氯化聚乙烯基阻尼吸声复合材料的制备及性能研究
发布时间：2020-12-22 04:27
随着工业社会的不断发展,在设备制造业、交通运输业等行业出现了越来越多的噪声,噪声问题已经成为了继空气污染、水污染和土壤污染之后又一严重影响人们生产、生活质量的污染问题。噪声是由于振动产生的,振动不仅会产生大量的噪声,给人们的身体健康带来不利影响,而且还会造成设备寿命的缩短、机械精度的降低,是阻碍技术进步的重要原因之一。因此,控制振动、减少噪声是目前亟待解决的重要问题。高分子聚合物材料具有良好的粘弹性,是一种常用的阻尼材料。本论文利用有机小分子和极性高分子聚合物制备杂化体系对高分子聚合物阻尼材料进行改性的方法,以氯化度为40%的氯化聚乙烯为基体,加入有机小分子4,4?-亚甲基双（2,6-二叔丁基苯酚）（AO-4426）制备得到具有两个阻尼峰的CPE/AO-4426复合材料,并就制备工艺对复合材料性能的影响进行了探究。综合运用动态热力学分析（DMA）、差示扫描量热分析法（DSC）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）分析等测试手段,对复合材料的微观形貌、氢键形式、损耗模量、储存模量和损耗因子等进行了分析研究,从而探究得到复合材料的阻尼机理。为复合材料在工程实践中的应用考虑,...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
动态力学的应力和应变随时间变化曲线
第1章绪论3图1-2材料的应力应变迟滞曲线Fig.1-2Hysteresiscurveofstress-strainofmaterial1.3.2阻尼材料的性能评价与测试方法评价阻尼材料阻尼性能的测试方法主要有：强迫共振法、强迫振动非共振法（动态力学性能、动态扭摆法和差示扫描量热分析法等。动态力学分析法由于可以直接得出储存模量、损耗模量和损耗因子三者与温度的关系曲线，直观判断材料的阻尼性能，所以成为最常用的测试分析方法。阻尼材料的阻尼性能一般用TA值来表示。TA是指tanδ-T关系曲线下包围的面积，主要由阻尼材料的损耗因子值tanδ的大小和阻尼温域大小决定。一般来说，阻尼材料的损耗因子值越高，玻璃化转变区域的温度范围越宽，材料的TA值就越大，其阻尼性能也就越好。通常有效阻尼区是指tanδ≧0.3的温度区域。1.3.3影响材料阻尼性能的主要因素环境条件的变化会对材料的阻尼性能产生不同的影响，主要的因素是温度和频率。不同温度条件下，高分子聚合物阻尼材料有不同的性能表现，如图1-3所示。在低温状态下，材料呈现出玻璃态，材料的分子主链被冻结，在受到外力作用时不会发生相对移动，此时材料的储存模量很高，损耗模量很低，因此损耗因子也很低；随着温度的升高，分子链逐渐解冻，材料呈现出粘弹态，此时外力作用使得分子链段之间产生相对运动，发生摩擦损耗，损耗模量逐渐升高，材料的损耗因子逐渐增大；当温度超过损耗因子峰值温度，即材料的玻璃化转变温度时，材料呈现出高弹态，此时分子链段移动速度更快，运动也更加容易，损耗模量降低，损耗因子也随之减校
西南大学硕士学位论文4在温度一定的条件下，频率的变化也影响损耗因子的大校在特定频率下，损耗因子有最大值，高于或低于这一频率，损耗因子的值都会减小[4,5]。图1-3橡胶材料tanδ-T曲线Fig.1-3tanδ-Tcurvesofrubbers1.3.4高分子聚合物阻尼减振材料的分类高分子聚合物阻尼减振材料通过分子间相对运动产生的摩擦将外力作用转化为热能耗散，从而达到减少振动的作用，这种效果通常在材料的玻璃化转变温度Tg附近呈现出最佳状态，从而得出材料的玻璃化转变区的温域越大，材料发挥阻尼性能的温度范围就越大，就越能满足使用要求。单一组分的聚合物由于其玻璃化转变温度区域比较狭窄，限制了它的应用。为了拓宽材料的阻尼温域，满足工程应用的要求，通过对阻尼材料进行共混、共聚和无机填料填充等改性处理，或向高聚物中添加压电和导电分子等，可以得到阻尼性能更好的阻尼材料。1.3.4.1共混改性阻尼材料共混是指把两种或两种以上的高分子材料通过物理的方法混合在一起，在同一温度下，不同组分呈现出玻璃态、高弹态等不同状态，达到微观相分离的结构，从而在不同组分相容时，就只出现一个玻璃化转变峰，阻尼温域向高温方向移动，不完全相容时就会出现多个峰，拓宽了共混材料的阻尼温域。常见的共混改性有橡胶和橡胶、橡胶和塑料、橡胶和纤维等通过熔体共混、乳液共混、干粉共混和溶液共混等方式，共混改性得到阻尼性能更好的高分子聚合物阻尼材料[6]。