摘要：为了能够得到较为显著的降振效果，通常在材料选取方面比较偏向于空气阻尼材料，这种材料在现代船舶方面应用的频次比较高，是做好减震降噪音工作的额关键所在。本篇文章中，我们重点围绕橡胶复合阻尼材料展开了深入分析，希望能够在不断的研究讨论中，使得该材料在船舰领域获得更为明显的成效。
关键词：舰船；阻尼材料；橡胶；氯丁橡胶
橡胶阻尼材料关键在于橡胶的黏强度,而在玻璃化改变范围内,由分子链移动所形成的内磨擦,从而促使外场作用所产生的的机械功率以及相关声音所产生的能量可以得到一定程度的转化，使其变成热能进而散逸在四周，从而实现减少振动降低噪声的作用效果。据相关调查，阻尼材料的应用范围具有较高的宽阔性，不仅军用领域的应用较为普遍，在民生产业方面的应用程度也相当高。基于这一背景下，橡胶阻尼的材料性能等方面的研究工作也开始得到了较多人的重视。一般情况下，橡胶阻尼材料的功能区设定为玻璃转化区。结合有关资料我们可以了解到，功能区的温度一般要比室内温度低，通常较为狭小。因而在工程设计中通常要求大阻尼橡胶必须在宽温或宽频区域中具备很大的阻尼特性,如飞行器、火箭等要求在有效阻 尼区的温度范围更大,因此橡胶的大阻尼特性并没有得到充分的实现,在实际工程设计应用中的使用也面临了较大的限制。为适应实际的应用条件,必须通过共混、互穿网络(刀PN)等技术手段,来改善橡胶的阻尼特性。这种工艺技术在某种意义上扩大了橡胶的高效阻尼工作温度适用范围,并使阻尼值有了极大的降低。
一、试验部分
（一）主要原材料
隧道定位橡皮N220S、N230S、橡皮NBR3355, 氯丁橡胶2322以及其他。
（二）主要设备与仪器
QT/25电子检测应力机,用以测量硫化试片的机械性能;DMA/SDTA861e电子动力学解析仪,用以测量硫化试片的力学阻尼器特性;JF-3氧指数测量机,用来测量硫化试片的阻燃性效果能;LMS振动与噪声检测系统,用来测试模具的减振特性测量。 包装盒fonmoo
（三）试样制备
开冷却水,第一步需要做的便是通过分开的方法利用开炼机对二种天然生胶加以相应的处理，使之得到塑炼,把刚塑炼好的生胶包辊,然后少量不断地添加氯丁橡胶,然后基本均匀排列,紧接着再分别添加硬脂酸、氧化锌、防老剂等东西、然后再添加碳灰、酚醛树脂等充填性材料,最后再添加硫化剂和补强剂等,然后分别打三角包、再打卷各5遍、左右用切削刀、薄通六遍下片。放置大约二十四小时后翻炼,在平板硫化机上调整硫化试块抗压强度,将硫化温度调节:150℃;约半小时;硫化压力:12兆帕。
（四）性能测试
针对不同的特性采取差异化的测试方式以及测试标准。例如，主要需要分析橡胶的常见理化特性,如邵A硬度、拉伸强度等。在测试橡胶阻尼特性的过程中，需要依照GJB981-1990加以检验;而在分析振动特性的过程中，则需要采取GJB4058-2000标准加以检验。
二、结果与讨论
（一）配方组分选择
挤压铸造机
1.主体材料
从橡胶基础的常规基本物理机械特性、阻尼器特性和机械加工性来看,由于中丙烯腈浓度很有可能影响系统的阻尼峰值和耐热老化特性,所以采用有中高丙烯腈浓度的橡胶,对三个不同型号的橡胶经过机械性能分析后,就可以确定系统主体的天然生胶。试验中所用的主要材料有N220S、N230S和NBR3355等不同品种的橡胶。
根据对表1以及表2中的有关参数信息的整理分析可以发现，N220S、N230S和NBR3355这几种橡胶在常规物理机械特性方面的对比存在一定的差异性，虽然第一种以及第三种橡胶在性质上呈现出现较为相似的特点，而第一种橡胶的脆性略高，但是从整体上来看，对比撕裂硬度、耐海水稳定性以及耐热气体老化稳定性等特性，依然将第一种橡胶列为主体材料的优先选项。
氯丁橡胶份数的加入,提高了系统的热空气老化特性、耐盐水特性和阻燃特性,也在一定程度地降低了传统橡胶业中的硬度。按照一般的物理与机械性能,所定义的橡胶N220S与氯丁橡胶之间的标准份数是七十/三十。
2.硫化体系选择
