高聚物吸振材料簡介
一種能吸收振動波,防止或減輕機械振動對部件的破壞的高聚物材料。它廣泛用於火箭、飛彈、人造衛星、精密工具機、精密儀器等的防振及高層建築的抗震等。此外,也可用作吸收噪聲的材料。高聚物吸振材料是阻尼材料的一種。其吸振原理是利用其粘彈性中的粘性阻尼部分,把吸收的能量以熱的形式散失。高聚物在動態應力作用下,形變由於粘性而滯後於應力,其間所呈現的相位差角δ的正切tgδ稱為損耗角正切,它表示形變時損耗能量與儲存能量之比,即表示粘彈材料阻抑機械振動能力的大小,或吸振能力的大小(見高聚物粘彈性)。在玻璃化溫度區,高聚物具有最大的損耗角正切和吸振能力。不同結構的高聚物具有不同的玻璃化溫度和吸振性能。高聚物的玻璃化溫度並非一固定值,它與作用頻率有關。因此應根據振動頻率和使用溫度的要求選擇合適的高聚物作吸振材料。
均聚物的玻璃化轉變區都較窄,一般只有10~20℃,不能滿足吸振的要求。通過高聚物的共混或接枝共聚合、嵌段共聚合以及最近發展的互穿網路(見互穿網路聚合物)來調整高聚物之間的相容性、交聯密度及分子形態等,可以增寬玻璃化轉變區域,擴大使用溫度和頻率範圍。這類吸振材料常以自由阻尼層或約束阻尼層的方式與部件結合進行吸振,統稱阻尼結構,這是不改變原設計而進行減振的方法。自由阻尼層是將吸振材料直接貼上或噴塗在需要減振的部件上,外面不覆蓋金屬片。採用這種吸振方式要求吸振材料具有高而寬的阻尼值和較大的模量值。約束阻尼層需要有一層剛度大而薄的金屬片或剛性複合材料覆蓋在吸振材料外面,將吸振材料夾在需要吸振的部件與金屬片之間,從而提高其吸振性能。
一般認為丁腈橡膠、丁基橡膠、聚氨酯彈性體、聚氧化乙烯-苯乙烯嵌段共聚物、增塑的聚氯乙烯、聚乙烯醇縮丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚氯乙烯的共混物,半互穿網路型的乙丙三元和乙丙二元橡膠、互穿網路型的聚異丁基醚和聚丙烯酸甲酯都可作為吸振材料。