新型高阻尼宽温域氯化丁基橡胶复合材料制备及性能研究

以氯化丁基橡胶为基体材料,通过反增塑作用技术,成功制备出高阻尼宽温域氯化丁基橡胶复合材料,并研究其阻尼性能、力学性能及微观结构。结果表明：复合材料CIIR/CP-70/PF体系的损耗因子-温度（tanδ-T）曲线仅一个单峰,属热力学相容体系,与纯CIIR基体橡胶相比,复合材料的tanδ峰明显向高温移动,且最大损耗因子值及对应温度均大幅度提高,且峰值增加到1.38左右,有效阻尼温域范围90℃以上。同时,CP-70与PF的加入可兼具提高CIIR基体材料力学性能,具有很好的实用价值。SEM及DSC分析结果证明,CP-70以无定形状态分散在CIIR基体中,且CP-70与基体CIIR间存在反增塑作用。     

AO-2246对聚氨酯阻尼及力学性能影响

聚氨酯(PU)中添加不同份数小分子AO-2246,研究了AO-2246对阻尼性能和力学性能的影响。结果表明,PU/AO-2246体系的损耗因子-温度(tanδ-T)曲线只有一个转变峰,是热力学相容体系,随着AO-2246添加份数的增多,聚氨酯的最大损耗因子tanδ_(max)及对应峰值温度均随之提高,tanδ最大可达到1.51。添加适量AO-2246会提高聚氨酯的拉断伸长率,但同时会降低其拉伸强度和硬度。     

氢化羧基丁腈橡胶/AO-2246复合材料阻尼性能研究

以氢化羧基丁腈橡胶(HXNBR)为基体,加入极性有机小分子2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO-2246)进行改性,制取了HXNBR/AO-2246复合材料,对其阻尼性能进行研究。结果表明,AO-2246质量分数在40%以内时,随其用量的增加HXNBR/AO-2246复合材料阻尼性能逐渐提高,在40%时状态最佳,此时损耗因子(tanδ)峰值为2.21,对应玻璃化转变温度(T_g)为24.9℃,tanδ>0.3的有效阻尼温域为32.6℃。HXNBR/AO-2246复合材料阻尼性能的提高是基于HXNBR中氰基(—CN)和羧基中的C=O与AO-2246中的羟基(—OH)形成了氢键网络作用,以及AO-2246较大侧基所带来的位阻效应。同时,随着AO-2246用量逐渐增加,小分子达到饱和并开始自聚结晶,材料出现两相结构,在AO-2246质量分数为50%时,过多的小分子使得材料阻尼性能下降,但对应Tg继续往高温方向移动。     

受阻酚AO-60/丁腈橡胶复合材料的结构与动态力学性能

在丁腈橡胶(NBR)中添加受阻酚AO-60制备受阻酚/丁腈橡胶复合材料。利用DSC、SEM、动态力学分析仪(DMA)等测试手段对该复合材料的结构进行了表征,并研究了其动态力学性能。结果表明:AO-60在不同的NBR基体中的分散情况不同。在丙烯腈质量分数为35%的NBR基体(N230S)中,AO-60形成了精细的分散结构,且与NBR大分子之间形成了强烈的分子间作用力,两相相容性好。与纯NBR基体相比,AO-60/NBR复合材料的玻璃化转变温度(Tg)随着AO-60含量的增加逐渐升高,损耗因子(tanδ)逐渐增大,阻尼性能提高。同时,AO-60/N230S复合材料表现出更好的阻尼性能。     

受阻酚/羧基丁腈橡胶复合材料的结构及动态力学性能

将羧基丁腈橡胶(XNBR)和受阻酚2,2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚) (AO-2246)混合制备出挤压和未挤压AO-2246/XNBR复合材料,并对其结构及动态力学性能进行了研究。研究结果表明,AO-2246在XN2BR基体中的分散状态对体系的动态力学性能影响较大。在未挤压样品中,大部分AO-2246分子以晶体颗粒的形式存在,体系的损耗因子(tanδ)比纯XNBR基体低;而在挤压样品中,由于热压淬火过程中两组分发生杂化,体系的tanδ值明显增大,体系的阻尼性能显著提高。差示扫描量热(DSC)分析和扫描电镜(SEM)观察表明,当AO-2246质量分数高于40%后,杂化体系中AO-2246以3 种形态存在：杂化形态、微相分离态以及结晶态,它们共同对体系的动态力学性能产生影响。AO-2246质量分数为50%的杂化体系的tanδ峰峰值高达3.5,同时该峰位置由低温区向高温方向移动至室温附近,从而使AO-2246/XNBR复合材料成为一种极具潜力的高性能阻尼材料。     

