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(hù)材料為了滿足飛機(jī)、艦船等裝備減振降噪、密封防腐蝕的實(shí)際需求，我們研制了一種新穎的寬溫域、高阻尼、粘彈性防護(hù)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(yīng)用前景。一.震動(dòng)、噪音的危害在惡劣的工作環(huán)境中，震動(dòng)、噪聲、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境因素對(duì)裝備造成損傷現(xiàn)象不僅非常普遍，而且有的還相當(dāng)嚴(yán)重。振動(dòng)和噪聲的危害：①振動(dòng)和噪聲不僅干擾武器裝備導(dǎo)航、攻擊系統(tǒng)的正常工作，還會(huì)極大地降低裝備的隱身性能，其危害極其嚴(yán)重。例如，振動(dòng)和噪聲能降低潛艇的隱身性能，容易被敵方的聲納設(shè)備監(jiān)控而遭受攻擊。②振動(dòng)和噪聲能加速裝備機(jī)械構(gòu)件的疲勞損傷、腐蝕

2、-疲勞損傷，從而縮短使用壽命。③振動(dòng)和噪聲能影響機(jī)械加工的精度和產(chǎn)品的質(zhì)量。④振動(dòng)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(gè)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(yán)重地影響裝備使用的可靠性、安全性及使用壽命。因此，開(kāi)展阻尼-防護(hù)新產(chǎn)品、新技術(shù)研究，不僅是具有重大的軍事意義，而且還具有重要的社會(huì)意義。二、減振降噪技木的分類目前實(shí)用的減振降噪技術(shù)，主要有三種阻尼結(jié)構(gòu)涂層形式：自由阻尼結(jié)構(gòu)涂層、約束阻尼結(jié)構(gòu)涂層、復(fù)合阻尼-隔聲結(jié)構(gòu)涂層。⑴自由阻尼結(jié)構(gòu)涂層自由阻尼結(jié)構(gòu)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(dāng)基材彎曲振動(dòng)時(shí)，通過(guò)阻尼層材料的拉壓變形將振動(dòng)能量變成熱能而消耗掉，達(dá)到減振降噪的目的。自由阻尼結(jié)構(gòu)理論是由德國(guó)的Oberst于1956年提出的。實(shí)施方法簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)。⑵約束阻尼結(jié)構(gòu)涂層約束阻尼結(jié)構(gòu)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(dāng)基材彎曲振動(dòng)時(shí)，通過(guò)阻尼材料的剪切變形將振動(dòng)能量變成熱能而消耗掉，達(dá)到減振降噪的目的。在約束阻尼結(jié)構(gòu)中，約束層不得與基板相聯(lián)接。約束阻尼結(jié)構(gòu)理論是由kerwin于1959年提出來(lái)的。約束阻尼結(jié)構(gòu)涂層的阻尼效果比自由阻

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

5、。阻尼涂料的溫域過(guò)窄，會(huì)導(dǎo)致阻尼涂料的平均阻尼效率低，為了達(dá)到預(yù)定的減振降噪技術(shù)指標(biāo)，只有采用“厚涂層結(jié)構(gòu)”、或“約束阻尼結(jié)構(gòu)”、或“復(fù)合阻尼-隔聲結(jié)構(gòu)”。造成施工復(fù)雜，用料多，增重量大，施工周期長(zhǎng)，成本高。②可供選擇的阻尼產(chǎn)品的品種少。目前，市埸上應(yīng)用最多的阻尼產(chǎn)品是阻尼涂料，在一些場(chǎng)所施工麻煩，而且施工周期又長(zhǎng)。寬溫域的自粘阻尼貼片、熱熔型阻尼涂料的施工方法簡(jiǎn)單、快捷，很少污染。四、現(xiàn)有阻尼涂料及其應(yīng)用技術(shù)的實(shí)例?，F(xiàn)以我國(guó)目前艦船最常用的“＊＊＊＊阻尼涂層”為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明“約束阻尼結(jié)構(gòu)涂層”的制作方法。我國(guó)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(gòu)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(shù)脂涂料，比重為1.5g∕cm3。為了使增重量附合設(shè)計(jì)要求，必須控制涂層的重量。取涂層/底材的厚度比為1.9進(jìn)行涂層設(shè)計(jì)。對(duì)于厚度為4mm的鋼板結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，涂層總厚度設(shè)計(jì)應(yīng)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(jì)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(jì)用量為11Kg。如果在約束層中加入鋼絲網(wǎng)來(lái)增加涂層強(qiáng)度，那么每平方米面積上凈增重量至少為12Kg以上。實(shí)際噪聲監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明，“

7、＊＊＊＊阻尼涂層”的阻尼效果比較好，達(dá)到了減振降噪的設(shè)計(jì)要求。它的缺點(diǎn)是：由于＊＊＊＊阻尼涂層溫域較窄，導(dǎo)致阻尼效力不太高。為了達(dá)到減振降噪的設(shè)計(jì)要求，只能采用約束阻尼結(jié)構(gòu)涂層。然而，施工工藝復(fù)雜，施工周期長(zhǎng)；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(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)化為大分子鏈或鏈段的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)分子間內(nèi)摩擦把力學(xué)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(yùn)動(dòng)但又嚴(yán)重滯后，內(nèi)耗出現(xiàn)一個(gè)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(guò)渡區(qū)作為功能區(qū)。過(guò)渡區(qū)越寬