氯化丁基橡胶阻尼材料动态力学性能的影响因素研究

本文主要研究了增粘树脂类型、高耐磨炉黑用量、测试频率等因素对氯化丁基橡胶阻尼材料动态力学性能的影响，并对影响机理进行了分析。

1实验部分

1.1 原材料

氯化丁基橡胶，美国埃克森公司；

增粘树脂，自制；

高耐磨炉黑，辽宁抚顺化工总厂；

硫化剂等其它助剂均为市售。

1.2 主要仪器设备

开放式炼胶机，XK—250，青岛双星橡塑机械有限公司；

橡胶真空硫化机，THP/V/150/3RT/2/PCD，东毓油压工业股份有限公司；

热机械分析仪，DMA242，德国NETZSCH公司。

1.3 试样制备

   在开炼机上待氯化丁基橡胶包辊后，依次加入各种助剂、填料、硫化剂后薄通10遍下片，在硫化机上压制试样。

1.4 性能测试

动态力学性能按ASTM D4065-95测试，测试条件：试样厚度2±0.2mm，最大振幅100um，最大动态力2.5N，频率1.66 Hz、2.0Hz、2.5Hz、3.33Hz，升温速度3℃/min，拉伸模式。除特殊标明外,测试频率均为2.5Hz。

2结果与讨论

2.1 增粘树脂类型对材料动态力学性能的影响

加入不同类型增粘树脂对材料动态力学性能的影响结果如表1、图1所示。

由表1可见，材料中添加几种不同类型的增粘树脂后，与空白试样相比，材料的损耗因子峰值均有不同程度的降低，另一方面，增粘树脂的加入使材料的损耗因子峰值温度都向高温区偏移，其中3#增粘树脂的峰值温度偏移最大，由空白试样的-49.7℃提高到-7.7℃，损耗因子峰值降低最小。由表1还可以看出，加入增粘树脂后的材料在20℃的损耗因子均大于空白试样，因此通过加入增粘树脂不但可以调节阻尼材料的有效阻尼温域范围，还可以增加在相对高温区的阻尼效能。

由图1可知，添加以上几种增粘树脂的材料的DMA谱图中只有3#树脂出现一个谱峰，说明3#增粘树脂与氯化丁基橡胶具有很好的相容性，而加入1#与2#增粘树脂的试样，除出现一个主峰外，在80℃附近还各自出现了一个小峰，说明这两种增粘树脂与主体材料的相容性比3#树脂略差；几种增粘树脂具有不同的分子结构，依据相似相容原理，造成它们与氯化丁基橡胶间相容性的差异；在加入增粘树脂的三个试样中，加入3#增粘树脂的损耗因子峰值最大，说明树脂与橡胶主体材料的相容性也是影响材料损耗因子峰值的因素。 

2.2 高耐磨炉黑用量对材料动态力学性能的影响

高耐磨炉黑用量对材料动态力学性能的影响结果如表2、图2所示。

橡胶材料的阻尼效应是由各种摩擦效应（即高聚物分子之间、高聚物分子与填料之间及填料之间的摩擦）引起的，其中高聚物分子之间的摩擦效应的贡献占主导地位。由表2可以看出，随着高耐磨炉黑用量的增加，材料的损耗因子峰值逐渐降低，损耗因子峰值温度向高温区偏移，原因是高耐磨炉黑的加入降低了材料中氯化丁基橡胶的相对含量，即减少了高聚物分子之间的摩擦效应，因此材料的损耗因子峰值降低，且高耐磨炉黑的加入量越大，体系的损耗因子峰值降低越多。

由图2可以看出，随着高耐磨炉黑用量的增加，损耗因子峰值温度向高温区偏移，主要原因是加入的高耐磨炉黑与橡胶结合到一起，在填料界面上形成了结合橡胶，在一定程度上限制了高聚物分子的运动，因此，需要更高的温度克服高分子热运动所需要的位垒，即增加高耐磨炉黑用量使材料的玻璃化温度移向高温区。

2.3测试频率对材料动态力学性能的影响

    测试频率对材料动态力学性能的影响结果如表3所示。

   由表3可见，在所研究的频率范围内，测试频率由3.33Hz到1.66Hz逐渐减小，损耗因子峰值温度逐渐降低，损耗因子峰值逐渐减小；这是因为频率越低，高分子的链段运动越能跟得上外力的变化，因而内耗越小，即损耗因子峰值越低[6]。

3结论

（1）增粘树脂对材料动态力学性能具有显著的影响，通过加入增粘树脂不但可以调节阻尼材料的有效阻尼温域范围，还可以增加在相对高温区的阻尼效能；不同增粘树脂对材料阻尼性能具有不同的影响，其中3#增粘树脂与橡胶主体材料的相容性最好，对本材料阻尼温域拓宽效果最大。

（2）随着高耐磨炉黑用量的增加，材料的损耗因子峰值逐渐降低，损耗因子峰值温度向高温区偏移。

（3）测试频率由3.33Hz到1.66Hz逐渐减小，损耗因子峰值温度逐渐降低，损耗因子峰值逐渐减小。