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内芯增强中空纤维阻尼新材料制备工艺及其阻尼性能

陈文琳  
【摘要】:本文将中空纤维结构引入到阻尼材料的设计中和将中空纤维阻尼材料内衬纤维编织中空绳附着纺丝成型是中空纤维研究领域全新的拓展,可为开发抑振降噪用新型高阻尼高层建筑轻质隔墙材料和航空航天阻尼复合材料奠定理论和应用基础,以满足国内外日益增长的复合阻尼结构高阻尼、轻量化和宽温域的发展需求和江西航空业、建筑业及汽车业对新型阻尼材料的需求。 本文运用玻璃纤维编织中空管作为橡胶基中空纤维阻尼材料的内芯增强材料,选取丁腈橡胶(NBR)与丙烯酸酯橡胶(ACM)为纺丝阻尼材料,改进纺丝工艺,解决了橡胶基中空纤维阻尼材料纺丝工艺较为复杂且难以中空成型和易塌扁收缩的问题。研究了内芯增强材料及阻尼原材料对于中空纤维膜阻尼性能的影响,探讨了内芯增强中空纤维阻尼材料阻尼性能的影响因素和双层复合结构的中空纤维膜的形态与阻尼性能,以及AO-60和纳米TiO_2作为第三组份对于内芯增强中空纤维阻尼材料的影响,得出以下结论: (1)经过实验研究成功得到了较优的内芯增强中空纤维阻尼材料,其阻尼峰值及峰宽和相应配方及工艺参数为:搅拌温度60℃,纺丝温度40℃,挤出速度30ml/min,绕丝速度25ml/min,铸膜液固含量为15%,ACM/PVC的共混比为70/30的丙烯酸酯橡胶纺制的内芯增强中空纤维性能较为优良,阻尼峰值达0.43,阻尼因子大于0.2的峰宽达60℃。 (2)内芯增强材料对中空纤维膜的阻尼性能有一定的影响,使其阻尼性能略有降低,但储能模量明显增强,拓宽了中空纤维膜的有效阻尼温域。复合双层结构的中空纤维膜内外两层膜结合较好,其tanδ-T曲线具有明显的双峰,双峰的出现有效的拓展了中空结构阻尼材料的有效阻尼温域。 (3)测试手段对于研究中空纤维阻尼材料具有一定的影响。综合分析了动态热机械分析仪DMA Q800不同测试模式下材料的阻尼性能,不同的测试夹具下测试的材料所反应出了阻尼性能有一定的差异,分析得出单/双悬臂梁以及剪切模式更利于测试材料整体的阻尼性能,更利于分析内芯增强中空纤维阻尼材料的阻尼机理。 (4)对比分析了ACM和NBR不同橡胶的内芯增强中空纤维膜的阻尼性能,说明了内芯增强中空纤维的阻尼性能起主导作用的是阻尼原材料,所以选择阻尼性能更好的原材料纺制中空纤维膜更利于提高内芯增强中空纤维膜的阻尼性能。 (5)聚合物浓度以及共混比对于内芯增强中空纤维的阻尼性能有一定程度的影响,总结的规律如下:随着聚合物浓度的增加,材料的阻尼峰值越高;ACM/PVC和NBR/PVC的共混比例越高,材料的阻尼峰值也越高;共混聚合物中橡胶含量的增加,会使得材料整体的玻璃化转变温度(Tg)向低温移动。 (6)在实验范围内,A0-60能够提高内芯增强中空纤维阻尼材料的阻尼性能但其添加量对于内芯增强中空纤维膜的阻尼性能影响不显著;纳米TiO_2的添加使得材料的损耗因子的峰值有略微的下降,但是其玻璃化转变温度不变。


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