加工#应用
弹性体,2006-10-25,16(5):54~56
CHINA EL AST OM ERICS
收稿日期:2006-05-18
作者简介：孙全吉(1979-)，男，山东威海人，硕士研究生，主要研究方向为有机硅材料合成及应用。
孙全吉，范召东，黄艳华，王恒芝，苏正涛，王景鹤
(北京航空材料研究院，北京100095)
摘 要：以阻尼剂制备了阻尼硅橡胶，研究了阻尼剂的量、水解条件和生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶性能的影响，结果表明：阻尼剂的量在一定范围内(不超过20份)，随着量的增加，阻尼硅橡胶的性能不断提高；混炼胶以210e @4h 水解处理得到的阻尼硅橡胶综合性能为好；低苯基生胶(L PV M Q)比甲基乙烯基生胶(VM Q )制备的阻尼硅橡胶阻尼系数显著提高，但中苯基生胶(M PVM Q )比L PV M Q 制备的阻尼硅橡胶阻尼系数提高较小。 关键词：阻尼剂；阻尼硅橡胶；阻尼系数；苯基含量
中图分类号:T Q 333.93 文献标识码:A 文章编号:1005-3174(2006)05-0054-03
硅橡胶分子主链由Si )O )Si 链节组成，侧基
为有机基团，其键角大，取向自由度大，柔顺性好，具有卓越的耐低温性能，其Si )O )Si 键能大(422.5kJ/mol)，耐高温性能好[1]。硅橡胶作为一种较为特殊的材料，其玻璃化转变温度较低(-70~-140e )，室温附近性能值变化小，而硅氧键结构使其在较宽的温度区域(-50~200e )力学性能较为稳定。传统的阻尼减振材料往往温度及频率范围较窄，适应不了飞行器启动时低频和工作时高频振动的宽频率范围，也难以兼顾北方寒冷冬天及南方炎热夏日的宽工作温度，因此，航空领域常将硅橡胶作为阻尼材料的首选，尤其是在大应力、大
甲胺基苯丙酮应变而产生高热量的情况下[2]
。
笔者通过以阻尼剂对白炭黑表面改性的途径制备了阻尼硅橡胶，研究了影响阻尼硅橡胶性能的几个因素。
1 实验部分
1.1 主要原料及设备
甲基乙烯基硅橡胶(VWQ ):110-2，晨光化工研究院；低苯基硅橡胶(LPVMQ ):120-1，上海树脂厂；气相法白炭黑:A-200，沈阳化工厂；硫化剂：双/2,50，江苏太仓化工厂；阻尼剂：自制[3~5]。
开炼机:XK-160，上海第一化工机械厂；压
力成型机:YX-50,0.5MN，上海伟力机械厂；热老化烘箱:XMTA-700P，银河仪器厂；动态粘弹谱仪:DMTA 1V，美国流变科学仪器公司。1.2 试样制备
将硅橡胶生胶置于双辊炼胶机上，包辊后同时加入阻尼剂和白炭黑，混炼均匀后薄通出片，胶片在烘箱中高温水解处理后，加入双/2,50。
胶料在压力成型机上进行一段硫化，条件:170e @10min；在烘箱中进行二段硫化，条件:200e @4h 。1.3 性能测试
t型槽铣刀阻尼硅橡胶的物理机械性能：按GB/T 528)1998,GB/T 531)1999测试；阻尼系数、损耗模量和储能模量分析：采用单悬臂梁测试方法，美国流变科学仪器公司生产的DM TA 设备，测试频率为2.1H z，温度为-120~150e ，升温速度为5e /min 。
2 结果与讨论
2.1 阻尼剂的用量对阻尼硅橡胶性能的影响阻尼剂的用量对阻尼硅橡胶力学性能的影响见表1。
从表1中可以看出，随着阻尼剂量的增加，拉伸强度逐渐变小，扯断伸长率、永久变形和撕裂强度逐渐增大，这与一般结构控制剂对硅橡胶性能的影响类似；回弹率也逐渐降低，表明其阻尼性能不断提高[6]，原因是阻尼剂量的增加使硅橡胶高
分子链运动的内摩擦阻力不断增加，但当阻尼剂的量达到25份时，硫化胶表面发粘，阻尼剂析出严重，硫化胶永久变形很大。可见，阻尼剂的加入量是有限度的，以不超过20份为宜。
赤纬角计算公式表1阻尼剂的用量对阻尼硅橡胶力学性能的影响
性能
阻尼剂用量/份812162025
硬度邵尔A5151545555
拉伸强度/M Pa11.7411.4210.408.717.53扯断伸长率/%417475509561526
扯断永久变形/%2561025
回弹率/%3524221612
撕裂强度/(kN#m-1)13.2414.6416.0518.5323.15
2.2水解条件对阻尼硅橡胶性能的影响
以阻尼剂制备阻尼硅橡胶的原理是通过阻尼剂对白炭黑表面进行改性，从而增大硅橡胶高分子链运动的内摩擦阻力，这就要求阻尼剂必须能够高产率地水解接枝到白炭黑聚集体的表面，才能产生大的空间位阻[7]。而阻尼剂自身的空间位阻大，水解反应活性低，常温下难以水解完全，因此，必须通过高温促进水解反应的发生。表2是不同水解温度对阻尼硅橡胶性能的影响。
表2不同水解温度对阻尼硅橡胶力学性能的影响1)
性能
水解温度/e 200210220230
邵尔A硬度52515152
拉伸强度/M Pa9.59.569.848.89
扯断伸长率/%516532524540
扯断永久变形/%67810
回弹率/%17151815
撕裂强度/(kN#m-1)16.6517.6916.5718.56 1)水解时间均为4h。
从表2中可以看出，对混炼胶进行水解处理温度在200~220e范围内力学性能变化不大，而当水解处理温度达到230e时，硫化胶力学性能降低，总的来说，混炼胶以210e@4h水解处理得到的阻尼硅橡胶力学性能为好。
不同水解条件对阻尼硅橡胶阻尼系数的影响见图1。从图1中可以看出，随着水解温度的提高，阻尼硅橡胶在温度0e以上的阻尼性能不断提高，表现在阻尼峰的峰值升高，尤其是高温阻尼性能提高较大，但低温阻尼性能反而下降。原因是由于水解温度提高后，阻尼剂能更多的水解接枝到白炭黑聚集体表面上，从而产生更大的空间位阻，内摩擦力增大，硅橡胶分子链运动阻力增加,
高分子链段的运动需要更高的温度。
图1不同水解条件对阻尼硅橡胶阻尼系数的影响
2.3生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶性能的影响2.
