CN104589774B - 一种筒形约束阻尼材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种筒形约束阻尼材料的制备方法，包括：将乐泰胶水涂覆于筒形金属板内壁并干燥；然后在干燥后的乐泰胶水表面铺设橡胶生胶，所述橡胶为丁基橡胶或氯丁基橡胶；再将筒形约束层贴合于橡胶生胶表面；最后将所述橡胶生胶进行硫化和压制处理，得到筒形约束阻尼材料。本发明直接将橡胶生胶铺设于阻尼材料筒形外壁内侧，对其进行硫化和压制处理，使生胶在阻尼材料内壁完成硫化过程，成为阻尼层，避免了采用硫化后的阻尼层材料进行拼接和粘贴，解决了在筒形弯曲表面一次性铺设阻尼层以及约束层的问题，所制备的材料具有高度的完整性和牢固性，阻尼因子达到0.7以上。
Description
技术领域
本发明涉及阻尼构造技术领域，尤其涉及一种筒形约束阻尼材料的制备方法。
背景技术
随着社会的发展，机械设备趋于高速、高效和自动化，随之引起的振动、噪声和疲劳断裂问题也越来越突出。振动和噪声限制机械设备性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠性，并污染环境，危害人们的身心健康，因此减振降噪，改善人机工作环境是一个亟待解决的问题。
人们研究并开发出了多种解决工程中振动和噪声问题的方法和技术措施，其中阻尼技术是控制结构共振和噪声的最有效方法。阻尼的方法主要有3种：系统阻尼、结构阻尼和材料阻尼。其中，材料阻尼是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的，研究材料的阻尼行为，开发具有较高阻尼性能的结构材料对于解决由振动造成的问题具有十分重要的意义。
约束阻尼结构是目前新兴的阻尼材料，其是将粘弹性阻尼材料粘合在本体金属板和刚度较大的约束层之间，当结构弯曲变形时，本体金属板与约束层产生相对滑移运动，粘弹性阻尼材料产生剪切应变使一部分机械能损耗的结构。而筒形约束阻尼材料由于弯曲表面的约束，目前只能采用拼接的技术，将阻尼层和约束层逐步粘合在一起，由于采用小块阻尼材料拼接，使得材料整体不具有完整性，并且弯曲表面使得粘合并不均匀，阻尼层和筒形外壁的粘合也很难牢固，从而大大影响了筒形约束阻尼材料的阻尼性能。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种筒形约束阻尼材料的制备方法，制备的筒形约束阻尼材料具有良好的阻尼性能。
本发明提供了一种筒形约束阻尼材料的制备方法，包括：
A)将乐泰胶水涂覆于筒形金属板内壁并干燥；
B)在干燥后的乐泰胶水表面铺设橡胶生胶，所述橡胶为丁基橡胶或氯丁基橡胶；
C)将筒形约束层贴合于橡胶生胶表面；
D)将所述橡胶生胶进行硫化和压制处理，得到筒形约束阻尼材料。
优选的，所述步骤D)具体为：
将承压球置于筒形约束层内部，向承压球中充入高压、高温气体，使橡胶生胶硫化成型，得到筒形约束阻尼材料。
优选的，所述步骤D)具体为：
D1)将承压球置于筒形约束层内部；
D2)将上压盘和下压盘分别固定于筒形约束层上下两端，所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，承压球的进气口与所述通孔相通；
D3)向承压球中充入高压、高温气体，使橡胶生胶硫化成型，得到筒形约束阻尼材料。
优选的，所述D2)具体为：所述上压盘和下压盘通过固定杆分别固定于筒形约束层上下两端。
优选的，向承压球中充入高压、高温气体后，所述承压球的压强为1MPa～2MPa，温度为140℃～180℃。
优选的，向所述承压球中充入高压、高温气体后，保持0.5h～1h。
优选的，所述橡胶生胶按照以下方法制备：将丁基橡胶或氯丁基橡胶密炼，并与炭黑、防老化剂、小分子促进剂、硫化剂混炼，得到所述橡胶生胶。
