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橡胶的减震作用及减震橡胶材料

橡胶的减震作用及减震橡胶材料 
   橡胶的特点是既有高弹态又有高黏态,橡胶的弹性是由其卷曲分子构象的变化产生的,橡胶分子间相互作用会妨碍分子链的运动,又表现出黏性特点,以致应力与应变往往处于不平衡状态。橡胶的这种卷曲的长链分子结构及分子间存在的较弱的次级力;使得橡胶材料呈现出独特的黏弹性能,因而具有良好的减震、隔音和缓冲性能。橡胶部件广泛用于隔离震动和吸收冲击,就是因为其具有滞后、阻尼及能进行可逆大变形的特点。
   橡胶的滞后和内摩擦特性通常用损耗因子表示,损耗因子越大,橡胶的阻尼和生热越显著,减震效果越明显。橡胶材料损耗因子的大小不仅与橡胶本身的结构有关,而且与温度和频率有关。在常温下,天然橡胶(NR)和顺丁橡胶(BR)的损耗因子较小,丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)、乙丙橡胶(EPR)、聚氨酯橡胶(PU)和硅橡胶的损耗因子居中,丁基橡胶(HR)和丁腈橡胶(NBR)的损耗因子最大。
   用作减震目的的橡胶材料一般分5种,即NR,SBR,BR为普通橡胶材料;NBR用于耐油硫化胶;CR用于耐天候硫化胶;IIR用于高阻尼硫化胶;EPR用于耐热硫化胶。NR虽然损耗因子较小,但其综合性能最好,具有优异的弹性,耐疲劳性好,生热低,蠕变小,与金属件黏合性能好,耐寒性、电绝缘性和加工性能也好,因此NR被广泛地用作减震目的,要求耐低温或耐天候性能时,可与BR或CR并用或共混改性。Nishiue等采用NR、BR及碳原子数大于4的含有-OH基团有机酸的金属盐制成的减震器具有较好的耐久性能,在70℃×22h和40℃×148h条件下的压缩永久变形分别为17.0%和11.7%。由于EPDM耐天候、耐臭氧老化、电绝缘性、耐热和耐寒等性能优异,近年来受到广泛关注。最近,日本三井化学公司与鬼怒川橡胶公司通过采用高相对分子质量的EPDM与低相对分子质量的EPDM并用,合作开发出一种新型耐热减震橡胶材料,并获得了日本专利。该减震橡胶的各项测试表明,其减震性能与NR相同,但其耐热性、低温柔软性要比NR等其他橡胶好。Iizumi采用EPDM制成用于汽车部件上的减震器用橡胶材料,具有很好的耐热性,在190℃×5h热老化后,材料仍具有很好的层间黏合性能。对低温动态性能要求苛刻的减震橡胶,往往采用硅橡胶;当要求高阻尼时可采用IIR或卤化IIR;PU具有优良的耐磨性、耐屈挠性和对烃类燃料及大部分有机溶剂的抵抗能力,同时具有很高的物理性能、良好的电绝缘性、黏合性和耐老化性能。PU在减震隔音方面也得到了广泛应用,如Adachi等采用PU制得减震和隔音良好的橡胶片层,应用到地板、天花板及弯曲板后,效果良好。