3.1生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶力学性能的影响
生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶力学性能的影响见表3。表3中,110-2是VMQ;120-1和120-2为苯基硅橡胶，其中120-1苯基质量分数为4.5%，为LPVM Q,120-2苯基质量分数为15%，为中苯基硅橡胶(MPVM Q)[8]。从表3可以看出，除回弹率和撕裂强度随苯基含量的变化有规律地变化外，其它性能变化均与苯基含量无关，说明阻尼硅橡胶的其它力学性能主要与其它因素(如：分子量、分子量分布以及乙烯基含量等)相关。
表3生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶力学性能的影响
生胶牌号110-2120-1120-2
邵尔A硬度615557
拉伸强度/M Pa 6.568.717.47
扯断伸长率/%494561529
扯断永久变形/%101012
回弹率/%171614
彩硒鼓
撕裂强度/(kN#m-1)14.9718.5321.62
2.3.2生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶阻尼性能的影响
生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶阻尼系数的影响见图2。由图2可见,VMQ的阻尼峰值tan D是0.152,LPVMQ的阻尼峰值tan D是0.181, MPVMQ的阻尼峰值tan D是0.189，阻尼峰值随苯基含量的提高而升高，阻尼峰的宽度随苯基含量的提高而加宽，高温阻尼性能随苯基含量的提高而改善;LPVMQ比VMQ的阻尼系数有较大提高，而MPVMQ比LPVMQ的阻尼系数提高较小，可见生胶中少量的苯基可明显提高阻尼系数，当苯基含量达到一定程度后，提高缓慢。从微观上看，少量苯基存在可显著提高硅橡胶分子链运动的内摩擦阻力，而当苯基含量达到一定程度后，对内摩擦阻力增大的贡献变小。
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第5期孙全吉，等.影响阻尼硅橡胶性能的因素
图2 生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶阻尼系数的影响
生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶模量的影响见图3。由图3可见，生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶在中、高温的损耗模量(E c )和储能模量(E d )影响不大，但VMQ 的损耗模量和储能模量在-70e 附近开始急剧下降，到-50e 附近开始变平缓，原因是聚二甲基硅氧烷分子链的规整性，在低温下容易结晶，从而产
生一个结晶熔融峰，从图2可看出该峰在-69e 附近；对于MPVM Q 和LPVM Q 来说，苯基取代部分甲基，破坏了聚二甲基硅氧烷分子链的规整性，从而极大地降低聚合物的结晶温度和结晶度，降低硫化胶的结晶性，使结晶熔融峰消失，在低温下其损耗模量和储能模量变化较小，所以苯基阻尼硅橡胶是适于在宽温
度范围内使用的阻尼材料[9]
。
图3 生胶的苯基含量对阻尼硅橡胶模量的影响
3 结 论
(1)阻尼剂的用量在一定范围内(不超过20
份)，随着用量的增加，阻尼硅橡胶的性能不断提高。
(2)随着水解处理温度的提高，阻尼硅橡胶的高温阻尼性能略有提高，而中温阻尼性能略有降低，以210e @4h 水解处理得到的阻尼硅橡胶综合性能为好。
(3)苯基含量在一定范围内，阻尼硅橡胶力学性能与硅橡胶的苯基含量关系不大；低苯基生胶比甲基乙烯基生胶制备的阻尼硅橡胶阻尼性能显著提高，但中苯基生胶比低苯基生胶制备的阻尼硅橡胶阻尼性能提高较小；苯基阻尼硅橡胶是适于在宽温度范围内使用的阻尼材料。
参 考 文 献:
电磁水泵
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磁卡制作of some vi nysilanes w ith vinylmagnesium chloride [J ].J Am Chem Soc,1957,22:1200~1202.
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Effective factors on properties of damping silicone rubber
SU N Quan -ji,FAN Zhao -dong,HUANG Yan -hua,WANG Heng -zhi,SU Zheng -tao,WANG Jing -he
(Beij ing I nstitute o f Aer onautical M ater ials ,Beij ing 100095,China)Abstract:Damping silicone rubber w as prepared from damping agent.The effect of amount of damping agent,condition of hy drolyzes,pheny l content of polysilox ane on properties of damping silicone rubber w ere studied.The results showed that the properties of dam ping silicone improved,w ith the amount of damping agent increased(the amount of damping ag ent is less than 20phr).T he mixed rubber w as hydrolyzed by 210e @4h,the properties of damping silicone is better.The dam ping property of damping silicone rub
ber prepared from LPVM Q was better than from VMQ obviously,but in contrast to M PVMQ,the improve -ment of damping property of damping silicone rubber prepared from LPVM Q is small.
Key words:damping ag ent;damping silicone rubber;damping coefficient;phenyl content
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56# 弹 性 体第16卷
