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橡膠的減震作用及減震橡膠材料

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橡膠的特點是既有高彈態又有高黏態,橡膠的彈性是由其卷曲分子構象的變化產生的,橡膠分子間相互作用會妨礙分子鏈的運動,又表現出黏性特點,以致應力與應變往往處于不平衡狀態。橡膠的這種卷曲的長鏈分子結構及分子間存在的較弱的次級力,使得橡膠材料呈現出獨特的黏彈性能,因而具有良好的減震、隔音和緩沖性能。橡膠部件廣泛用于隔離震動和吸收沖擊,是因為其具有滯后、阻尼及能進行可逆大變形的特點。

橡膠的滯后和內摩擦特性通常用損耗因子表示,損耗因子越大,橡膠的阻尼和生熱越顯著,減震效果越明顯。橡膠材料損耗因子的大小不僅與橡膠本身的結構有關,而且與溫度和頻率有關。在常溫下,天然橡膠(NR)和順丁橡膠(BR)的損耗因子較小,丁苯橡膠(SBR)、氯丁橡膠(CR)、乙丙橡膠(EPR)、聚氨酯橡膠(PU)和硅橡膠的損耗因子居中,丁基橡膠(IIR)和丁腈橡膠(NBR)的損耗因子zui大。

用作減震目的的橡膠材料一般分5種,即NR,SBR,BR為普通橡膠材料;NBR用于耐油硫化膠;CR用于耐天候硫化膠;IIR用于高阻尼硫化膠;EPR用于耐熱硫化膠。NR雖然損耗因子較小,但其綜合性能zui好,具有優異的彈性,耐疲勞性好,生熱低,蠕變小,與金屬件黏合性能好,耐寒性、電絕緣性和加工性能也好,因此NR被廣泛地用作減震目的,要求耐低溫或耐天候性能時,可與BR或CR并用或共混改性。Nishiue等采用NR、BR及碳原子數大于4的含有—OH基團有機酸的金屬鹽制成的減震器具有較好的耐久性能,在70℃×22h和40℃×148h條件下的壓縮變形分別為1710%和1117%。由于EPDM耐天候、耐臭氧老化、電絕緣性、耐熱和耐寒等性能優異,近年來受到廣泛關注。近期,日本三井化學公司與鬼怒川橡膠公司通過采用高相對分子質量的EPDM與低相對分子質量的EPDM并用,合作開發出一種新型耐熱減震橡膠材料,并獲得了日本專利。該減震橡膠的各項測試表明,其減震性能與NR相同,但其耐熱性、低溫柔軟性要比NR等其他橡膠好[5]。Iizum采用EPDM制成用于汽車部件上的減震器用橡膠材料,具有很好的耐熱性,在190℃×5h熱老化后,材料仍具有很好的層間黏合性能。對低溫動態性能要求苛刻的減震橡膠,往往采用硅橡膠;當要求高阻尼時可采用IIR或鹵化IIR;PU具有優良的耐磨性、耐屈撓性和對烴類燃料及大部分有機溶劑的抵抗能力,同時具有很高的物理性能、良好的電絕緣性、黏合性和耐老化性能。PU在減震隔音方面也得

到了廣泛應用,如Adachi等采用PU制得減震和隔音良好的橡膠片層,應用到地板、天花板及彎曲板后,效果良好。