互穿聚合物网络阻尼材料的松弛行为及其高频阻尼性能研究

The interpenetrating polymer networks (IPN) materials used as damping materials have attracted considerable attention recently in the national defense top-end fields for converting vibration and noise energy to heat energy, especially in the high frequency vibration environment. A great many efforts have been devoted to broaden the effective damping temperature range of IPN damping materials, however, almost no research has been carried on the damping property, the time-temperature equivalence principle fails to calculate the damping property in the high frequency vibration environment. In this project, We intend to investigate the molecular dynamics of relaxation and the damping property in the high frequency vibration environment by dynamic mechanical spectroscopy (DMS) and dielectric spectroscopy (DS) and ball cartridge tests. The relation ship between damping properties and structure of IPN materials will be obtained. The research results would provide important theoretical basis and technical support for the design and application of excellent damping performance IPN materials in extreme high vibration environment.

在高频振动环境下，国防尖端领域对具有高性能减振降噪效果的互穿聚合物网络（IPN）阻尼材料有迫切的需求。但目前极少有研究关注IPN阻尼材料在高频条件下的阻尼性能及其影响因素，而经典的时温等效方程不能准确推算IPN阻尼材料复杂的动态力学性能。本项目拟通过分子链松弛行为研究以评估IPN阻尼材料高频阻尼性能。采用宽频介电谱研究IPN阻尼材料的不同尺度链段运动各自的温度频率依赖性，研究IPN阻尼材料的聚集态结构和链段松弛行为的关系，建立不同结构IPN阻尼材料的松弛行为与高频阻尼性能之间关系。研究结果可为设计和制备在高频振动环境下具有高阻尼特性的IPN阻尼材料提供理论指导。

针对国防尖端领域对高频振动的减振降噪技术的迫切的需求，互穿聚合物网络（IPN）是拓宽高分子阻尼材料的有效温度和频率区域并提高阻尼性能有效的途径。本项目致力于IPN阻尼材料在高频条件下的动态力学性能及其影响因素研究，开展了IPN阻尼材料的制备与结构表征技术、IPN阻尼材料的多尺度链段运动机理和高频阻尼性能研究。针对IPN阻尼材料的制备与结构表征研究，选用不同橡胶基体经硫化交联构筑第一交联网络，并调控第二网络的组成和交联结构制备了具有IPN结构的阻尼材料；采用宽频介电谱研究了丁腈橡胶（NBR）/聚丙烯酰胺（PAM）IPN阻尼材料的不同尺度链段松弛行为和温度频率依赖性，采用Havriliak-Negami (HN)方程和Vogel–Fulcher–Tamman (VFT)对IPN阻尼材料不同网络结构和各尺度链段的宽频介电松弛进行拟合分析；采用机械振动台研究了10~2000Hz频率范围内所制备IPN阻尼材料的随机振动和正弦振动谱，采冲击振动加速度传感装置研究了0.1kHz~0.5MHz范围IPN阻尼材料的宽频冲击减振性能；研究表明，随第二网络含量和交联程度的增加限制的了NBR分子链的运动，使NBR的α松弛向低频和高温方向移动，且损耗峰值呈下降趋势；从而导致共振峰向高频方向移动，所制备IPN阻尼材料在0.48MHz的高频仍具有明显的阻尼减振效果。本项目所研究的IPN高频阻尼减振结果可为高新装备的阻尼减振提供理论基础和技术方案支撑。