加工工艺对CPE/AO2246阻尼性能与形态结构的影响

利用氯化聚乙烯(CPE)与有机小分子2,2亚甲基-双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO2246)采用不同工艺制备了有机杂化阻尼材料,通过动态力学分析(DMA)、差示扫描量热(DSC)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)考察了材料的动态力学性能和微观结构。研究结果表明,AO2246在基体CPE中的分散状态对体系的阻尼性能影响较大。在未经热压的CPE/AO2246体系中,AO2246以三维谷粒结晶存在,造成体系的损耗因子(tanδ)比基体的还要低;而经过热压工艺的CPE/AO2246体系,AO2246与CPE产生了有机杂化,使体系的tanδ峰值获得较大的提高,同时玻璃化温度向高温方向移动,改善了体系的阻尼特性。红外光谱图表明,高温热压工艺的AO2246分子间产生了氢键作用的新的吸收峰,从而进一步提高了体系的阻尼性能。     

丁腈橡胶/受阻酚AO-2246/绢云母粉共混物的动态力学性能

首先制备丁腈橡胶(NBR)/2,2'-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO-2246)共混物,然后添加不同含量的绢云母粉,获得了不同阻尼性能的复合材料。采用动态力学分析、红外光谱以及扫描电镜等手段研究了绢云母粉加入后的改善阻尼性能的机理。研究结果表明,绢云母粉的加入,不仅提高了NBR/AO-2246共混物的损耗角正切值(tanδ),而且储能模量(E')和损耗模量(E″)均得到提高。通过红外光谱分析可知,分子间氢键效应不是导致NBR/AO-2246/绢云母共混物高阻尼性能的原因。结合扫描电镜分析表明,高阻尼性能是无定形态小分子AO-2246具有高阻尼性能和绢云母与NBR基体间摩擦耗散能量共同作用的结果。储能模量的增大是绢云母粉特殊的高厚径比层状结构引起的补强效应所致。     

受阻酚AO-80/NBR/PVC交联复合材料的结构与动态力学性能

在丁腈橡胶(NBR)/聚氯乙烯(PVC)共混基体中添加了受阻酚AO-80, 制备了AO-80/NBR/PVC交联复合材料, 并研究了其微观结构和动态力学性能。扫描电镜、 透射电镜的结果证明, 大部分AO-80溶解在NBR/PVC基体中, 少量的AO-80以亚微米尺寸的微粒分散于基体中; X射线衍射、 差示扫描量热分析(DSC)结果证明, AO-80在基体中处于非晶态。DSC、 动态热机械分析的结果表明, AO-80与基体之间形成了很强的分子间作用力, 使材料的玻璃化温度大幅度上升。同时, AO-80/NBR/PVC交联复合材料的损耗因子tanδ-温度T曲线只有一个单峰, 与纯的NBR/PVC交联橡胶相比, 随着AO-80用量增加, tanδ峰明显向高温移动, 并且峰值由0.96增加到1.56。AO-80/NBR/PVC交联复合材料呈现明显的拉伸取向, 具备优异的力学强度, 具有很好的实用价值。      

高性能氯化丁基橡胶复合阻尼材料的制备技术及力学阻尼性能研究

采用机械共混改性方法制备了高性能氯化丁基橡胶(CIIR)/四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(AO-60)/酚醛树脂(PF)复合减振材料。研究了硫化体系、混炼温度和酚醛树脂用量等对复合减振材料力学阻尼性能的影响。结果表明:在CIIR/AO-60复合材料体系中,采用氧化锌硫化体系制备的减振材料的力学阻尼性能较佳;在混炼条件110℃×30min下制备的复合减振材料的综合阻尼性能和相态结构分布都优于常温下制得的阻尼材料;在CIIR/AO-60材料体系中,随着PF用量的增加,复合减振材料的力学性能、贮能模量和损耗模量都得到提高,复合减振材料的动态力学性能曲线向高温方向移动,材料体系的最大损耗因子值有一定的降低;当PF用量为5份时,所制备的高性能氯化丁基橡胶复合减振材料具有更好的综合力学阻尼性能。     

