噪声辐射是由结构件的振动引起的,而阻尼材料能够有效地抑制结构件的振动,这不仅仅能够有效地解决噪声污染的问题,同时也可以提高结构件的疲劳寿命以及仪器的使用精度,因此倍受研究者的重视。阻尼材料多年来在各个行业应用较为广泛。其中树脂基的阻尼材料一般具有制备工艺简单,生产周期短的特点,且这种材料容易被改性,特别适合用于制备有多种特殊功能的阻尼材料。填料是橡胶阻尼材料的一个重要组成部分,不仅仅是因为它是降低成本的必备组份,而在很多时候也起到增强作用。在以往的研究中,往往着眼于炭黑或者纤维等填料,对片层状填料的增强机制以及增强效果研究较少。在此背景下,本文的研究不仅填补了片状填料在橡胶填料研究中的空白,并且在新型填料添加方法上进行了探索,这对阻尼材料机理的认识和制备方法具有重要的理论意义,同时对片状填料在实际工程应用具有重要参考价值。本论文将围绕这一背景开展工作,借助动态力学分析(DMA)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)以及热性能分析等表征手段,对以丁腈橡胶(NBR)为基体,绢云母粉、滑石粉、片状石墨以及石墨烯等片状填料为主要研究对象,研究了片状填料在纯丁腈橡胶、丁腈橡胶小分子杂化体系以及橡塑共混体系中的动态力学性能的影响,探讨了其增强效果以其增强机制,同时对石墨烯、碳纤维等新型填料也进行了相应的研究。本论文,获得的主要研究结论有:(一)片状填料对丁腈橡胶力学性能影响的研究针对片状填料增强效果以及阻尼机制尚不明确的研究现状,借助DMA、SEM、FT-IR等表征手段,对添加绢云母粉、滑石粉以及片状石墨增强的丁腈橡胶其力学性能以及阻尼效果进行了研究,研究结果表明:三种片状填料的加入能够对丁腈橡胶基体有着很好的增强效果,云母粉与丁腈橡胶基体的相容性较好,其在基体中的增强效果大于能量损耗作用,片状石墨具有良好的润滑性,其加入基体时,一方面能够起到一定的增强作用,而且会对基体的阻尼性能产生有利影响,对于片状填料来说,其团聚性是影响其性能的重要原因。(二)片状填料对丁腈橡胶小分子杂化体系动态力学性能影响的研究小分子杂化阻尼材料是近年来较为热门的阻尼材料类型,对这种类型的阻尼材料进行填料增强是研究的热点之一,本文选用几种物理化学性质各异的片状填料,并对其在杂化体系中对材料阻尼性能的影响进行了较为全面的研究,对片状填料增强的小分子杂化阻尼材料的增强机制进行了探讨。结果表明:当加入云母粉和滑石粉于NBR/AO-2246共混物后,损耗因子、储能模量以及损耗模量均增大。云母粉的加入使得NBR/AO-2246分子间氢键消失。云母粉在小分子杂化体系中的分散性要比纯NBR要好,滑石粉对小分子杂化氢键体系的破坏较为严重,其增强效果不如其他两种填料。在丁腈橡胶基体中加入片状石墨填料后,小分子杂化材料(NBR/AO-2246)的阻尼值、储能模量以及损耗模量随着石墨用量的增加有先增加后减小的趋势;片状石墨粉的加入使得NBR/AO-2246分子间氢键消失,但NBR/AO-2246共混物同样存在高阻尼性能,表明片状石墨对NBR/AO-2246共混物的阻尼性能有利。(三)片状填料对丁腈橡胶橡塑共混体系动态力学性能影响的研究阻尼材料的应用温域较窄,为了改善阻尼材料的使用性能,通常用橡塑共混的方法对橡胶进行改性,对橡塑共混体系进行填料改性进行研究非常重要,对片状填料增强的橡塑共混体系阻尼材料的增强机制进行了研究,结果表明:加入PU会使NBR的损耗因子降低,同时提高其低温的损耗能量水平,当PU添加量为10wt%时,其性能最佳;绢云母粉能够提高NBR/PU的动态力学性能;通过改变添加填料的方式,能够在基体中形成PU-填料的类似于IPN的网络结构,从而改善基体的性能,片状石墨的加入也能在一定程度上增强共混体系的动态力学性能。(四)氧化石墨烯以及功能化对丁腈橡胶基阻尼材料动态力学性能影响的研究采用改进Hammers法制备出了氧化石墨烯(GO),并用硅烷偶联剂进行表面改性得到改性氧化石墨烯(MGO),然后与丁腈橡胶、2,2’-亚甲基双-(4-甲基-6-叔丁基苯酚)(AO-2246)进行机械共混,制备出NBR/GO以及NBR/AO-2246/GO复合材料,表征了氧化石墨烯及其复合材料的分子结构和形貌。发现氧化石墨烯能提高NBR的阻尼性能和力学性能,随着氧化石墨烯(GO)添加量的增加,NBR/GO阻尼性能有所降低、而NBR/AO-2246/GO的阻尼性能增加,通过添加改性后的氧化石墨烯(MGO),发现复合材料的阻尼性能都有所增加,经过研究发现添加石墨烯衍生物后,其性能优良的原因主要是得益于其石墨单层的特殊结构以及其内部的缔合氢键,但在小分子杂化体系中,随着缔合氢键的增多,阻尼峰值达到一个最大值后升高程度降低,氢键提升阻尼性能的效果并不是单纯的叠加。(五)不同填料形态对丁腈橡胶基阻尼材料性能影响的研究在阻尼材料中,填料含量对其动态力学性能的影响已经有研究,但不同填料形态对其性能的影响目前并不深入。本章讨论了片状石墨、炭纤维以及碳黑三种不同形态的填料对丁腈橡胶动态力学性能的影响,以便为填料的选择提供指导。研究发现炭黑在纯橡胶中具有Payne效应,在小分子杂化体系中,同样存在着类似于Payne效应的结果,在小分子杂化体系中,炭黑填料网络与小分子氢键网络同时存在,炭黑的加入会在某种程度上破坏氢键网络结构;纤维填料加入基体,由于其高模量,主要起到的是增强效果,纤维的加入会在基体中对分子链有吸附作用,由于其本身强度较大,在基体中可以起到增强作用,从而起到增大储能模量的结果,而在基体中的能量损耗主要体现在纤维与基体材料的互相摩擦中。本文主要研究的片状填料,其增强机制与以往所认知的有所不同,从氧化石墨烯填料的动态力学曲线结果中可以看出,并没有所谓的Payne效应。综上结果,作者提出:片状填料的填料网络化与炭黑有一定差别,其增强效果依赖于填料本身的性质,片状填料的分散性是影响其使用效果的重要因素。