摘要
阻尼材料是一种能吸收振动机械能、声能等的高性能材料，应用广泛。社会的进步和科技的飞速发展对阻尼材料的性能要求越来越苛刻。理想的阻尼材料应该具备在使用环境温度下具有高的阻尼系数，同时要具有宽的阻尼温度范围，以适应使用温度的变化。丁腈橡胶（NBR）是常用的阻尼橡胶之一，但其在环境温度下阻尼性能仍然不够理想。杜仲橡胶（EUG）是一种生物基橡胶，具有橡塑二重性，其阻尼性能受玻璃化转变和结晶熔融转变机制的双重控制。本文通过NBR与EUG共混复合，实现优势互补，研制一种新型的阻尼材料。本文重点进行了NBR/EUG的比例、加工外场、硫化条件、碳纳米管石墨烯等对复合材料的亚微观结构、硫化特性、力学性能、结晶性能、阻尼性能等的影响研究，并从复合材料结构与性能的关系角度，分析了其影响和变化机理。论文的主要工作成果如下： （1）研究了EUG含量及加工外场对NBR/EUG复合材料亚微观结构及各项性能的影响规律。NBR/EUG复合材料中，EUG以纳米微晶的形式均匀分散在NBR中，形成了NBR/EUG纳米复合材料。EUG纳米晶通过与NBR的物理作用和表面交联作用，不但提高了复合材料的力学性能，而且提高了复合材料的整体阻尼强度，拓宽了阻尼温域。与硫化前相比，硫化后复合材料中的EUG熔融温度和熔融峰面积均显著降低。停放及返炼等加工外场作用，可以进一步提高NBR/EUG复合材料的中EUG的分散性，增加了两相界面厚度和总界面面积，使阻尼温域向高温方向移动，更加接近环境温度。 （2）研究了硫化条件对NBR/EUG复合材料各项性能的影响规律。研究发现，硫化温度的升高，硫化时间的增加和硫化压力的增加都会使复合材料中的交联密度增加，使复合材料的拉伸强度呈先增大再减小的趋势，300%定伸应力呈增大的趋势，硬度先增大后趋于稳定，断裂伸长率和撕裂强度呈减小的趋势。随着硫化温度的降低，复合材料中EUG结晶熔融峰面积增大；同时峰值有向高温移动的趋势。NBR的玻璃化转变峰，随着硫化温度的降低，该峰有向低温方向移动的趋势，但变化不大。对于复合材料的阻尼性能，可以发现，随硫化温度降低和硫化时间的减少NBR玻璃化转变峰峰值增加，并使得NBR玻璃化转变峰向高温方向移动。硫化温度的降低使复合材料中EUG熔融转变峰峰值增大，同时曲线的覆盖面向高温方向移动，从而可以得知降低硫化温度和减少硫化时间可进一步提高复合材料的阻尼效果，同时拓宽了复合材料的阻尼温域。硫化压力对复合材料的阻尼性能影响不大。 （3）研究了碳纳米管和石墨烯对NBR/EUG复合材料亚微观结构及各项性能的影响规律。碳纳米管和石墨烯均匀分散在复合材料基体中。随着碳纳米管和石墨烯份数的增加，MH、ML、MH-ML升高，焦烧时间和正硫化时间缩短。当只加入碳纳米管或只加入石墨烯时，NBR/EUG复合材料的拉伸强度和断裂伸长率逐渐减小。当同时加入碳纳米管和石墨烯时，随碳纳米管和石墨烯份数的增加，使NBR/EUG复合材料的断裂伸长率逐渐降低，拉伸强度变化不大，300%定伸应力、硬度和撕裂强度逐渐增大；分析认为，碳纳米管和石墨烯形成了“片-管-片”微观纳米结构，促进了两者的分散性，提高了力学性能。随着碳纳米管和石墨烯用量的增加，EUG的熔融峰峰面积增大，峰值有向高温移动的趋势，NBR的玻璃化转变峰有向低温方向移动的趋势。仅加入碳纳米管或者同时加入碳纳米管和石墨烯时，NBR的tanδ的峰值有所下降，而在0℃以上复合材料的损耗因子值随碳纳米管含量的增加而增大，而仅加入石墨烯时对复合材料的损耗因子值影响不大。随着石墨烯和碳纳米管用量的增加，复合材料的导电和导热性能均显著提高，其中导电性能提高幅度更大。
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