高阻尼空心微珠/环氧复合材料的制备及性能研究

制得不同粒径空心微珠/环氧复合材料,并对其进行断口形貌、阻尼性能和耐热性进行了研究.其阻尼性能的测试是采用动态力学热分析仪,通过拉伸-压缩的方法在不同变温(-40～150℃)和变频(10～800Hz)条件下完成的.结果表明相同条件下,添加过筛100～140目空心微珠的复合材料在玻璃化转变温度(Tg)下的阻尼性能相对较好(tanδmax=0.892),并且随频率增加损耗因子衰减较慢.通过复合材料断口的扫描观察发现空心微珠均匀分布在基体中,且与基体的结合较好;通过热重测试发现空心微珠概率粒径越大,复合材料耐热性越好.     

陶瓷粒径对PMN/EP复合材料结构与性能的影响

以压电陶瓷铌镁锆钛酸铅(PMN)为功能相、环氧树脂(EP)为基体,采用树脂浇注成型方法制备了PMN/EP复合材料,研究了陶瓷粒径大小对复合材料结构与性能的影响。扫描电镜(SEM)分析表明,用大颗粒的粉料B(74μm～100μm)制备的复合材料中PMN颗粒之间出现"头碰头"或"肩并肩"的连接方式;而用粒径较小的粉料E(7μm～35μm)制备的复合材料,大部分以0-3型结构均匀分散在环氧树脂基体中。力学分析表明,随粒径的减小,PMN/EP复合材料的弯曲强度增大。随陶瓷颗粒粒径减小,复合材料的损耗因子最大值tanδmax增大;粉料E制备的复合材料具有较高的损耗因子,其tanδmax最大为0.724;随陶瓷颗粒继续减小,tanδmax有所降低,但阻尼温域拓宽,损耗面积TA相应增大。     

受阻酚/丁腈橡胶复合材料的结构与性能

在丁腈橡胶中添加受阻酚AO-60制备受阻酚/丁腈橡胶复合材料。利用差示扫描量热(DSC)、 扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、 动态力学分析(DMTA)等测试手段对该复合材料的结构进行了表征, 并对其动态力学性能进行了研究。结果表明: 该复合材料中受阻酚AO-60的结晶性能发生变化, 由结晶态转变为无定形态。AO-60在丁腈橡胶基体中形成了富集区, 在AO-60分子间和AO-60与NBR分子之间形成了大量的氢键。该复合材料不仅存在丁腈橡胶的玻璃化转变, 还有两次异常的松弛过程, 这归因于体系中分子间氢键的解离。该复合材料具有很高的损耗性能, 有很好的阻尼材料应用前景。      

PMN/CB/PF/ⅡR复合材料制备及其阻尼性能

以丁基橡胶为聚合物基体,酚醛树脂为硫化剂,通过加入压电陶瓷和导电炭黑,制得了一种高阻尼宽温域的聚合物基压电阻尼复合材料(PMN/CB/PF/ⅡR)。系统研究压电陶瓷和乙炔炭黑含量、极化、外加交变应力大小及频率、聚合物共聚基体等因素对复合材料阻尼性能的影响。研究表明:在相同的外力条件下,当外力施加频率与复合材料模量相匹配,PMN质量分数为50%,炭黑为5%时,PMN/CB/PF/ⅡR复合材料的阻尼系数峰值tanδmax达到最大0.81,阻尼温域范围为-35~60℃,复合材料的阻尼性能最好。而且,极化过的样品比未极化的样品具有更高的阻尼峰值。     

受阻酚封端聚氨酯阻尼材料的结构与性能

分别设计合成了受阻酚AO-80和AO-2246封端聚氨酯预聚物,并经固化制得聚氨酯阻尼材料。采用傅里叶变换红外光谱、差示扫描热分析、扫描电镜表征了该材料的微观结构,并研究了受阻酚含量、受阻酚种类和聚醚相对分子质量对阻尼材料动态力学性能的影响。动态力学测试结果表明,所制得试样组分相容性较好,随着受阻酚用量的增加,最大阻尼因子增大,玻璃化温度升高,阻尼温域变宽;同质量比时,AO-2246封端所制得试样最大阻尼因子和损耗峰面积均高于AO-80体系;随着聚醚相对分子质量增加,试样的最大阻尼值增大,玻璃化温度降低,相容性变好。     