徐春潮等通过在阻尼硅橡胶中加入10%的丁苯橡胶，提高了阻尼硅橡胶的模量和阻尼性能，并同时获得了拉伸强度和撕裂强度更好的共混橡胶[7]。有研究者发现橡胶与橡胶共混后的共混胶虽然tanδ峰值有了明显的增加，其玻璃转变温度向高温方向有了偏移，但仍然温度偏低，不能用于工程实践[8]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]INVESTIGATION ON SOUND ABSORPTION PROPERTIES OF KAPOK FIBERS[J]. Hai-fan Xiang,Dong Wang,Hui-chao Liu,赵宁,徐坚. Chinese Journal of Polymer Science. 2013(03)
[2]高分子水声吸声材料的研究进展[J]. 李永清,朱锡,孙卫红,晏欣. 舰船科学技术. 2012(05)
[3]功能填充剂对丁基橡胶吸声性能的影响[J]. 林新志,程伟,马玉璞. 装备环境工程. 2009(04)
[4]填料对吸声涂层材料性能的影响[J]. 刘宏宇,李效东,王清华. 特种橡胶制品. 2009(03)
[5]浒苔纤维吸声的测评研究[J]. 傅圣雪,么光,冯遵成,李钢,王欢,郭克涛. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2009(02)
[6]大麻纤维的吸声性能研究[J]. 徐凡,张辉,张新安. 纺织科技进展. 2008(05)
[7]减振用高性能阻尼硅橡胶的制备和应用[J]. 王强,黄光速,于连江,谢志坚. 世界橡胶工业. 2008(06)
[8]杂化材料中有机小分子形态对阻尼性能影响[J]. 丁新波,张慧萍,晏雄. 材料工程. 2008(04)
[9]压电陶瓷/聚合物基新型阻尼复合材料的研究进展[J]. 何慧敏,王雁冰,沈强,黄志雄,张联盟. 材料导报. 2008(01)
[10]几种合成橡胶的共混、硫化特性与性能的研究[J]. 罗权焜,郭建华. 特种橡胶制品. 2007(02)
博士论文
[1]氯化聚乙烯基阻尼减振吸声复合材料的制备与性能研究[D]. 姜生.东华大学 2012
[2]羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料的制备和性能研究[D]. 刘其霞.东华大学 2009
硕士论文
[1]宽温域阻尼橡胶的设计与合成[D]. 徐晓川.大连海事大学 2015
[2]棕榈纤维结构与力学性能研究[D]. 郭敏.西南大学 2014
[3]棕榈纤维的基本性能研究[D]. 李晓龙.西南大学 2012
[4]高分子微粒吸声材料的制备、吸声特性及计算机仿真研究[D]. 周洪.四川大学 2004
本文编号：2931128
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
动态力学的应力和应变随时间变化曲线
第1章绪论3图1-2材料的应力应变迟滞曲线Fig.1-2Hysteresiscurveofstress-strainofmaterial1.3.2阻尼材料的性能评价与测试方法评价阻尼材料阻尼性能的测试方法主要有：强迫共振法、强迫振动非共振法（动态力学性能、动态扭摆法和差示扫描量热分析法等。动态力学分析法由于可以直接得出储存模量、损耗模量和损耗因子三者与温度的关系曲线，直观判断材料的阻尼性能，所以成为最常用的测试分析方法。阻尼材料的阻尼性能一般用TA值来表示。TA是指tanδ-T关系曲线下包围的面积，主要由阻尼材料的损耗因子值tanδ的大小和阻尼温域大小决定。一般来说，阻尼材料的损耗因子值越高，玻璃化转变区域的温度范围越宽，材料的TA值就越大，其阻尼性能也就越好。通常有效阻尼区是指tanδ≧0.3的温度区域。1.3.3影响材料阻尼性能的主要因素环境条件的变化会对材料的阻尼性能产生不同的影响，主要的因素是温度和频率。不同温度条件下，高分子聚合物阻尼材料有不同的性能表现，如图1-3所示。在低温状态下，材料呈现出玻璃态，材料的分子主链被冻结，在受到外力作用时不会发生相对移动，此时材料的储存模量很高，损耗模量很低，因此损耗因子也很低；随着温度的升高，分子链逐渐解冻，材料呈现出粘弹态，此时外力作用使得分子链段之间产生相对运动，发生摩擦损耗，损耗模量逐渐升高，材料的损耗因子逐渐增大；当温度超过损耗因子峰值温度，即材料的玻璃化转变温度时，材料呈现出高弹态，此时分子链段移动速度更快，运动也更加容易，损耗模量降低，损耗因子也随之减校
