阻尼橡胶及配方设计

 阻尼( damnping)的物理意义是力的衰减,或物体在运动中的能量耗散当物体受到外力作用而振动时,会产生一种使外力衰减的反力,称为阻尼力(或减震力)它和作用力的比被称为阻尼系数。通常阻尼力的方向总是和运动的速度方向相反因此,材料的阻尼系数越大,意味着其减震效果或阻尼效果越好。

        橡胶是一种很理想的阻尼材料,这是因为橡胶是大分子材料,分子体积庞大,在外力作用下导致剧烈的内摩擦,产生了反作用力。这种力在抗拒外来振动的过程中,一方面削弱了振动的幅度,另一方面从机械能转化为热能,实现了能量转换。以橡胶为体的材料可以制成各种减震制品,如机器发动机车辆、舰船飞机上的减震件等。减震橡胶也泛应用于交通工具,如机车、汽车上配套的减震部件铁轨减震垫、桥梁支座等此外,现代化高层建筑物底部也安置了抗震橡胶垫可有效地抗击地震制造阻尼橡胶时主要应做到。

1选材和配方

(1)胶种,分结构上带侧基团,因位阻效应可带来分运动阻力加大分子之间的内摩擦,从而加大阻尼效果(如丁基橡胶、橡胶)。

(2)硫化体系,车高硫化密度有助于阻尼效果的提高。

(3)填充体系,使用活性高的填充材料有。助于阻尼特性的提高。

(4)增塑剂,不宜多用。

2.工艺

(1)炼胶时间不宜过长

(2)硫化温度适当提高,硫化时间适当延长都能提高交联密度对提高阻尼特性有利。

减振橡胶的主要性能指标是：①硫化胶的静刚度，即硫化胶的弹性模量；②硫化胶的阻尼性能，即阻尼系数tanδ；③硫化胶的动态模量。除上述关键性能指标外，仍应考虑疲劳、蠕变、耐热以及金属黏合强度等性能。1． 橡胶的选择减振橡胶的阻尼性能主要取决于橡胶的分子结构，例如分子链上引入的侧基体积较大时，阻碍链段运动，增加了分子之间的内摩擦，使阻尼系数tanδ增大。结晶的存在也会降低体系的阻尼特性，例如在减振效果较好的CIIR中混入结晶的IR时，且用胶的阻尼系数tanδ将随IR含量增加而降低。tanδ由大到小的排列顺序是：IIR＞NBR＞CR、SBR＞Q、EPDM、PU＞NR＞BR。NR的tanδ虽然比较小，但其耐疲劳性、生热、蠕变和金属黏合等综合性能，所以NR仍广泛地用于减振橡胶。2． 硫化体系的影响硫化体系和硫化胶的刚度、tanδ、耐热性、耐疲劳性均有关系。壹般硫化胶网络中硫原子越少，交联键越牢固，硫化胶的弹性模量越大，tanδ越小。在SBR中随硫黄用量增加，静刚度上升，阻尼系数下降，动刚度基本不变。3． 填充体系的影响填充体系和硫化胶的动模量、静模量、tanδ有密切关系，当硫化胶受力产生形变时，橡胶分子链段和填料之间或填料和填料之间产生内摩擦使硫化胶的阻尼增大。填料的粒径越小，比表面积越大，和橡胶分子的接触面越大，其物理结点越多，触变性越大，在动态应变中产生的滞后损耗越大。因此填料的粒径越小，活性越大，硫化胶的阻尼性、动模量和静模量也较大。为了尽可能提高减振橡胶的阻尼特性，降低蠕变及性能对温度的依赖性，往往在高阻尼的隔振橡胶中配合壹些特殊的填充剂，例如蛭石、石墨等。4． 增塑体系的影响用作减振橡胶的增塑剂，如要求阻尼峰加宽，应使用和橡胶不相容或只有壹定限度溶解度的增塑剂。

     橡胶是一种很理想的阻尼材料，阻尼减震技术是利用橡胶特有的粘弹性，在震动过程中，   在外力作用下导致剧烈的内摩擦，产生了反作用力，将动能转化为热能，实现了能量转换，从而达到降低震幅的目的。 

减震橡胶的作用: 

代替金属弹簧起到消振,吸振作用.其主要的性能要求在静刚度、动刚度、耐久性能上。 

减震橡胶的特点:  

①橡胶是由多种材料相组合而成,同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能. 

②橡胶内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能,即运动的滞后性(受力过程中橡胶的变形滞后于橡胶的应力).   

③橡胶在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数   

减震橡胶的性能特征：

静刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内,其所受压力(或拉伸力) 变化量与其位移变化量的比值.  

动刚度的定义：指减震橡胶在一定的位移范围内, 一定的频率下, 其所受压力(或拉伸力)变化量与其位移变化量的比值.  

动倍率的定义指减震橡胶在一定的位移范围内所测定的动刚度与静刚度的比值,即:Kd/Ks   

损耗系数: 在减震橡胶的受力过程中,橡胶的变形与橡胶的应力之间存在着一定的相位差,而橡胶的应力一般要超前于橡胶的变形一定的相位角δ  

扭转刚度: 指减震橡胶在一定的扭转角范围内,其扭转力矩与扭转角之间的比值.    

耐久性能: 指减震橡胶在一定的方向一定的预加载荷、振幅、振动频率下,经往复振动n次后产品完好或将产品往复振动直至破坏时的振动次数, 耐久性能是衡量一个减震橡胶件的安全性能和综合性能的重要指标.