【摘要】：硅橡膠是具有高柔順鏈的聚硅氧烷聚合物,泡沫材料是具備多孔結(jié)構(gòu)的材料。硅橡膠泡沫材料是將硅橡膠材料與泡沫的泡孔結(jié)構(gòu)相結(jié)合,既具備硅橡膠本身良好的耐高低溫、耐酸堿腐蝕、耐老化性能及生物相容性,同時(shí)還具備泡沫材料質(zhì)輕、抗壓縮及吸收機(jī)械振動(dòng)性能等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)阻尼硅橡膠主要有ZN系列硅橡膠和SE20系列硅橡膠,其作為阻尼材料被應(yīng)用與航空航天材料中。其阻尼性能在寬頻寬溫域內(nèi)表現(xiàn)較好,在125Hz頻率下,有效阻尼溫域?yàn)?30℃(-50~80℃)。而國(guó)外阻尼硅橡膠主要有牌號(hào)為KE55系列和RBB2070系列硅橡膠,且多通過共混擴(kuò)寬其有效阻尼溫域。通過阻尼硅橡膠與丙烯酸共混得到的阻尼材料,其有效阻尼溫域最多為250℃(-50~200℃)。本文首先研究了苯基硅橡膠中填料補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)與化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)對(duì)材料力學(xué)和阻尼性能的影響規(guī)律。通過對(duì)不同白炭黑填料在硅橡膠中的補(bǔ)強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的研究,發(fā)現(xiàn)白炭黑的聚集體結(jié)構(gòu)與分散性對(duì)硅橡膠材料拉伸及阻尼性能有顯著影響。分散粒徑越小,比表面積越大(形成的界面層越多)其補(bǔ)強(qiáng)力學(xué)性能越好;形成的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)化程度越深,對(duì)阻尼貢獻(xiàn)越大。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了結(jié)合R812S和H2000的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所設(shè)計(jì)的HT29在保持較高拉伸強(qiáng)度的前提下,具有突出的阻尼增效作用,在同配方條件下,其有效阻尼溫域比R812S和H2000提高30℃以上�；诓煌蚧瘎�、硫化劑用量、不同乙烯基含量構(gòu)造了不同交聯(lián)程度的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),對(duì)應(yīng)的硅橡膠均表現(xiàn)出在較低交聯(lián)程度下阻尼性能更優(yōu)。上述研究結(jié)果為后面硅橡膠泡沫阻尼研究提供了設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。采用化學(xué)發(fā)泡法,以二亞硝基五亞甲基四胺(發(fā)泡劑H)為發(fā)泡劑,高苯基硅橡膠為基體制備硅橡膠泡沫材料。詳細(xì)研究了DCP/H/苯基硅橡膠及BPO/H/苯基硅橡膠兩個(gè)體系的硫化發(fā)泡動(dòng)力學(xué)過程,基于自催化模型獲得了相關(guān)的動(dòng)力學(xué)參數(shù),獲得了硫化劑、發(fā)泡劑用量及溫度對(duì)硫化發(fā)泡過程的影響規(guī)律。成功制備出孔徑為40μm~250μm的孔徑可控、密度為(0.6~1.0)g/cm~3的密度可控的泡沫材料。對(duì)泡孔結(jié)構(gòu)與阻尼性能的關(guān)系研究表明,總體上泡孔引入對(duì)阻尼性能有顯著提高,硅橡膠泡沫的有效阻尼溫域隨泡孔的減小及泡沫密度的降低而擴(kuò)寬。在上述研究的基礎(chǔ)上,本論文最終制備出有效阻尼溫域?yàn)?74℃(-63~113℃)、最大阻尼因子為0.74,拉伸強(qiáng)度大于3MPa的寬溫域硅橡膠泡沫阻尼材料。
【圖文】：

西南科技大學(xué)碩士學(xué)位論文 粘彈性阻尼材料1.2.1 粘彈性阻尼機(jī)理及評(píng)價(jià)由于聚合物粘彈性材料是由許多大分子聚合而成，其分子鏈段中包含了不可性分子鏈段和可以自由移動(dòng)的柔性分子鏈段。聚合物粘彈性材料作為結(jié)構(gòu)材料到動(dòng)態(tài)應(yīng)力作用時(shí)，柔性分子鏈段發(fā)生扭轉(zhuǎn)、滑移等現(xiàn)象，而后應(yīng)力解除時(shí)子鏈段的作用下回復(fù)。但是其形變的變化往往落后于應(yīng)力的變化，產(chǎn)生滯后現(xiàn) 1-1（a）所示。圖 1-1（b）所示為整個(gè)拉伸-回縮過程中，外力對(duì)聚合物做的物對(duì)外力做的功分別對(duì)應(yīng)拉伸曲線和回縮曲線下所包圍的面積，同時(shí)也表示過程所損耗的功，而每個(gè)循環(huán)過程中恢復(fù)材料原樣都需要消耗功。此過程消即將外加的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為分子內(nèi)能，再通過熱交換的形式將內(nèi)能耗散掉[14]。

粘彈性材料隨著溫度的升高，材料內(nèi)部分子鏈段結(jié)構(gòu)與分上表現(xiàn)出粘彈性材料的粘流態(tài)、橡膠態(tài)和高彈態(tài)（又稱之如圖 1-2 所示，在高彈態(tài)里，因?yàn)榈蜏厥沟谜硰椥圆牧闲�，�?chǔ)能模量達(dá)到最大，損耗模量較小，其阻尼因子小，，材料由高彈態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變，材料開始表現(xiàn)出一定的粘一定的鏈運(yùn)動(dòng)，由于其階段過程中鏈運(yùn)動(dòng)受到的阻力較大較大，而此時(shí)材料外力作用時(shí)，需要較多的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成此過程中儲(chǔ)能模量和損耗模量都急劇下降，阻尼因子出現(xiàn)程即玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)為粘彈性材料阻尼特征工作區(qū)。溫度再橡膠態(tài)，分子鏈運(yùn)動(dòng)自由度進(jìn)一步提高，材料粘彈性表現(xiàn)性段與柔性段到達(dá)平衡，儲(chǔ)能模量與損耗模量變化平穩(wěn)，穩(wěn)定。再隨之升溫材料進(jìn)入粘流態(tài)，分子鏈出滑動(dòng)現(xiàn)象，材料中剛性段幾乎消失，材料強(qiáng)度進(jìn)一步降低，，此階段內(nèi)。而粘彈性材料阻尼性能與頻率也有一定關(guān)系，且在溫度稱之為時(shí)溫等效原理，通常通過 WLF 公式[14,18]關(guān)聯(lián)其頻
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ333.93;TB383.4

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本文編號(hào)：2604843