本发明还提供了一种筒形约束阻尼材料的制备装置，包括：
设置有进气口的承压球；
用于对所述承压球进行定位的上压盘和下压盘；所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，所述承压球的进气口与所述通孔相通；
设置在上压盘和下压盘之间、用于固定上压盘和下压盘的固定杆。
与现有技术相比，本发明提供了一种筒形约束阻尼材料的制备方法，包括：将乐泰胶水涂覆于筒形金属板内壁并干燥；然后在干燥后的乐泰胶水表面铺设橡胶生胶，所述橡胶为丁基橡胶或氯丁基橡胶；再将筒形约束层贴合于橡胶生胶表面；最后将所述橡胶生胶进行硫化和压制处理，得到筒形约束阻尼材料。本发明直接将橡胶生胶铺设于阻尼材料筒形外壁内侧，对其进行硫化和压制处理，使生胶在阻尼材料内壁完成硫化过程，成为阻尼层，避免了采用硫化后的阻尼层材料进行拼接和粘贴，解决了在筒形弯曲表面一次性铺设阻尼层以及约束层的问题，所制备的材料具有高度的完整性和牢固性，阻尼因子达到0.7以上。
附图说明
图1为本发明制备的筒形约束阻尼材料结构示意图；
图2为本发明实施例1所述筒形约束阻尼材料的制备过程示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种筒形约束阻尼材料的制备方法，包括：
A)将乐泰胶水涂覆于筒形金属板内壁并干燥；
B)在干燥后的乐泰胶水表面铺设橡胶生胶，所述橡胶为丁基橡胶或氯丁基橡胶；
C)将筒形约束层贴合于橡胶生胶表面；
D)将所述橡胶生胶进行硫化和压制处理，得到筒形约束阻尼材料。
本发明直接将橡胶生胶铺设于阻尼材料筒形外壁内侧，对其进行硫化和压制处理，使生胶在阻尼材料内壁完成硫化过程，成为阻尼层，避免了采用硫化后的阻尼层材料进行拼接和粘贴，解决了在筒形弯曲表面一次性铺设阻尼层以及约束层的问题，并且各层之间粘贴更为紧密，不易剥离，所制备的材料具有高度的完整性和牢固性，阻尼因子达到0.7以上。
本发明首先将乐泰胶水涂覆于筒形金属板内壁并干燥。要求涂覆尽量均匀，厚度适中。所述干燥的条件优选为常温避风干燥。本发明中，优选采用乐泰220和/或乐泰205胶水。本发明对所述筒形金属板的材质并无要求，可以为本领域阻尼材料常规的外壁金属板材料。所述金属板的厚度也无要求，可以根据需求自行选择，本发明优选为0.5mm～0.9mm，更优选为0.6mm～0.8mm。
胶水干燥后，在其表面铺设橡胶生胶，要求生胶铺设均匀，表面平整，无接缝。本发明优选的，所述橡胶为丁基橡胶或氯丁基橡胶。所述橡胶生胶铺设的厚度优选为1mm～5mm，更优选为2mm～4mm。本发明对所述橡胶生胶的来源并无限定，可以为直接购买，也可以自制，优选按照以下方法制备：将丁基橡胶或氯丁基橡胶密炼，并与炭黑、防老化剂、小分子促进剂、硫化剂混炼，得到所述橡胶生胶。
具体的，将丁基橡胶或氯丁基橡胶加入密炼机密炼5min～10min；再依次加入炭黑、防老化剂、小分子促进剂、硫化剂，继续混炼20min～40min，密炼机设定温度为50℃～80℃，胶料温度不超过85℃；混炼结束后，利用双棍挤出机将混炼完毕的生胶挤出成型，厚度按照阻尼层铺设要求控制，要求表面平整，便于铺设。本发明对所述防老化剂的种类并无特殊要求，可以为橡胶混炼的常规防老化剂，本发明优选为防老剂DNPD；本发明对所述小分子促进剂的种类并无特殊要求，可以为橡胶混炼的常规小分子促进剂，本发明优选为促进剂MBT-80；本发明对所述硫化剂的种类并无特殊要求，可以为橡胶混炼的常规硫化剂，本发明优选为MgO。本发明对于所述炭黑、防老化剂、小分子促进剂、硫化剂的用量并无特殊限定，可以根据需要自行添加。
铺设生胶后，将筒形约束层贴合于橡胶生胶表面。本发明中，所述约束层优选为碳纤维或稀土镁铝合金；所述约束层的厚度优选为0.5mm～2mm，更优选为0.6mm～1.8mm。所述约束层根据需要，预先制备成大小合适的筒形，能够很好的贴合于橡胶生胶表面。
