一种新型阻尼涂料的特性研究

　　阻尼涂料是当前国内外航空、船泊、汽车以及其它机械设备振动与噪声控制的重要材料之一.由于金属结构的固有阻尼减振性能很低,采用性能优良,结构合理的阻尼减振系统来提高其阻尼减振性是完全必要的.它能够把结构的稳态运动限制在固有频率以增加振动衰减率[1],将振动机械能转化为热能或其它形式的能量.但是目前采用的阻尼涂料损耗因素偏低,高温下易老化,脱落.为了解决这一问题,本文研究采用一种增强体与基体、固化剂相结合,开发出一种高强度、高模量、阻尼减振性能好、耐高温和耐摩擦的新型阻尼涂料.

　　1　实验材料与方法

　　1)　原料.

　　基体、固化剂、增强体、稀释剂.

　　2)　阻尼涂料的制备.

　　增强剂含量不同的阻尼涂料样品见表1.

　　向样品中加入适量的稀释剂(无水乙醇),用来稀释基体、固化剂和增强体.充分搅拌,使其混合均匀.

　　选取尺寸为250mm×100mm×1mm的4块钢板,经仔细除油、除锈,把混合充分的涂料涂刷在钢板的一个表面.样品尺寸为250mm×100mm×3.5h(注:h为阻尼涂料厚度).固化时间应待涂层干透为止,以保证一定的弹性模量.

　　3)　性能测试.

　　阻尼涂料的阻尼性能测试采用的是悬臂梁法,采用力锤敲击悬臂梁中部,在样品的自由端距钢板表面2mm处安装电涡传感器,由电涡传感器把信号输送给笔记本电脑(其中包括扩展箱和随机信号及振动测试与分析系统CRASV5·0),进行数据处理,获得试样的振动衰减特性曲线.

　　2　实验结果与分析

　　1)　实验结果.

　　图1为钢板结构振动频谱测试图.图1(a)钢板不涂任何阻尼材料,从频谱图可以看出,钢板结构振动衰减缓慢,且频谱杂乱,频谱振动也较剧烈.图1(b)、(c)、(d)分别为涂有阻尼涂料DP-1、DP-2、DP-3的钢板结构频谱振动图,从图1可以看出,该阻尼涂料具有明显的衰减阻尼作用.

　　钢板振动衰减率可用下式计算[2]:

　　由式(1)、(3)、(4)可分别计算出4块钢板结构的衰减率、阻尼比和钢板结构损耗因素,见表2.

　　2)　分析讨论.

　　由实验测试图1和理论计算结果表2可知,DP-1阻尼涂料的阻尼减振效果最好,使钢板结构的损耗因素提高了8倍,大大增加了钢板结构振动衰减率.随着增强体含量的增加阻尼涂料的损耗因素明显降低.这是因为,增强体含量太高时,会影响高分子基体分子链的弛豫,增强体分子之间的相互接触,不利于阻尼涂料的拉伸与压缩,降低了涂料的阻尼减振性能;另外,增强体含量太高时,工艺上不能保证基体和增强体的均匀分布,以至有的纤维周围没有基体,形成空隙、裂纹等缺陷,导致强度下降.但是,增强体太少时,由增强体的特性可知,阻尼涂料的耐高温、抗老化性能就会降低.为此,在实际生产中,应根据使用的环境条件选择不同配比的阻尼涂料:环境温度较高时,选择增强体含量较高的阻尼涂料;环境温度较低时,选择增强体含量较低的阻尼涂料,进行优化配比,以提高阻尼涂料的综合性能.