【摘 要】
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随着集成化、小型化高性能设备的广泛使用,不可避免地带来了一系列机械振动问题,同时伴随而来的还有噪声污染,对人类的生命健康和生存环境产生了巨大的威胁。为了延长设备的使用寿命并营造良好的生存环境,需要利用性能优异的阻尼材料将振动产生的部分能量转化为热能耗散掉。由于硅橡胶主链Si-O键能（451 k J/mol）较大,分子链柔顺,耐高低温,在较宽的温度范围内（-50～200℃）拥有稳定且可靠的力学性能,
【基金项目】
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国家自然科学基金（contract No.51863008）；
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随着集成化、小型化高性能设备的广泛使用,不可避免地带来了一系列机械振动问题,同时伴随而来的还有噪声污染,对人类的生命健康和生存环境产生了巨大的威胁。为了延长设备的使用寿命并营造良好的生存环境,需要利用性能优异的阻尼材料将振动产生的部分能量转化为热能耗散掉。由于硅橡胶主链Si-O键能（451 k J/mol）较大,分子链柔顺,耐高低温,在较宽的温度范围内（-50～200℃）拥有稳定且可靠的力学性能,因而作为阻尼材料广泛的应用在航空航天、武器装备、汽车轻工等领域。遗憾的是,硅橡胶的高阻尼温域通常在其玻璃化转变温度（Tg,-120～-70℃）附近,常温和高温下的阻尼系数（tanδ）往往难以达到0.1,有效阻尼温域（tanδ≥0.3）很低,不能满足实际应用需求。由此可见,对硅橡胶进行改性,提高硅橡胶的tanδ以及拓宽其有效阻尼温域具有重要研究价值。本文以硅橡胶为聚合物基体,以石墨和Fe3O4为补强填料,采用机械共混法成功制备了具有高阻尼系数、宽阻尼温域的硅橡胶复合材料。主要研究了填料含量、种类以及交联剂用量等对硅橡胶复合材料阻尼性能的影响。同时,为了满足材料智能化的需求,对其电磁屏蔽效能进行研究分析。研究发现:（1）在石墨/硅橡胶复合体系内,材料表现出优异的阻尼特性,其最大有效阻尼温域为175℃（-105～70℃）。研究表明,在-105～100℃之间,复合体系的阻尼性能随石墨含量的增加而增加。石墨含量为60 phr,交联剂为2.0 phr时,复合材料的有效阻尼温域达到最宽:-105～70℃,室温下的tanδ为0.37。此外,由于石墨具有良好的导电性,赋予了硅橡胶优异的电磁屏蔽性能,其屏蔽总效能可以达到13.8 d B。（2）Fe3O4/硅橡胶复合体系的阻尼性能显著提高,其有效阻尼温域能够达到270℃（-105～165℃）。研究表明,在-105～200℃之间,复合体系的阻尼性能随着Fe3O4含量的增加而增加,Fe3O4为60 phr时,其有效阻尼温域最大:-105～157℃,这是因为软磁Fe3O4作为阻尼填料自身有较多缺陷,增加了填料与硅橡胶分子链的内摩擦力,增大了内耗,从而增大了阻尼性能。保持Fe3O4含量不变,该复合体系的阻尼性能随交联剂含量的增加先增加后减小。交联剂为3.0 phr时,室温下的tanδ为0.45,有效阻尼温域达到-105～165℃。交联剂为4.0 phr时,该复合体系的电磁屏蔽效能也达到最大值10.4 d B。（3）石墨和Fe3O4双填料体系硅橡胶比单填料体系阻尼性能更优异,有效阻尼温域高达277℃（-105～172℃）。保持填料总量不变,DMA结果表明随着石墨和Fe3O4比例的增加,复合材料的tanδ先增大后减小,比例为60:40时,室温下的tanδ为0.42,有效阻尼温域高达-105～172℃。保持石墨和Fe3O4的比例不变,交联剂含量为2.0 phr时,复合材料的电磁屏蔽可以达到14 d B。由此表明,双填料体系对硅橡胶阻尼性能和电磁屏蔽性能的贡献都比单填料体系大。
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