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工程用丁腈基橡胶阻尼材料的制备与性能研究

工程用丁腈基橡胶阻尼材料的制备与性能研究

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作者：宋大龙青岛科技大学

学位级别：硕士

工程用高性能橡胶阻尼材料的关键技术指标除了阻尼性能,还要拥有足够高的力学性能,本课题旨在适应工程应用的需要,在满足物理力学性能要求的基础上,制备出阻尼性能优异的共混型橡胶阻尼材料,通过分析丁腈复合弹性体阻尼材料微观结构与... 详细信息

工程用高性能橡胶阻尼材料的关键技术指标除了阻尼性能,还要拥有足够高的力学性能,本课题旨在适应工程应用的需要,在满足物理力学性能要求的基础上,制备出阻尼性能优异的共混型橡胶阻尼材料,通过分析丁腈复合弹性体阻尼材料微观结构与性能之间的关系,建立起配合体系等因素与材料综合性能之间的定性乃至定量关系,为进一步优化以及调控以丁腈为基体的共混材料的配方提供理论参考。首先选取阻尼性能优异的丁腈橡胶为改性基体,研究了不同丙烯腈含量的丁腈橡胶在共混时的阻尼性能的变化,探讨了其共混比例,硫化体系,填充体系,增塑体系等对二元组分丁腈复合材料的阻尼性能的调节以及其他综合性能的影响,结果表明:随着丁腈橡胶N41(丙烯腈含量28%)占比增加,阻尼因子峰值所对应的温度从2.34℃变为-11.39℃,有效阻尼温域T(tanδ≥0.3)的边缘温度也随之移向低温,在全部共混比例下物理力学性能均远远超过工程应用的要求;以N220S/N41(70/30)作为研究对象,硫促剂的种类与用量对丁腈橡胶的阻尼性能影响不显著,半有效硫磺硫化体系的物理力学性能最优,基础配方下的拉伸强度可达27MPa,过氧化物体系综合性能较差;补强填充体系中炭黑(N330)用量的增加可以使阻尼温域移向高温,其中炭黑用量40phr时,二元组分丁腈胶性能最佳;并用其他填充剂的丁腈胶阻尼参数变化不明显,但扯断伸长率明显提高,尤其是C树脂的加入,扯断伸长率可达1000%以上;带有增塑剂的硫化胶阻尼温度趋于低温,综合性能优异。总体来看,虽然二元组分丁腈胶在物理力学性能等方面较优,但其阻尼温域均仅有35℃左右,比较窄,需要进一步改善。针对丁腈橡胶复合材料阻尼性能温域较窄等缺陷,选取溴化丁基橡胶与其并用,制备了力学性能优异的NBR/BIIR共混硫化胶,并且在限定的优异力学性能基础上,设计此复合橡胶材料的阻尼特性,组合制备出了综合性能更加优异的阻尼材料,结果表明:在本论文所给出的特有配方和加工工艺下,制备出了在全部共混比范围内均满足工程应用条件的BIIR/NBR共混硫化胶,拉伸强度与扯断伸长率均分别达到12MPa,500%以上,其中当BIIR/NBR共混比在80/20时,两富集相的波峰相对平坦,有效阻尼温域可从-50℃到60℃;探索出了多种调节BIIE/NBR材料阻尼因子的途径,包括控制硫磺硫化反应、调节炭黑用量、并用填充剂以及增塑剂等多种配合方式的调节方法,使其更加满足多种工程应用的需要与要求。最后为进一步完善丁腈复合材料的阻尼性能,弥补NBR/BIIR二元复合材料出现的阻尼峰谷以及阻尼平坦性等问题,将多种不同种类的第三组份高聚物如CR、EPDM等以BIIR/NBR/第三组份(80/20/20)的比例并入体系中,最终选取了氯丁橡胶(CR)作为改性胶种,形成了独特的三元共混阻尼弹性体。结果表明第三组份的加入对峰谷(-9.58℃)处阻尼因子的提高有明显作用,EPDM三元材料的阻尼平坦性较好,CR三元材料出现三阻尼峰的情况,并且其综合性能最佳。在探究BIIR/NBR/CR三元共混阻尼材料时发现,CR用量为20phr时综合性能最佳,在此基础上,C石油树脂的加入进一步改善BIIR/NBR/CR(80/20/20)的物理力学性能,同时使CR的阻尼峰消失。

关键词：工程应用丁腈基共混阻尼性能物理力学性能

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