一般硫化物系统的扩展硬度最高,而过氧化物硫化系统的扩展硬度则最少。复合硫化体系的拉伸强度居中,四个有效硫化体系的脆性温度差异也不明显。因此,从整体性地角度加以深思熟虑，基于对相关体系的抗海水特性、热空气性质和老化特点的了解,选择了有效硫化体系S/MZ/D=1.5/I/0.5。
配制中还另加入了适当份数的酚醛树脂和氧化锌,在硫化流程中硫灯与胶大分子融合而产生疏基,然后酚醛树脂又与疏基化学反应而产生了化学交联聚合物,而氧化锌则作为无机活性剂,有合理地增加了化学交联速率,并大大提高了硫化交联胶耐油等的特性。由于阻尼复合材料中使用了大量的填充料,自黏性能差,所以酚醛树脂等的掺杂物则有效地增加了胶材的自粘性。
3.补强体系选择
橡胶是非自补强胶,自身拉伸硬度较低,而氯丁橡胶的自补强效果有限,因此必须加入一定量的补强效果填充剂,以增加硫化橡胶的弹性模量,并减少蠕变性能。在众多补强填料中,碳黑有很好的补强功能,可以和橡胶大分子生成结合胶体。在粘弹剂阻尼器材料中,较为常见的是高耐磨碳黑和半补强炭黑,因为高耐磨碳黑的阻尼效果更高于后者,所以一般采用N330的高耐磨碳黑为主要补强填充剂。
片状云母由于具有层状构造,使填料内部和填料表面与橡胶基质内部形成相互磨擦,进而形成阻尼效果,另外,由于海桐可以减少对其基质的通透性,所以添加片状云母也可以改善聚合物的耐介质特性。当添加了二十份海桐后胶材的延展硬度和撕裂硬度均有了少许降低,并增强
了耐海水的特性,同时脆性材料温度也有了降低。若把海桐片加入三十五份后,其胶材的综合性能最优,这也正是因为N330直接影响了高弹性聚合物材料分子连接链的运动能力,而经研究可以发现单用N330的脆性温度就还要高,而云母片间互层的滑动则又增加了高弹性聚合物材料分子连接链的活动能力,也同时增加了胶材的抗介质能力。
4.增塑体系选择
为加强橡胶多聚物的塑性作用,提高充填物与其基体之间的热分散性和橡胶加工生产特点,同时调整玻璃化工作环境温度以达到阻尼器材质的工作环境温度适用要求,通常需要在胶材内加入适当量的塑化剂。
据相关资料表明,DOS与氯化石蜡都能对共混聚合物产生很强的增塑效果,使系统具备较好的整体特性,而氯化石蜡的应用则有利于进一步提高聚合物的阻燃性能。通过一些数值计算,人们可能知道,在DOS与溴化石蜡使用中出现的协同效应,以及胶材的综合性能优异。
另外,也为了更加改善胶料的阻燃性能。符合现代舰船的应用特点,在系统中加入的三氧化二锑无机材料和溴化石蜡并用,增强了阻燃作用。
（二）配方优化
最终优化的配方:橡皮N220S70;氯丁橡胶232230;氧化锌5;硬脂酸1;塑化剂20;酚醛树脂25;高耐磨碳黑30;海桐,35;抗老剂1;三氧化二锑5;硫化剂3。
三、舰船用阻尼材料的各项性能
（一）阻尼性能
威尔逊氏病生物态硒使用DMA/SDTA861e移动机械分析仪测量,夹持方法为拉伸;测量频率范围为10~300Hz;测量环境温度范围为0~60℃。按照黏弹性阻尼材质工作温度与频数的等价联系,将工作温度、频谱、损耗模量和损失因数,转化成阻尼材质的主关系曲线图,由此可以看出,新研发的高阻尼材料在较宽频率、低工作温度范围内,均有着较良好的阻尼特性。
（二）常规力学性能
阻燃橡胶在常规性能的试验结果中可发现,阻尼材质有较大的拉伸硬度和拉断伸长率,但密度范围却比子现役船舶用的阻尼材质(密度范围1.42—1.75g/cm3)有下降。
总结
本文中选择了和氯丁橡胶共同使用的方式,并对硫化体系、补强系统和增塑系统等展开研究,并开发了一类新型船舶用阻尼器的材料。我们研究的一种阻尼复合材料有很广的高阻尼温范围,其力学性能、抗介质性、阻燃性都良好,相比现役船舶用阻尼复合材料,其体积相对减小,有利于船舶总体载荷的降低。
参考文献
[1] 郭怡,严磊,陈宇哲,等.碳纳米管改性热塑性聚氨酯基纳米复合材料研究进展[J].工程塑料应用.2019,(6).
[2] 曾宪奎,鲍丽苹,高远昊,等.氯化丁基橡胶/橡胶宽温域阻尼材料的制备及性能研究[J].橡胶工业.2019,(1).
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