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1、萬方數(shù)據(jù)橡膠工業(yè)2011年第58卷橡膠減震材料的研究進展王韻然h2，王進2，劉(1．青島科技大學(xué)青島市新材料研究重點實驗室，山東青島株洲412007)莉1，楊軍2266042；2．株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南摘要：概述橡膠減震材料的研究進展。包括減震機理、減震性能的影響因素以及各種新型橡膠復(fù)合減震材料。指出分子結(jié)構(gòu)、硫化程度、填料類型等均會影響橡膠減震材料的減震性能，互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物、聚合物梯度材料和壓電阻尼材料等新材料的興起和發(fā)展為新型阻尼材料的研制工作上升到分子設(shè)計水平莫定r基礎(chǔ)，高性能、智能化、精細化將成為今后高性能聚合物減震材料的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：橡
2、膠；減震材料；鐵路交通中圖分類號：TQ336．4+．2文獻標(biāo)志碼：B文章編號：1000—890X(2011)03-0186—06隨著鐵路系統(tǒng)的不斷提速以及人們對舒適性和低噪聲要求的Et益提高，現(xiàn)代機車車輛大量使用各種減震橡膠元件以起到牽引、減震和支承作用[1{]。其中，在機車車輛轉(zhuǎn)向架上減震元件用得最多的部位是一系懸掛裝置、二系懸掛裝置和牽引懸掛裝置，并且轉(zhuǎn)向架用彈簧已從鋼、彈雙簧并用逐漸轉(zhuǎn)為純橡膠彈簧。橡膠減震元件主要優(yōu)點包括可隨意選擇橡膠的結(jié)構(gòu)形態(tài)、調(diào)整橡膠配方組分來控制硬度，滿足對各方向剛度和強度的要求；有適當(dāng)?shù)淖枘幔欣谠竭^共振區(qū)，衰減高頻振動和噪聲；彈
3、性模量比金屬小得多，可產(chǎn)生較大的彈性形變[3‘4]。本文概述橡膠減震材料的減震機理、減震性能的影響因素以及其研究進展?fàn)顩r。1減震機理橡膠大分子鏈段運動是一個與溫度有關(guān)的松弛過程，橡膠隨著溫度的升高呈現(xiàn)玻璃態(tài)、玻璃化轉(zhuǎn)變和高彈態(tài)(見圖1)。當(dāng)橡膠處于玻璃態(tài)時大分子鏈段被凍結(jié)，機械能不能轉(zhuǎn)化為熱能散逸，只能作為位能儲存，橡膠的損耗因子(tan3)很小，減震效果差；高彈態(tài)時大分子鏈段運動變得容易，松弛時間相對較短，不能儲存足夠的機械能，故橡作者簡介：王韻然(1984一)，男，四川達州人，現(xiàn)任職于中藍晨光化工研究院，碩士，主要從事聚合物共混及加工成型的研究。2·O1．6疊
4、望1．2鲴簍08埋0·40一高彈態(tài)∥遼I．溫度／℃圖I橡膠的動態(tài)力學(xué)性能曲線膠的減震性能未達到最佳；當(dāng)橡膠處于兩態(tài)之間的轉(zhuǎn)變時，即玻璃化溫度(丁g)附近，大分子鏈段既能運動，又不充分運動，故滯后現(xiàn)象嚴(yán)重，出現(xiàn)ta時最大值，使得材料在這一區(qū)域內(nèi)能夠吸收大量的振動能量，從而具有較好的減震效果[5。6]。橡膠的損耗峰愈高、玻璃化轉(zhuǎn)變溫域愈寬、溫域值與外部環(huán)境愈符合，其減震效果愈好。2減震性能的影響因素2．1分子結(jié)構(gòu)橡膠的分子結(jié)構(gòu)，如主鏈?zhǔn)欠耧柡?、?cè)基是否具有極性、側(cè)基的多寡等對材料的減震性能有決定性影響。在分子鏈上引入側(cè)基或增大側(cè)基的體積，可阻礙橡膠大分子的運動，增加分
5、子間的內(nèi)摩擦，使材料的tan8增大，減震性能提高[7]。在通用橡膠中，IIR由于分子鏈上具有密集的側(cè)萬方數(shù)據(jù)第3期．王韻然等．橡膠減震材料的研究進展甲基，且在T。附近存在緩慢弛豫過程[8]，因而具有較大的tan艿值；NBR由于含有強極性的腈基，分子鏈間具有較大的次級力作用，因而具有較大的tan古'值。對于氫化丁腈橡膠(HNBR)，雖然丙烯腈含量對HNBR的tan8最大值影響不大，但材料的阻尼峰會隨著丙烯腈含量的增大而向高溫區(qū)移動[9]。將氫化羧基丁腈橡膠(HXNBR)和低粘度的HNBR進行共混，改變共混物中羧基含量，也能獲得減震性能良好的膠料[1叫。EPDM由于具
6、有較多的側(cè)甲基，且主鏈飽和度高，耐天候老化和耐化學(xué)藥品性能優(yōu)異，可用于制造彈性關(guān)節(jié)、球鉸等機車牽引懸掛用橡膠制品，但其與金屬粘接強度較低以及采用硫黃硫化體系其壓縮變形較大仍是亟待解決的問題[1川。硅橡膠是一種較為特殊的材料，因其t較低(?14070℃)，在室溫附近性能變化小，而硅一氧鍵結(jié)構(gòu)使其在較寬的溫度區(qū)域(一50～+150℃)內(nèi)力學(xué)性能較為穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)單元含有較多對稱的側(cè)甲基，且分子鏈呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，鏈段運動的內(nèi)摩擦阻力較大，減震效果顯著n21，目前已廣泛用于鐵路客貨車的車鉤緩沖器。2．2硫化硫化與橡膠減震材料的模量、阻尼系數(shù)密切相關(guān)。橡膠的硫化程度適度增大，t升
7、高，在t以上的彈性區(qū)域內(nèi)，硫化膠的平衡彈性模量和動態(tài)ta時隨著交聯(lián)密度的增大而增大[1}14]。程偉等[1明研究表明，交聯(lián)密度增大可以提高NBR硫化膠損耗峰所對應(yīng)的溫度，但阻尼溫域會變窄，且低溫減震性能會變差。丁國芳等n60制備了樹脂硫化IIR減震材料，發(fā)現(xiàn)樹脂硫化IIR減震材料的損耗峰會因樹脂用量的增大而向高溫區(qū)移動，樹脂用量較小時，IIR基質(zhì)分子鏈對材料的減震性能起主要作用；當(dāng)樹脂用量較大時，由樹脂所誘發(fā)的次級松弛轉(zhuǎn)變對材料的tanb'最大值產(chǎn)生影響。唐小斗等[171研究表明，硅橡膠減震材料的交聯(lián)密度降低，相當(dāng)于材料微觀網(wǎng)構(gòu)中鏈段運動自由度增大，從而可以使材料
8、獲得更好的