然后对所述橡胶生胶进行硫化和压制，使得所述橡胶生胶在阻尼材料内壁完成硫化成型过程，成为阻尼层。本发明对所述硫化和压制的具体方法并无限制，使所述橡胶生胶以及约束层处于高温、高压的环境即可。
本发明优选采用以下方法：将承压球置于筒形约束层内部，向承压球中充入高压、高温气体，使橡胶生胶硫化成型，得到筒形约束阻尼材料。
具体的，首先将承压球置于筒形约束层内部；然后将上压盘和下压盘分别固定于筒形约束层上下两端，所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，承压球的进气口与所述通孔相通；再向承压球中充入高压、高温气体，使橡胶生胶硫化成型，得到筒形约束阻尼材料。
首先，将承压球置于筒形约束层内部。所述承压球为耐高温、耐高压材质，优选为耐高温硅橡胶。本发明中，所述承压球在充气状态下，能够贴合于约束层内壁。
放入承压球后，将上压盘和下压盘分别固定于筒形约束层上下两端，用于承压球的定位。所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，承压球的进气口与所述通孔相通。本发明对于所述上压盘和下压盘的材质并无限定，可以耐高温、耐高压即可，本发明优选为钢板。其厚度优选为10mm～30mm。本发明对于所述上压盘和下压盘的形状也没有限定，可以覆盖筒形约束层上下两端即可，本发明优选为圆形。本发明对所述通孔的位置也没有限定，能够与承压球进气口想通即可。
本发明优选的，所述上压盘和下压盘通过固定杆分别固定于筒形约束层上下两端。本发明对于所述固定杆的数量并无限定，两根以上，能够固定上压盘和下压盘即可。
装置安装完毕后，向承压球中充入高压、高温气体。气体充入后，所述承压球的压强优选为1MPa～2MPa，温度优选为140℃～180℃。本发明优选的，向所述承压球中充入高压、高温气体后，保持0.5h～1h。此时，所述橡胶生胶在高温高压的条件下，进行硫化成型，成为阻尼层橡胶材料，本发明所述筒形约束阻尼材料即制备完成。本发明制备的筒形约束阻尼材料结构示意图见图1，如图1所示，其包括依次粘结的外壁(3)、阻尼层(2)和约束层(1)。
本发明还提供了一种筒形约束阻尼材料的制备装置，包括：
设置有进气口的承压球；
用于对所述承压球进行定位的上压盘和下压盘；所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，所述承压球的进气口与所述通孔相通；
设置在上压盘和下压盘之间、用于固定上压盘和下压盘的固定杆。
本发明中，所述承压球置于筒形约束阻尼材料的筒形约束层内部；所述上压盘和下压盘通过固定杆固定于所述筒形约束阻尼材料的约束层上下两端，将承压球定位于筒形约束层内部。
本发明直接将橡胶生胶铺设于阻尼材料筒形外壁内侧，对其进行硫化和压制处理，使生胶在阻尼材料内壁完成硫化过程，成为阻尼层，避免了采用硫化后的阻尼层材料进行拼接和粘贴，解决了在筒形弯曲表面一次性铺设阻尼层以及约束层的问题，所制备的材料具有高度的完整性和牢固性，阻尼因子达到0.7以上。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的筒形约束阻尼材料的制备方法进行详细描述。
实施例1
将丁基橡胶/100g加入密炼机密炼5min，依次加入炭黑/30g、防老剂DNPD/2.3g、小分子促进剂MBT-80/7g、硫化剂MgO/5g，继续混炼30min，密炼机设定温度为65℃，胶料温度不超过85℃。然后利用双棍挤出机将混炼完毕的生胶挤出成型。
