橡胶减震材料的研究进展

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1、万方数据橡胶工业2011年第58卷橡胶减震材料的研究进展王韵然h2，王进2，刘(1．青岛科技大学青岛市新材料研究重点实验室，山东青岛株洲412007)莉1，杨军2266042；2．株洲时代新材料科技股份有限公司，湖南摘要：概述橡胶减震材料的研究进展。包括减震机理、减震性能的影响因素以及各种新型橡胶复合减震材料。指出分子结构、硫化程度、填料类型等均会影响橡胶减震材料的减震性能，互穿网络聚合物、聚合物梯度材料和压电阻尼材料等新材料的兴起和发展为新型阻尼材料的研制工作上升到分子设计水平莫定r基础，高性能、智能化、精细化将成为今后高性能聚合物减震材料的发展方向。关键词：橡

2、胶；减震材料；铁路交通中图分类号：TQ336．4+．2文献标志码：B文章编号：1000—890X(2011)03-0186—06随着铁路系统的不断提速以及人们对舒适性和低噪声要求的Et益提高，现代机车车辆大量使用各种减震橡胶元件以起到牵引、减震和支承作用[1{]。其中，在机车车辆转向架上减震元件用得最多的部位是一系悬挂装置、二系悬挂装置和牵引悬挂装置，并且转向架用弹簧已从钢、弹双簧并用逐渐转为纯橡胶弹簧。橡胶减震元件主要优点包括可随意选择橡胶的结构形态、调整橡胶配方组分来控制硬度，满足对各方向刚度和强度的要求；有适当的阻尼，有利于越过共振区，衰减高频振动和噪声；弹

3、性模量比金属小得多，可产生较大的弹性形变[3‘4]。本文概述橡胶减震材料的减震机理、减震性能的影响因素以及其研究进展状况。1减震机理橡胶大分子链段运动是一个与温度有关的松弛过程，橡胶随着温度的升高呈现玻璃态、玻璃化转变和高弹态(见图1)。当橡胶处于玻璃态时大分子链段被冻结，机械能不能转化为热能散逸，只能作为位能储存，橡胶的损耗因子(tan3)很小，减震效果差；高弹态时大分子链段运动变得容易，松弛时间相对较短，不能储存足够的机械能，故橡作者简介：王韵然(1984一)，男，四川达州人，现任职于中蓝晨光化工研究院，硕士，主要从事聚合物共混及加工成型的研究。2·O1．6叠

4、望1．2鲴篓08埋0·40一高弹态∥辽I．温度／℃图I橡胶的动态力学性能曲线胶的减震性能未达到最佳；当橡胶处于两态之间的转变时，即玻璃化温度(丁g)附近，大分子链段既能运动，又不充分运动，故滞后现象严重，出现ta时最大值，使得材料在这一区域内能够吸收大量的振动能量，从而具有较好的减震效果[5。6]。橡胶的损耗峰愈高、玻璃化转变温域愈宽、温域值与外部环境愈符合，其减震效果愈好。2减震性能的影响因素2．1分子结构橡胶的分子结构，如主链是否饱和、侧基是否具有极性、侧基的多寡等对材料的减震性能有决定性影响。在分子链上引入侧基或增大侧基的体积，可阻碍橡胶大分子的运动，增加分

5、子间的内摩擦，使材料的tan8增大，减震性能提高[7]。在通用橡胶中，IIR由于分子链上具有密集的侧万方数据第3期．王韵然等．橡胶减震材料的研究进展甲基，且在T。附近存在缓慢弛豫过程[8]，因而具有较大的tan艿值；NBR由于含有强极性的腈基，分子链间具有较大的次级力作用，因而具有较大的tan古'值。对于氢化丁腈橡胶(HNBR)，虽然丙烯腈含量对HNBR的tan8最大值影响不大，但材料的阻尼峰会随着丙烯腈含量的增大而向高温区移动[9]。将氢化羧基丁腈橡胶(HXNBR)和低粘度的HNBR进行共混，改变共混物中羧基含量，也能获得减震性能良好的胶料[1叫。EPDM由于具

6、有较多的侧甲基，且主链饱和度高，耐天候老化和耐化学药品性能优异，可用于制造弹性关节、球铰等机车牵引悬挂用橡胶制品，但其与金属粘接强度较低以及采用硫黄硫化体系其压缩变形较大仍是亟待解决的问题[1川。硅橡胶是一种较为特殊的材料，因其t较低(⋯14070℃)，在室温附近性能变化小，而硅一氧键结构使其在较宽的温度区域(一50～+150℃)内力学性能较为稳定，结构单元含有较多对称的侧甲基，且分子链呈螺旋状结构，链段运动的内摩擦阻力较大，减震效果显著n21，目前已广泛用于铁路客货车的车钩缓冲器。2．2硫化硫化与橡胶减震材料的模量、阻尼系数密切相关。橡胶的硫化程度适度增大，t升

7、高，在t以上的弹性区域内，硫化胶的平衡弹性模量和动态ta时随着交联密度的增大而增大[1}14]。程伟等[1明研究表明，交联密度增大可以提高NBR硫化胶损耗峰所对应的温度，但阻尼温域会变窄，且低温减震性能会变差。丁国芳等n60制备了树脂硫化IIR减震材料，发现树脂硫化IIR减震材料的损耗峰会因树脂用量的增大而向高温区移动，树脂用量较小时，IIR基质分子链对材料的减震性能起主要作用；当树脂用量较大时，由树脂所诱发的次级松弛转变对材料的tanb'最大值产生影响。唐小斗等[171研究表明，硅橡胶减震材料的交联密度降低，相当于材料微观网构中链段运动自由度增大，从而可以使材料

8、获得更好的