西南大学硕士学位论文4在温度一定的条件下，频率的变化也影响损耗因子的大校在特定频率下，损耗因子有最大值，高于或低于这一频率，损耗因子的值都会减小[4,5]。图1-3橡胶材料tanδ-T曲线Fig.1-3tanδ-Tcurvesofrubbers1.3.4高分子聚合物阻尼减振材料的分类高分子聚合物阻尼减振材料通过分子间相对运动产生的摩擦将外力作用转化为热能耗散，从而达到减少振动的作用，这种效果通常在材料的玻璃化转变温度Tg附近呈现出最佳状态，从而得出材料的玻璃化转变区的温域越大，材料发挥阻尼性能的温度范围就越大，就越能满足使用要求。单一组分的聚合物由于其玻璃化转变温度区域比较狭窄，限制了它的应用。为了拓宽材料的阻尼温域，满足工程应用的要求，通过对阻尼材料进行共混、共聚和无机填料填充等改性处理，或向高聚物中添加压电和导电分子等，可以得到阻尼性能更好的阻尼材料。1.3.4.1共混改性阻尼材料共混是指把两种或两种以上的高分子材料通过物理的方法混合在一起，在同一温度下，不同组分呈现出玻璃态、高弹态等不同状态，达到微观相分离的结构，从而在不同组分相容时，就只出现一个玻璃化转变峰，阻尼温域向高温方向移动，不完全相容时就会出现多个峰，拓宽了共混材料的阻尼温域。常见的共混改性有橡胶和橡胶、橡胶和塑料、橡胶和纤维等通过熔体共混、乳液共混、干粉共混和溶液共混等方式，共混改性得到阻尼性能更好的高分子聚合物阻尼材料[6]。徐春潮等通过在阻尼硅橡胶中加入10%的丁苯橡胶，提高了阻尼硅橡胶的模量和阻尼性能，并同时获得了拉伸强度和撕裂强度更好的共混橡胶[7]。有研究者发现橡胶与橡胶共混后的共混胶虽然tanδ峰值有了明显的增加，其玻璃转变温度向高温方向有了偏移，但仍然温度偏低，不能用于工程实践[8]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]INVESTIGATION ON SOUND ABSORPTION PROPERTIES OF KAPOK FIBERS[J]. Hai-fan Xiang,Dong Wang,Hui-chao Liu,赵宁,徐坚. Chinese Journal of Polymer Science. 2013(03)
[2]高分子水声吸声材料的研究进展[J]. 李永清,朱锡,孙卫红,晏欣. 舰船科学技术. 2012(05)
[3]功能填充剂对丁基橡胶吸声性能的影响[J]. 林新志,程伟,马玉璞. 装备环境工程. 2009(04)
[4]填料对吸声涂层材料性能的影响[J]. 刘宏宇,李效东,王清华. 特种橡胶制品. 2009(03)
[5]浒苔纤维吸声的测评研究[J]. 傅圣雪,么光,冯遵成,李钢,王欢,郭克涛. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2009(02)
[6]大麻纤维的吸声性能研究[J]. 徐凡,张辉,张新安. 纺织科技进展. 2008(05)
[7]减振用高性能阻尼硅橡胶的制备和应用[J]. 王强,黄光速,于连江,谢志坚. 世界橡胶工业. 2008(06)
[8]杂化材料中有机小分子形态对阻尼性能影响[J]. 丁新波,张慧萍,晏雄. 材料工程. 2008(04)
[9]压电陶瓷/聚合物基新型阻尼复合材料的研究进展[J]. 何慧敏,王雁冰,沈强,黄志雄,张联盟. 材料导报. 2008(01)
[10]几种合成橡胶的共混、硫化特性与性能的研究[J]. 罗权焜,郭建华. 特种橡胶制品. 2007(02)
博士论文
[1]氯化聚乙烯基阻尼减振吸声复合材料的制备与性能研究[D]. 姜生.东华大学 2012
[2]羧基丁腈橡胶系高性能阻尼材料的制备和性能研究[D]. 刘其霞.东华大学 2009
硕士论文
[1]宽温域阻尼橡胶的设计与合成[D]. 徐晓川.大连海事大学 2015
[2]棕榈纤维结构与力学性能研究[D]. 郭敏.西南大学 2014
[3]棕榈纤维的基本性能研究[D]. 李晓龙.西南大学 2012
[4]高分子微粒吸声材料的制备、吸声特性及计算机仿真研究[D]. 周洪.四川大学 2004
本文编号：2931128
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