将乐泰220喷涂至金属板内壁，常温避风固化1h。然后将挤出的丁基橡胶生胶平整的铺设于涂覆了胶水的金属板内壁，厚度1mm。再将筒形碳纤维约束层贴合于上述生胶表面，厚度0.5mm。按照图2所示的制备过程对橡胶生胶进行硫化成型，将承压球(4)置于约束层(3)内部，将上压盘(1)和下压盘(2)通过固定杆(5)固定于筒形约束层上下两端，所述上压盘设置有通孔(6)，所述通孔与承压球进气口相通，向承压球充入高压、高温气体，使承压球温度165℃，压强1.2MPa，保持30min，完成阻尼层橡胶生胶的硫化，即可制备得到筒形约束阻尼材料。其制备过程如图2所示。
将制备的筒形约束阻尼材料用于船舶水下声呐减震器，其阻尼因子为0.74。
实施例2
将氯丁基橡胶/100g加入密炼机密炼5min，依次加入炭黑/25g、防老剂DNPD/2.5g、小分子促进剂MBT-80/7.8g、硫化剂MgO/6.5g，继续混炼30min，密炼机设定温度为65℃，胶料温度不超过85℃。然后利用双棍挤出机将混炼完毕的生胶挤出成型。
将乐泰205喷涂至金属板内壁，常温避风固化1h。然后将挤出的丁基橡胶生胶平整的铺设于涂覆了胶水的金属板内壁，厚度1mm。再将筒形稀土镁铝合金(牌号：MgZr30)约束层贴合于上述生胶表面，厚度0.5mm。最后按照实施例1所述的方法，将承压球置于约束层内部，将上压盘和下压盘固定于筒形约束层上下两端，向承压球充入高压、高温气体，使承压球温度165℃，压强1.2MPa，保持30min，完成阻尼层橡胶生胶的硫化，即可制备得到筒形约束阻尼材料。
将制备的筒形约束阻尼材料用于航空发动机减震器，其阻尼因子为0.76。
由上述实施例可知，本发明制备的筒形约束阻尼材料具有较高的阻尼因子。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (7)
1.一种筒形约束阻尼材料的制备方法，包括：
A)将乐泰胶水涂覆于筒形金属板内壁并干燥；
B)在干燥后的乐泰胶水表面铺设橡胶生胶，所述橡胶为丁基橡胶或氯丁基橡胶；
C)将筒形约束层贴合于橡胶生胶表面；
D)将承压球置于筒形约束层内部，向承压球中充入高压、高温气体，使橡胶生胶硫化成型，得到筒形约束阻尼材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D)具体为：
D1)将承压球置于筒形约束层内部；
D2)将上压盘和下压盘分别固定于筒形约束层上下两端，所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，承压球的进气口与所述通孔相通；
D3)向承压球中充入高压、高温气体，使橡胶生胶硫化成型，得到筒形约束阻尼材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述D2)具体为：所述上压盘和下压盘通过固定杆分别固定于筒形约束层上下两端。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，向承压球中充入高压、高温气体后，所述承压球的压强为1MPa～2MPa，温度为140℃～180℃。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，向所述承压球中充入高压、高温气体后，保持0.5h～1h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述橡胶生胶按照以下方法制备：将丁基橡胶或氯丁基橡胶密炼，并与炭黑、防老化剂、小分子促进剂、硫化剂混炼，得到所述橡胶生胶。
7.一种筒形约束阻尼材料的制备装置，包括：
设置有进气口的承压球；
用于对所述承压球进行定位的上压盘和下压盘；所述上压盘或所述下压盘上开设有通孔，所述承压球的进气口与所述通孔相通；
设置在上压盘和下压盘之间、用于固定上压盘和下压盘的固定杆。
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