向低温：而201树脂硫化IIR的tanδmax值虽然居中，但tanδmax向高温方向移动，且有效tanδ温域增宽。因此可以采用201树脂作为研究宽温域高阻尼IIR材料的硫化体系。
　　 本文研究了不用炭黑类型和用量对IIR动态力学性能的影响。研究发现，随着炭黑粒径的增大，tanδ值所对应的温度变化不大，但是tanδmax值呈明显上升的趋势，且玻璃化转变区域逐渐变宽。因此，炭黑粒径越大越有利于提高IIR的阻尼性能。随着炭黑N990用量的增加，IIR硫化胶的玻璃化转变区域逐渐变窄，tanδ峰值逐渐变小，当炭黑N990的用量为20份时，IIR硫化胶的动态力学性能最佳，tanδ峰值最大。
　　 本文主要研究了利用有机小分子（201树脂和受阻酚AO-60）杂化IIR的动态力学性能。201树脂单独存在于交联体系中时，随着201树脂用量的增加，IIR硫化胶的tanδ峰移向高温，并且tanδmax值呈下降的趋势。当受阻酚AO-60单独存在于交联体系中时，在IIR基体中形成了AO-60富集相，AO-60分子间以及AO-60分子与交联体系中的极性基团所形成的氢键导致IIR硫化胶的交联度提高，引起分子链段运动困难，阻力大，耗能多。当二者共同存在于交联体系中时，除了201树脂和AO-60分子内、分子间及其与交联体系间的氢键作用外，201树脂分子和AO-60分子间存在氢键。当受阻酚为30份，201树脂为40份时，IIR硫化胶的tanδ值大于0.3的温域为-39℃-96.5℃，并且中间峰谷tanδ值为0.70。研究结果表明：有机杂化是一种提高IIR高温区域阻尼性能的有效方法。