宽温域高阻尼粘弹性材料.doc

宽温域、粘弹性、高阻尼防护材料为了满足飞机、舰船等装备减振降噪、密封防腐蚀的实际需求，我们研制了一种新颖的宽温域、高阻尼、粘弹性防护材料。其特征是：宽温域、多功能、系列化。因而具有非常广泛的应用前景。一. 震动、噪音的危害在恶劣的工作环境中，震动、噪声、腐蚀介质等环境因素对装备造成损伤现象不仅非常普遍，而且有的还相当严重。振动和噪声的危害：振动和噪声不仅干扰武器装备导航、攻击系统的正常工作，还会极大地降低装备的隐身性能，其危害极其严重。例如，振动和噪声能降低潜艇的隐身性能，容易被敌方的声纳设备监控而遭受攻击。振动和噪声能加速装备机械构件的疲劳损伤、腐蚀-疲劳损伤，从而缩短使用寿命。振动和噪声能影响机械加工的精度和产品的质量。振动和噪声能干扰人们的安宁、舒适的生活环境和工作环境。腐蚀介质的危害表现在二个方面：一是引起装备的金属物件发生腐蚀损伤，二是引起非金属物件发生老化损伤。它严重地影响装备使用的可靠性、安全性及使用寿命。因此，开展阻尼-防护新产品、新技术研究，不仅是具有重大的军事意义，而且还具有重要的社会意义。二、减振降噪技木的分类目前实用的减振降噪技术，主要有三种阻尼结构涂层形式：自由阻尼结构涂层、约束阻尼结构涂层、复合阻尼-隔声结构涂层。 自由阻尼结构涂层自由阻尼结构涂层，就是在基材上涂敷一层粘弹性阻尼材料形成外部呈自由状态的阻尼层。当基材弯曲振动时，通过阻尼层材料的拉压变形将振动能量变成热能而消耗掉，达到减振降噪的目的。自由阻尼结构理论是由德国的Oberst于1956年提出的。实施方法简便，经济。 约束阻尼结构涂层约束阻尼结构涂层，就是除了在基材板上涂敷一层粘弹性材料形成阻尼层之外，还要在其上再涂敷一层高模量的材料形成约束层。当基材弯曲振动时，通过阻尼材料的剪切变形将振动能量变成热能而消耗掉，达到减振降噪的目的。在约束阻尼结构中，约束层不得与基板相联接。约束阻尼结构理论是由kerwin于1959年提出来的。约束阻尼结构涂层的阻尼效果比自由阻尼结构涂层好。其缺点是：与自由阻尼结构涂层相比较，由于增加了一层约束层，因此，实施工艺复杂，用料多，重量重，成本高，施工周期长。 复合阻尼-隔声结构涂层复合阻尼隔声结构，就是将阻尼结构材料与吸声材料复合一起使用，形成复合阻尼-隔声结构。它具有减振、吸声、隔声的作用。但是，与约束阻尼结构涂层相比较，施工更复杂，用料更多，成本更高。三、现有阻尼产品存在的主要问题温域过窄，导致应用技术领域受限。阻尼涂料的阻尼温域必须与实际应用的环境温度变化相适应，才能发挥其最佳的阻尼性能。现有阻尼涂料的温域过窄，导致适用范围严重受限。阻尼效力低，造成减振降噪技术方案复杂。阻尼涂料的温域过窄，会导致阻尼涂料的平均阻尼效率低，为了达到预定的减振降噪技术指标，只有采用 “厚涂层结构”、 或“约束阻尼结构”、 或“复合阻尼-隔声结构”。 造成施工复杂，用料多，增重量大，施工周期长，成本高。可供选择的阻尼产品的品种少。目前，市埸上应用最多的阻尼产品是阻尼涂料，在一些场所施工麻烦，而且施工周期又长。宽温域的自粘阻尼贴片、热熔型阻尼涂料的施工方法简单、快捷，很少污染。四、现有阻尼涂料及其应用技术的实例。现以我国目前舰船最常用的“阻尼涂层” 为例，简要说明 “约束阻尼结构涂层” 的制作方法。我国某型快舰为了减振降噪，使用“阻尼涂层，制作“约束阻尼结构涂层”。阻尼层用双组分的聚氨酯阻尼涂料，比重为1.1gcm3。约束层用双组分的环氧树脂涂料，比重为1.5 gcm3。 为了使增重量附合设计要求，必须控制涂层的重量。取涂层/底材的厚度比为1.9进行涂层设计。对于厚度为4mm的钢板结构来说，涂层总厚度设计应为：41.97.6mm。其中阻尼层厚度为1.0mm，剩余厚度为约束层厚度。计算的结果：阻尼涂料用量为1.10 Kg，约束涂料用量为为9.90Kg，涂料的总计用量为11Kg。如果在约束层中加入钢丝网来增加涂层强度，那么每平方米面积上净增重量至少为12 Kg以上。实际噪声监测的结果表明，“阻尼涂层” 的阻尼效果比较好，达到了减振降噪的设计要求。它的缺点是：由于阻尼涂层温域较窄，导致阻尼效力不太高。为了达到减振降噪的设计要求，只能采用约束阻尼结构涂层。然而，施工工艺复杂，施工周期长；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弹性，可将所接收的机械振动转化为大分子链或链段的运动，通过分子间内摩擦把力学能转化成热能，起到阻尼作用。特别是在玻璃化转变温度Tg附近，高分子链段能充分运动但又严重滞后，内耗出现一个极大值，使玻璃化转变区成为高分子材料的阻尼有效利用区域。因此，高分子阻尼材料通常是以其玻璃化转变温度过渡区作为功能区。过渡区越宽，表明阻尼材料有效使用的温度域越宽，阻尼效果也越优。Caritys高分子阻尼材料，在-40度和+100度附近，有两个独立的损耗因子（Tan）峰，数值分别为1.9、1.0；两个温度范围（-40- +100）之间，损耗因子（Tan）在0.3-0.5左右。Caritys高分子阻尼材料，邵氏A硬度在60-70左右；300%模量（psi）在600左右，拉伸强度（psi）在3000左右，适合做粘弹性材料基体。Caritys高分子阻尼材料的比重较小，在0.9 g/cm3左右。2、Caritys阻尼材料的配方设计可以通过调整材料的成份、结构、配方而获得特定温域和频率下所需的弹性模量和损耗因子。可以拓宽材料的玻璃化转变温度范围至：60130。可以调整材料的硬度范围至： 11-45（ Shore A）。可以获得特定温域和频率下，所需的弹性模量和损耗因子。3、 Caritys阻尼材料的密封性能材料成膜性优良，抗水汽渗透性、抗氧渗透性优良，密封性优化学性能稳定、耐盐、耐碱、耐酸、甚至耐“王水”。高强度、高弹性、高韧性；耐老化性优异，能在各种恶劣的自然环境中长期使用。 电气性能好，阻燃。六、Caritys阻尼材料处理方式 溶剂方式Caritys 粘弹性宽温域阻尼