CN101962480A

CN101962480A - 一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料

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Publication number: CN101962480A
Application number: CN2010105204100A
Authority: CN
Inventors: 黄加才; 王立峰; 李诗成; 赵云峰; 游少雄; 李晓颜; 赵鸿敬; 林树凯; 张风生; 付万军; 李�杰
Original assignee: Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Current assignee: Aerospace Research Institute of Materials and Processing Technology
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN101962480B

Abstract

一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料，包括低苯基硅橡胶、乙烯基硅油、白炭黑和过氧化硫化剂，各组分质量百分比为：低苯基硅橡胶50.8％～78.7％，乙烯基硅油2.5％～3.9％，白炭黑15.8％～45.6％，过氧化硫化剂0.8％～1.2％，颜料0.3％～0.4％。本发明阻尼材料对现有材料进行改性，使其在较宽的温度范围内既有良好的阻尼隔振缓冲性能，又有良好的力学性能；本发明能满足拉伸强度≥5MPa，扯断伸长率≥200％，扯断永久变形≤25％，阻尼系数β_max≥0.2，并且在-50～+150℃温度范围内满足使用要求；本发明在多个设备或仪器上已经应用，并且取得了显著的隔振缓冲效果，并可推广应用于飞机、船舶和车辆上的仪器仪表和电子系统的振动控制及噪声控制，具有广阔的应用前景。

Description

一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料

技术领域

本发明涉及一种宽温(-50～+150℃温度范围内)高阻尼(阻尼系数β_max≥0.2)材料，特别是涉及一种基于低苯基硅橡胶(苯基含量小于7％)的宽温高阻尼材料，属于阻尼材料配方设计技术领域，主要用作隔/减振器的阻尼橡胶材料及结构的附加阻尼处理材料。

背景技术

基于粘弹性阻尼减振材料发展起来的阻尼隔振技术是控制振动、冲击与噪声的有效途径，是改善结构及仪器设备力学环境的有效手段，特别是对高精度设备的宽频随机振动和冲击问题更有不可替代的作用，粘弹性阻尼减振材料及其制品已在多种仪器仪表、导航设备和电子系统等的振动及噪声控制方面得到广泛应用，但是各种设备、仪器承受的振动环境越来越恶劣，振动和冲击量级愈来愈大，同时面临着低温更低、高温更高的复杂使用环境，这对隔振缓冲技术提出了极高的要求。良好的阻尼材料是解决隔振缓冲问题必不可少的前提。

国内现有的阻尼材料适用温度一般在-30～+100℃左右，阻尼因子β最高只达0.2左右，拉伸强度偏低，并且不是适用温域窄就是阻尼因子低，达不到宽温域内既有良好的阻尼隔振性能又有良好的力学性能，与国外阻尼材料的性能相比差距比较大，已经不能满足复杂恶劣环境的使用要求，因此亟需对现有材料进行改进，研制出使用温度范围更宽(-50～+150℃)、阻尼因子更高(阻尼系数β_max≥0.2)的阻尼材料，以满足各种设备仪器使用的需要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种拉伸强度≥5MPa，在-50～+150℃温度范围内、阻尼系数β_max≥0.2的基于低苯基硅橡胶的阻尼材料。

本发明的技术解决方案是：一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料，包括低苯基硅橡胶、乙烯基硅油、白炭黑和过氧化硫化剂，各组分质量百分比为，

低苯基硅橡胶 50.8％～78.7％，

乙烯基硅油 2.5％～3.9％，

白炭黑 15.8％～45.6％，

过氧化硫化剂 0.8％～1.2％，

颜料 0.3％～0.4％。

所述的各组分质量百分比为，低苯基硅橡胶50.8％，乙烯基硅油2.5％，白炭黑45.6％，过氧化硫化剂0.8％，颜料0.3％。

所述的各组分质量百分比为，低苯基硅橡胶63.7％，乙烯基硅油3.2％，白炭黑31.8％，过氧化硫化剂1.0％，颜料0.3％。

所述的各组分质量百分比为，低苯基硅橡胶78.7％，乙烯基硅油3.9％，白炭黑15.8％，过氧化硫化剂1.2％，颜料0.4％。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)本发明阻尼材料对现有材料进行改性，使其在较宽的温度范围内既有良好的阻尼隔振缓冲性能，又有良好的力学性能；

