硅橡胶介质中超声传播与衰减的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第26卷第3期JOURNALOF浙ZHF江．JIA工NG业UNI大VER学SIT学YO报FTECHNOLOCY．26．No31998年9月Sepkl1998f一(硅橡胶介质中超声传播与衰减的研究)傅晏彬。’。●-____—’(中国计量学院杭州310023)一＆·了周晓军魏智●●___-___一(浙江大学杭州31oo27)摘要对室温硫化硅橡胶的品种、性能、分子量、超声传播等因素进行了分析和研究，该胶具有低声速特性的透声材料性能，其粘度在9Pa·s14Pa·s最佳条

2、件时，纵波声速达到1000m／s以下，声衰减系数低于0，5dB／n~n，为研制特种超声换能嚣奠定了基础。关键词室温硫化壁竖墅；整主丝型兰；壹中图法分类号TQ32O．79—0前言航空、航天、汽车及舰船等使用的高分子构件在制造、装备及工作中，表面裂纹、应力等是引起各种破坏的主要因素之一。利用表面波进行超声无损检测是最有效的方法之一，但此类材料中的声速比一般金属低得多，因此，需要研制针对性强、低声速特性的透声材料。为此，本文对高分子构件进行声表面波检测所需的新型透声材料(室温硫化硅橡胶)的超声传播与衰减进行了研究。

3、室温硫化(RTV)硅橡胶是一种分子链两端带有一个或两个官能团的液体硅橡胶。一定条件下，这些官能团交联形成聚硅氧烷大分子网状体。由于Si—O键具有较高的离解(断裂)能，因此较为稳定且很柔顺，硫化后的制品是物理性能稳定的弹性体，既有减振性能又有隔音效果。本文主要通过模拟试验研究硅橡胶在低声速状况下的物性。在声滞传播过程中，利用声能的介质粘滞衰减原理，对RTV硅檬胶的品种、性能、分子量、超声传播等进行探讨，为R1v硅橡胶在超声检测、噪音控制方面的应用开发提供基础条件。1试验条件与方法1．1材料聚二甲基硅氧烷(砌Ⅳ)

4、106外观：白色流动膏状体，粘度(25oc)：~<200Pa·s收稿日期：1998一∞一18；修改稿收到日期：1998—04—25注：1)国家自然科学基金资助项目维普资讯http://www.cqvip.com傅晏彬等：硅橡胶介质中超声传播与衰减的研究-185．1o7外观：无色透明流动胶体，粘度(25℃)：3Pa·s一30P且·s改性RⅣ硅橡胶外观：白色微浑流动胶体．粘度(25℃)：≤10Pa·3二月硅酸二丁基锡、正硅酸乙酯、钛白粉、炭黑均为工业级。1．2试样制备把不同分子量的硅橡胶按设计的比例先后加入固化剂

5、、交联剂、填料，搅拌后倒入透声楔模具中，真空脱气后，样品在模具中自然流平，室温硫化后，经数小时熟化，脱模后待测。1．3设备仪器探伤仪：CTS一23型(汕头超声仪器厂)超声换能器：2．5F20一D(自制)‘5N1410N6真空干燥箱：一82A型(上海实验仪器总厂)拉力试验机：~-250A型(广州材料试验机厂)2结果与讨论2．1硅橡胶品种的选择RⅣ硅橡胶是线性聚合物，硅和氧原子交替组成主链与硅相连的有机基组成侧基。由于主链的硅氧结构和侧基的有机基，因此兼有无机物和有机物的特性．具有许多材料不能同时具备的高弹性和较

6、宽的使用温度范围。砌rv硫化硅橡胶结构如下{OH～革阜cH3CH3n=450—85O～o—S卜。一S卜CHIfCO添加5％填料的几种RⅣ硅橡胶的物理性能见表1。表15％填料硅橡胶性能测试将不同型号的硅橡胶分别配成含有无机填料5％(质量百分浓度)的胶液，硫化后的弹性体中超声传播情况见表2、表3。维普资讯http://www.cqvip.com186·浙江工业大学学报1998年第3期106'9991o46．31∞1．2107990．51030．11084．3改性7442766．1789．3从表2、表3可见声速与声

7、衰减系数都与频率有关。其中106、107试样分别加入了炭黑和钛白粉填料．3号试样为改性硅橡胶。106试样声速(算术平均值)为1039．1m／s，衰减(平均)1．07dB／nm~。107试样声速(平均值)1035m／s，衰减(平均)O45dB／nma。改性试样声速(平均值)766．53m／s，衰减(平均)O．37dB／n~n。但固化后样品表面发粘．脱模与检测都很困难。由以上数据可见RTV硅橡胶中加入不同填料或采用改性试样后，耐高温膨胀收缩率有所减小，弹性减弱，微观多孔性能降低，所以声吸收衰减受一定的阻抗影响，表

8、现在衰减测定不稳定，散射大，波形失真较大。2．2室温硫化I阿rv)硅橡胶分子量对超声衰减的影响RTV硅橡胶的分子量越大，分子链越长，链的柔顺性越好，链内旋转的位垒低。加入交联剂和促进剂硫化，交联点少固化时间较长，制品的弹性较高。由于分子量大粘度增高，加工时真空脱气困难，气泡对超声检测信号干扰大，试测结果误差很大。相反分子量小分子链段短，硫化快，粘度低，真空脱气容易，硫化后制品弹性较差，脆性大，试样易