高阻尼硅橡胶复合材料的制备与性能研究

发布时间：2017-09-29 12:26

  本文关键词：高阻尼硅橡胶复合材料的制备与性能研究

  更多相关文章： 甲基乙烯基硅橡胶 界面改性 无机填料 阻尼性能 乙烯丙烯酸酯橡胶 共混改性

【摘要】：随着社会和现代工业化的发展,振动和噪音的污染日益严重,给人们的生活带来了很多危害与不便,因此,减少振动和吸声降噪一直是人们研究的一个热点。目前,减振材料仍以橡胶基材料为主。对于性能优良的阻尼材料,必须满足损耗因子tanδ0.3的温域至少在60~80℃,而且材料有效阻尼温域必须与实际工作温度一致。硅橡胶由于其特殊的主链结构,具有优异的耐高低温性,耐老化性等,被广泛用于电子电气、航天航空及航海等领域。阻尼材料在一些极端环境的应用中,如航天航空飞行器的减振器,不仅需要优异的减振阻尼性能,还需要具有良好的耐高低温和耐候性能,此种情况下,硅橡胶材料是不二之选,但是纯硅橡胶的损耗因子较低(tanδ0.2),因此通过改性研究提高其阻尼性能具有重要的工程应用意义。本文以甲基乙烯基硅橡胶(MVQ)为基体,通过MVQ与球形氧化铝(Al_2O_3)、埃洛石纳米管(HNTs)、片状绢云母共混制备MVQ/无机填料阻尼材料,研究界面改性方法及无机填料的微观形态对复合材料阻尼性能的影响。研究发现,硅烷偶联剂改性提高了填料与MVQ的粘连作用,限制了填料粒子在MVQ中的运动空间,与未改性体系相比,材料阻尼性能稍稍下降,相对于偶联剂改性,在MVQ中添加Al_2O_3-PPy,PPy在Al_2O_3表面形成弹性层,有利于能量的传递,并且PPy层对能量振动有一定吸收,综合结果提高了材料的阻尼性能。无机填料的微观形态对复合材料阻尼性能也有重要影响。HNTs与片层绢云母具有较大的长径比,比表面积较球形Al_2O_3更大,更有利于提高材料阻尼性能。在MVQ/绢云母复合材料中,MVQ分子链会进入云母片间,形成大量微观约束阻尼结构,进一步提高体系阻尼性能。此外,填料粒径越小、用量越大,复合材料阻尼性能越好。在MVQ中添加150 phr改性后的3000目绢云母,材料最高阻尼因子达0.45,损耗因子tanδ0.3的阻尼温域超过120℃(-66.8~55.1℃)。为提高硅橡胶阻尼材料的综合性能,本文选用适当的硫化剂实现MVQ与乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)的共硫化,制备MVQ/AEM共混胶,并在共混胶中添加粒径为3000目片层绢云母,制备MVQ/AEM/绢云母阻尼材料。研究表明,AEM的引入,改善了MVQ的阻尼性能、力学性能和耐油性能。在MVQ/AEM共混胶中添加用量相同的片层绢云母,随着共混胶中AEM比例的增大,材料阻尼性能提高。随着绢云母用量增大,材料损耗峰向高温移动,有效阻尼温域拓宽,但当绢云母用量达一定程度时,材料阻尼性能变化不大,同时,复合材料在较宽的频率(10-5~1015Hz)范围内也具有良好的阻尼性能。当MVQ/AEM比例为50/50,绢云母用量为75 phr时,复合材料综合性能最好,此时,材料有效阻尼温域宽达99.5℃(-36.0~63.5℃),拉伸强度为5.7MPa,断裂伸长率为171%,有效阻尼频率范围宽达10-3~1010 Hz。
【关键词】：甲基乙烯基硅橡胶 界面改性 无机填料 阻尼性能 乙烯丙烯酸酯橡胶 共混改性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ333.93;TB33
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-30
• 1.1 引言12-13
• 1.2 粘弹性阻尼材料的性质13-20
• 1.2.1 粘弹性阻尼材料的阻尼机理13-15
• 1.2.2 粘弹性阻尼材料阻尼性能的测试与表征15-17
• 1.2.3 粘弹性阻尼材料阻尼性能的影响因素17-20
• 1.3 粘弹性阻尼材料的研究现状20-27
• 1.3.1 聚合物共混改性20-21
• 1.3.2 共聚改性21-22
• 1.3.3 互穿网络改性22-23
• 1.3.4 有机小分子杂化23-24
• 1.3.5 带悬挂链结构改性24-25
• 1.3.6 无机填料增强25-26
• 1.3.7 结构化改性26-27
• 1.4 粘弹性阻尼材料的发展与展望27
• 1.5 本论文的研究目的和意义27-28
• 1.6 本论文的创新点28-29
• 1.7 本论文的研究内容29-30
• 第二章 实验部分30-36
• 2.1 实验原料30-31
• 2.2 实验仪器与设备31-32
• 2.3 阻尼材料的制备32-33
• 2.3.1 基本配方32
• 2.3.2 填料界面改性32
• 2.3.3 样品制备32-33
• 2.4 性能测试与表征33-36
• 2.4.1 门尼粘度测试33
• 2.4.2 硫化特性测试33-34
• 2.4.3 动态力学性能测试34
• 2.4.4 物理机械性能测试34
• 2.4.5 耐热老化性能测试34
• 2.4.6 高温压缩永久性能测试34
• 2.4.7 耐油性能测试34-35
• 2.4.8 扫描电镜分析35
• 2.4.9 傅里叶变换红外光谱测试35-36
• 第三章 无机填料对硅橡胶阻尼材料性能的影响36-59
• 3.1 引言36-38
• 3.2 MVQ/球状Al_2O_3阻尼材料的性能研究38-45
• 3.2.1 Al_2O_3的界面改性与表征38-40
• 3.2.2 界面改性方法对复合材料性能的影响40-44
• 3.2.3 Al_2O_3用量对复合材料性能的影响44-45
• 3.3 MVQ/埃洛石纳米管阻尼材料的性能研究45-49
• 3.3.1 界面改性方法对复合材料性能的影响45-48
• 3.3.2 埃洛石纳米管用量对复合材料性能的影响48-49
• 3.4 MVQ/片状绢云母阻尼材料的性能研究49-57
• 3.4.1 界面改性方法对复合材料性能的影响49-53
• 3.4.2 绢云母粒径对复合材料性能的影响53-54
• 3.4.3 绢云母用量对复合材料性能的影响54-57
• 3.5 本章小结57-59
• 第四章 MVQ/AEM/绢云母阻尼材料的性能研究59-73
• 4.1 引言59-60
• 4.2 MVQ/AEM共混胶性能的研究60-66
• 4.2.1 门尼粘度60-61
• 4.2.2 硫化性能61-62
• 4.2.3 物理机械性能62
• 4.2.4 阻尼性能62-63
• 4.2.5 耐热老化性能63-64
• 4.2.6 高温压缩变形性能64-65
• 4.2.7 耐油性能65-66
• 4.3 绢云母用量对MVQ/AEM/绢云母共混胶性能的影响66-72
• 4.3.1 物理机械性能66
• 4.3.2 阻尼性能66-69
• 4.3.3 微观形貌69
• 4.3.4 耐热老化性能69-70
• 4.3.5 高温压缩变形性能70-71
• 4.3.6 耐油性能71-72
• 4.4 本章小结72-73
• 结论73-75
• 参考文献75-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87-88
• 附件88

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本文编号：942033