(2)本发明能满足拉伸强度≥5MPa，扯断伸长率≥200％，扯断永久变形≤25％，阻尼系数β_max≥0.2，并且在-50～+150℃温度范围内满足使用要求；

(3)本发明采用的低苯基硅橡胶作为阻尼材料在国内为首次使用，具有使用温度范围宽、阻尼好等优点，经测试，阻尼系数β_max大于0.26；

(4)利用本发明制造成某种类型的减振器后在某设备支架上应用，轴向减振效率达到78.6％、横向减振效率达到87.2％，减振器经过各项试验后没有损伤，而使用原有的阻尼材料时，减振器都有被破坏的现象；

(5)本发明在多个设备或仪器上已经应用，并且取得了显著的隔振缓冲效果，并可推广应用于飞机、船舶和车辆上的仪器仪表和电子系统的振动控制及噪声控制，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明高低温下的性能曲线图；

图2为本发明制备工艺流程图。

具体实施方式

本发明设计要点：

1、通过对现有阻尼材料的改性研究，在保证其具有较高阻尼因子的前提下，拓宽其适用的温度范围。

苯基硅橡胶由于苯基的存在，位阻效应明显，使阻尼因子高于一般硅橡胶，低苯基硅橡胶具有卓越的低温性能，主要原因为，侧基的苯基破坏了链的规整性，妨碍了在低温下分子链规则排列而结晶。但当苯基含量继续增大时，由于空间位阻和分子链刚性增加，影响了链的柔曲性，低温性能变坏，但仍优于一般硅橡胶。

低苯基阻尼材料选用的原材料及组分配比如下：低苯基硅橡胶(50.8％～78.7％)，乙烯基硅油(2.5％～3.9％)，白炭黑(15.8％～45.6％)，过氧化硫化剂(0.8％～1.2％)，颜料(0.3％～0.4％)。各组分不同的配比可使阻尼材料具有不同的弹性剪切模量，从而可以使阻尼材料适用不同的减振要求。颜料的种类可根据需要添加或者不加。

2、进行共混配合体系研究，使新型宽温高阻尼材料在阻尼因子、使用温度范围等方面满足要求。

主要技术途径是机械共混。其技术关键是根据材料的玻璃化转变区及其相容性确定共混组分、确定共混工艺研究及共混物的相容性、稳定性和硫化工艺。低苯基阻尼材料硫化工艺如图2所示：采取开放式炼胶机或密炼机，按照低苯基硅橡胶、乙烯基硅油、白炭黑、过氧化硫化剂、颜料的加料顺序进行炼胶。炼胶温度不能超过60℃。一段硫化温度在110～130℃，硫化时间10min～25min。二段硫化条件为1小时内升温到200℃，保温4h后再自然冷却到室温。

3、本发明的技术指标：

(1)拉伸强度≥5MPa，

(2)扯断伸长率≥200％，

(3)扯断永久变形≤25％，

(4)阻尼系数β_max≥0.2，

(5)在-50～+150℃温度范围内满足使用要求。

本发明高低温下的性能曲线图如图1所示。

以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明：

实施例1

阻尼材料配比(质量百分比)：

低苯基硅橡胶 50.8％，

乙烯基硅油 2.5％，

白炭黑 45.6％，

过氧化硫化剂 0.8％，

颜料 0.3％。

制备工艺：

将乙烯基硅油加入到低苯基硅橡胶内，再依次加入白炭黑、过氧化硫化剂和颜料，在小于60℃下混炼，出片后在110℃下硫化15min，再1小时内升温到200℃，保温4h后再自然冷却到室温。