CIIR/PVC共混阻尼材料的改性研究

针对CIIR/PVC共混体系损耗因子在中常温较低的缺陷,分别采用添加NBR共混、DBP溶胀的方式改性.DMA测试表明,前者在O～lOO℃的温域内出现了一个很宽的平台,tanδ>O.15;后者使得阻尼曲线向低温移动,在40～90℃中常温度段,损耗因子大大提高.SEM分析表明,添加NBR共混导致了微相分离.静态力学性能测试表明,DBP溶胀改性使得阻尼材料在室温下的模量变大.NBR共混改性和DBP溶胀改性提高了组分间的相容性、改善了阻尼材料的阻尼温域,得到阻尼性能良好的阻尼材料.     

高阻尼宽温域粘弹性硅橡胶复合材料的制备及性能研究

以硅橡胶和丁基橡胶为基体材料,成功制备出高阻尼宽温域粘弹性硅橡胶复合材料,最大损耗因子tanδmax>0.3≥0.7,损耗因子大于0.3的温度范围△Ttanδ≥100℃.同时研究了材料的力学性能、阻尼性能和相态结构.结果表明,在硅橡胶基质中,加入具有一定相容性的高阻尼丁基橡胶材料,可以显著提高体系的阻尼因子,拓宽有效阻尼温度范围.补强剂白炭黑的加入可以提高材料的机械力学性能,但对材料的阻尼性能产生一定的负面影响,通过加入一定量的硅烷偶联剂KH-845-5对白炭黑表面进行改性处理,可以部分有效解决这两种性能间的矛盾,达到高性能硅橡胶阻尼减振材料使用上的性能平衡.     

压电陶瓷/CIIR复合材料的阻尼性能的研究

以氯化丁基橡胶(CIIR)及其互穿网络为基体,加入压电陶瓷PMN和导电炭黑CB制备PMN/CB/CIIR复合材料,系统研究其的阻尼性能的影响因素以及机理,以获得高介电常数和高阻尼性能的压电陶瓷/聚合物基复合材料,拓展其在介电材料和阻尼材料领域的应用。     

片状石墨粉/受阻酚小分子-丁腈橡胶共混物动态力学性能

以丁腈橡胶(NBR)为基体,添加受阻酚小分子2,2′-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO-2246)构成杂化体系,在体系中添加片状石墨粉(FGP),研究其对共混物动态力学性能的影响,借助DMA、FTIR和SEM等手段,研究了FGP/AO-2246-NBR共混物的动态力学性能。结果表明:将FGP加入AO-2246-NBR共混物中后,损耗角正切值、动态储能模量及损耗模量均随着FGP含量的增加先增加后减小,当FGP含量达到临界值(质量分数10%左右)时,其动态力学性能损耗角切值、动态储能模量及损耗模量才表现出较好的性能。通过红外光谱分析发现,三元共混物的氢键效应不是决定动态力学性能的关键因素,这与FGP本身的特性及形成的微观结构有关。微观形貌的形成是FGP与AO-2246-NBR共混物间相互作用的结果。     

羧基丁苯/受阻酚阻尼材料的性能研究

通过向极性的橡胶基体羧基丁苯(CSBR)中添加受阻酚,制备了一系列羧基丁苯/受阻酚阻尼材料.通过动态力学分析表明,受阻酚与基体CSBR具有较好的相溶性,并且该类材料具有很好的阻尼性能.这种材料中受阻酚与基体橡胶形成了分子间的氢键,在受到交变的机械应力作用下,氢键会断裂而消耗大量的能量,从而具有良好的阻尼性能.这类材料的玻璃化转变温度较高,损耗因子(tanδ)出峰位置都高于室温,这类阻尼材料可以应用于室温附近,解决了橡胶材料只能用作低温阻尼材料使用的问题.     

功能小分子对饱和橡胶/丙烯酸酯橡胶共混物阻尼性能的影响

研究了功能小分子对饱和橡胶/丙烯酸酯橡胶共混材料阻尼性能的影响,结果表明,受阻酚类功能小分子AO-80与1035FF并用可进一步提高饱和橡胶/丙烯酸酯橡胶共混材料的阻尼性能.功能小分子的损耗因子峰值温度对掺杂体系稳定性有重要影响,其峰值温度低于使用温度的掺杂体系具有稳定的阻尼性能.