寬溫域高阻尼粘彈性材料

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1、寬溫域、粘彈性、高阻尼防護材料為了滿足飛機、艦船等裝備減振降噪、密封防腐蝕的實際需求,我們研制了一種新穎的寬溫域、高阻尼、粘彈性防護材料。其特征是:寬溫域、多功能、系列化。因而具有非常廣泛的應用前景。一.震動、噪音的危害在惡劣的工作環(huán)境中,震動、噪聲、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境因素對裝備造成損傷現(xiàn)象不僅非常普遍,而且有的還相當嚴重。振動和噪聲的危害:①振動和噪聲不僅干擾武器裝備導航、攻擊系統(tǒng)的正常工作,還會極大地降低裝備的隱身性能,其危害極其嚴重。例如,振動和噪聲能降低潛艇的隱身性能,容易被敵方的聲納設備監(jiān)控而遭受攻擊。②振動和噪聲能加速裝備機械構件的疲勞損傷、腐蝕

2、-疲勞損傷,從而縮短使用壽命。③振動和噪聲能影響機械加工的精度和產(chǎn)品的質(zhì)量。④振動和噪聲能干擾人們的安寧、舒適的生活環(huán)境和工作環(huán)境。腐蝕介質(zhì)的危害表現(xiàn)在二個方面:一是引起裝備的金屬物件發(fā)生腐蝕損傷,二是引起非金屬物件發(fā)生老化損傷。它嚴重地影響裝備使用的可靠性、安全性及使用壽命。因此,開展阻尼-防護新產(chǎn)品、新技術研究,不僅是具有重大的軍事意義,而且還具有重要的社會意義。二、減振降噪技木的分類目前實用的減振降噪技術,主要有三種阻尼結(jié)構涂層形式:自由阻尼結(jié)構涂層、約束阻尼結(jié)構涂層、復合阻尼-隔聲結(jié)構涂層。⑴自由阻尼結(jié)構涂層自由阻尼結(jié)構涂層,就是在基材上涂敷一層

3、粘彈性阻尼材料形成外部呈自由狀態(tài)的阻尼層。當基材彎曲振動時,通過阻尼層材料的拉壓變形將振動能量變成熱能而消耗掉,達到減振降噪的目的。自由阻尼結(jié)構理論是由德國的Oberst于1956年提出的。實施方法簡便,經(jīng)濟。⑵約束阻尼結(jié)構涂層約束阻尼結(jié)構涂層,就是除了在基材板上涂敷一層粘彈性材料形成阻尼層之外,還要在其上再涂敷一層高模量的材料形成約束層。當基材彎曲振動時,通過阻尼材料的剪切變形將振動能量變成熱能而消耗掉,達到減振降噪的目的。在約束阻尼結(jié)構中,約束層不得與基板相聯(lián)接。約束阻尼結(jié)構理論是由kerwin于1959年提出來的。約束阻尼結(jié)構涂層的阻尼效果比自由阻

4、尼結(jié)構涂層好。其缺點是:與自由阻尼結(jié)構涂層相比較,由于增加了一層約束層,因此,實施工藝復雜,用料多,重量重,成本高,施工周期長。⑶復合阻尼-隔聲結(jié)構涂層4復合阻尼隔聲結(jié)構,就是將阻尼結(jié)構材料與吸聲材料復合一起使用,形成復合阻尼-隔聲結(jié)構。它具有減振、吸聲、隔聲的作用。但是,與約束阻尼結(jié)構涂層相比較,施工更復雜,用料更多,成本更高。三、現(xiàn)有阻尼產(chǎn)品存在的主要問題①溫域過窄,導致應用技術領域受限。阻尼涂料的阻尼溫域必須與實際應用的環(huán)境溫度變化相適應,才能發(fā)揮其最佳的阻尼性能?,F(xiàn)有阻尼涂料的溫域過窄,導致適用范圍嚴重受限。②阻尼效力低,造成減振降噪技術方案復雜

5、。阻尼涂料的溫域過窄,會導致阻尼涂料的平均阻尼效率低,為了達到預定的減振降噪技術指標,只有采用“厚涂層結(jié)構”、或“約束阻尼結(jié)構”、或“復合阻尼-隔聲結(jié)構”。造成施工復雜,用料多,增重量大,施工周期長,成本高。②可供選擇的阻尼產(chǎn)品的品種少。目前,市埸上應用最多的阻尼產(chǎn)品是阻尼涂料,在一些場所施工麻煩,而且施工周期又長。寬溫域的自粘阻尼貼片、熱熔型阻尼涂料的施工方法簡單、快捷,很少污染。四、現(xiàn)有阻尼涂料及其應用技術的實例?,F(xiàn)以我國目前艦船最常用的“****阻尼涂層”為例,簡要說明“約束阻尼結(jié)構涂層”的制作方法。我國某型快艦為了減振降噪,使用“****阻尼涂層

6、,制作“約束阻尼結(jié)構涂層”。阻尼層用雙組分的聚氨酯阻尼涂料,比重為1.1g∕cm3。約束層用雙組分的環(huán)氧樹脂涂料,比重為1.5g∕cm3。為了使增重量附合設計要求,必須控制涂層的重量。取涂層/底材的厚度比為1.9進行涂層設計。對于厚度為4mm的鋼板結(jié)構來說,涂層總厚度設計應為:4×1.9=7.6mm。其中阻尼層厚度為1.0mm,剩余厚度為約束層厚度。計算的結(jié)果:阻尼涂料用量為1.10Kg,約束涂料用量為為9.90Kg,涂料的總計用量為11Kg。如果在約束層中加入鋼絲網(wǎng)來增加涂層強度,那么每平方米面積上凈增重量至少為12Kg以上。實際噪聲監(jiān)測的結(jié)果表明,“

7、****阻尼涂層”的阻尼效果比較好,達到了減振降噪的設計要求。它的缺點是:由于****阻尼涂層溫域較窄,導致阻尼效力不太高。為了達到減振降噪的設計要求,只能采用約束阻尼結(jié)構涂層。然而,施工工藝復雜,施工周期長;材料用量多,增重量大;成本高。五、Caritys高分子阻尼材料1、Caritys阻尼材料的性能高分子材料因具有特殊的粘彈性,可將所接收的機械振動轉(zhuǎn)化為大分子鏈或鏈段的運動,通過分子間內(nèi)摩擦把力學能轉(zhuǎn)化成熱能,起到阻尼作用。特別是在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg附近,高分子鏈段能充分運動但又嚴重滯后,內(nèi)耗出現(xiàn)一個極大值,使玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)成為高分子材料的阻尼有效利用

8、區(qū)域。4因此,高分子阻尼材料通常是以其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度過渡區(qū)作為功能區(qū)。過渡區(qū)越寬

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