性能：

本实施例阻尼材料的拉伸强度7.1MPa，扯断永久变形12％，扯断伸长率200％，剪切模量13MPa，在-50～+150℃温度范围内阻尼因子β_max为0.36。

采用上述配方得到的阻尼材料可以应用在谐振频率要求高、承载大的减采用上述配方得到的阻尼材料可以应用在谐振频率要求高、承载大的减振环境中。比如，为了避开各种耦合频率，某系统用减振器要求谐振频率在115Hz以上，而且设备较重，需要阻尼材料有较高的弹性剪切模量，通过使用本阻尼材料后，取得了较好的减振效果。

实施例2

阻尼材料配比(质量百分比)：

低苯基硅橡胶 63.7％，

乙烯基硅油 3.2％，

白炭黑 31.8％，

过氧化硫化剂 1.0％，

颜料 0.3％。

制备工艺：

将乙烯基硅油加入到低苯基硅橡胶内，再依次加入白炭黑、过氧化硫化剂和颜料，在小于60℃下混炼，出片后在120℃下硫化20min，再在1小时内升温到200℃，保温4h后再自然冷却到室温。

性能：

本实施例阻尼材料的拉伸强度10MPa，抗撕强度45kN/m，扯断永久变形6％，扯断伸长率939％，在-50～+150℃温度范围内阻尼因子β_max为0.32。阻尼材料弹性剪切模量在2MPa附近，这时阻尼材料具有最高的强度和最佳的综合性能，目前已在多个设备上得到应用。

实施例3

阻尼材料配比(质量百分比)：

低苯基硅橡胶 78.7％，

乙烯基硅油 3.9％，

白炭黑 15.8％，

过氧化硫化剂 1.2％，

颜料 0.4％。

制备工艺：

将乙烯基硅油加入到低苯基硅橡胶内，再依次加入白炭黑、过氧化硫化剂和颜料，在小于60℃下混炼，出片后在130℃下硫化25min，再在1小时内升温到200℃，保温4h后再自然冷却到室温。

性能：

本实施例阻尼材料的拉伸强度5.5MPa，扯断永久变形25％，扯断伸长率1310％，剪切模量0.5MPa，在-50～+150℃温度范围内阻尼因子βmax为0.29。阻尼材料弹性剪切模量在0.8Mpa以下，可以应用在谐振频率要求低、承载小的减振环境中。比如，某管道用减振器，由于设备只有一百多克，需要阻尼材料有较低的弹性剪切模量，通过使用本阻尼材料取得了较好的减振效果，彻底解决了在振动环境下该管道的故障问题。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料，其特征在于：包括低苯基硅橡胶、乙烯基硅油、白炭黑和过氧化硫化剂，各组分质量百分比为，

低苯基硅橡胶 50.8％～78.7％，

乙烯基硅油 2.5％～3.9％，

白炭黑 15.8％～45.6％，

过氧化硫化剂 0.8％～1.2％，

颜料 0.3％～0.4％。

2.根据权利要求1所述的一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料，其特征在于：所述的各组分质量百分比为，低苯基硅橡胶50.8％，乙烯基硅油2.5％，白炭黑45.6％，过氧化硫化剂0.8％，颜料0.3％。

3.根据权利要求1所述的一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料，其特征在于：所述的各组分质量百分比为，低苯基硅橡胶63.7％，乙烯基硅油3.2％，白炭黑31.8％，过氧化硫化剂1.0％，颜料0.3％。

4.根据权利要求1所述的一种基于低苯基硅橡胶的宽温高阻尼材料，其特征在于：所述的各组分质量百分比为，低苯基硅橡胶78.7％，乙烯基硅油3.9％，白炭黑15.8％，过氧化硫化剂1.2％，颜料0.4％。