基本介紹
- 中文名：功能橡膠製品
- 外文名：Functional rubber products
- 加工途徑：在橡膠中加入某些填料使材料改性
- 加入填料類型：阻尼填料、導電填料等
- 作用：減振降噪、防靜電材料等
- 套用：特殊工作場合
阻尼減振橡膠,稀土功能橡膠材料,感光性橡膠,聲學功能橡膠,
阻尼減振橡膠
採用橡膠減振已有70年的歷史，最早套用于飛機儀表、航空發動機和艦船的柴油機架減振，其後迅速擴展到汽車、火車、土木建築以及各種重型機械上。隨著尖端工業向高速度、大功率方向的發展，振動和噪聲日趨嚴重。寬頻帶的隨機振動會引發結構多級共振可使電子器件失效、儀器儀表失靈、機械零部件壽命縮短，從而降低裝備的精度與可靠性。振動和噪聲還會損壞人的神經系統，導致疲勞、工作效率降低甚至人體器官發生病變。火箭、衛星事故中約有60%的故障與振動和噪聲有關，而阻尼減振橡膠的研究和套用是這門技術中一個重要組成部分。阻尼減振橡膠就是利用橡膠的阻尼特性提高防振和減振效果的一類材料。在使用條件下阻尼減振橡膠的力學損耗係數為0.1～0.3，特殊使用部位要求損耗係數可高於0.70。近年來隨著合成橡膠及配合技術的進步已從普通減振橡膠而發展到阻尼橡膠，而對阻尼減振橡膠又提出了低動靜比高阻尼、高阻尼低蠕變等更高的要求，同時還開展了新型減振橡膠製品的設計工作，從材料和結構等方面提高阻尼減振橡膠製品的使用性能。
稀土功能橡膠材料
稀土功能材料，從20世紀70年代開始進入了高速發展階段，其套用和產業化開發的速度愈來愈快，一般以5年左右的周期出現一個震動世界的新成果，已經成為新興產業與社會進步不可缺少的新材料，並迅速形成新技術產業。在橡膠工業中，稀土功能橡膠也成了新技術領域，隨著研究的不斷深入，其品種越來越多，套用範圍也由特殊變為一般。
橡膠材料的功能化就是通過物理或化學的手段與新型材料複合或混合，及採用新型加工方法等使橡膠材料獲得原來不具備的某些特殊性能。這些特殊性能包括：力學性能方面的超低硬度、超高強度；熱學性能方面的導熱、熱敏變色；電學性能方面的導電、電磁波禁止和吸收；光學性能方面的光刻、光蓄，可光降解；生物學性能方面的仿生，可生物降解；其他方面有磁性、親水性、形狀記憶和富氧等特性。不同類的稀土功能助劑加到橡膠中，可使橡膠分別具有磁性、螢光、電熱轉換、電磁波禁止和吸收、可光降解等特性，從而製得功能橡膠製品；若將多類的功能助劑並用，則可得到複合型功能產品。
感光性橡膠
感光性橡膠作為成像材料，可用於印刷領域、積體電路(IC)、印製電路板等電子產品的製造。感光性橡膠而言，具有靈敏性、解像清晰、耐久性、耐腐蝕性等特點。感光性橡膠可以分為兩類：一種是在橡膠中添加感光劑，另一種在橡膠結構中導入感光性基團。感光劑可用芳香族重氮化合物、芳香族迭氮化合物、有機鹵化物等。感光性橡膠的兩大用途是製造感光苯胺印製板和積體電路用的光致抗蝕膜。
(1)感光性苯胺印製板。感光性橡膠從底片直接曝光而製得橡膠凸板，因為其解像力強、印刷精度高、具有彈性，適用於高級印刷，在粗糙表面也能獲得清晰的印刷效果。
(2)光致抗蝕膜。橡膠類光致抗蝕膜的缺點是顯像時產生膨脹而使解析度降低。但是因為塗膜強韌適於密著曝光，所以被廣泛地套用。陰性型光致抗蝕膜可用在NR、IR、BR的環化物中添加感光劑的材料，但因NR存在凝膠、灰塵等問題而幾乎不能使用。IR的環化可用氯化錫等路易斯酸進行；BR的環化可用有機鹵化鋁進行。當環化率較高時Tg值也增高，而靈敏度將會下降，故應有一個最佳環化率。BR最佳環化率在60%左右，在IR的場合，環化率在80%以下為佳。BR為典型的商品橡膠類光致抗蝕膜，感光劑可用的雙疊氮型感光劑，橡膠類陽性型光致抗蝕膜很少見。一般使用在甲階酚醛樹脂中添加疊氮化合物的材料，並利用UV輻射可形成鹼可溶性的方法製造。這種材料的解析度高，但缺點是皮膜較脆。為獲得皮膜強韌的陽性光致抗蝕膜，賦予橡膠彈性將是手段之一，例如：光分解性的聚異丁烯類橡膠對UV的敏感度較低。
聲學功能橡膠
第二次世界大戰期間，出現了水下探測定位器-聲吶。利用聲吶能發射和接受聲波的特性來發現水中軍事目標，確定距離和方位，從而使水下目標的隱蔽性相應失去意義。隨著彈道飛彈核潛艇的出現和水下武器的發展，大型軍艦、超級艦船和客貨輪的數量越來越多，因而對水下聲系統及水下噪聲控制的要求也越來越高，水下探測技術也起著越來越重要的作用。聲波是發聲體的振動狀態在介質中傳播的一種物理現象。當振動經空氣介質傳入人耳，使人耳的鼓膜振動時，便有聲音的感覺。傳播振動的介質可以是空氣，也可以是液體或固體。水是傳播振動狀態的良好介質，它能有效地傳遞振動信息。在海水中，利用超聲頻聲波可以達到探測遠距離目標的目的。橡膠具有阻抗小、黏度大及吸收的能量能夠很好地轉變成熱能，尤其在衝擊頻率比較高的情況下，其吸聲性能要比金屬好。
各種橡膠的吸聲性能雖然有所不同，但無論哪種橡膠，由於吸聲作用小，一般單純採用實心橡膠作為吸聲材料並不理想。尤其是在要求比較嚴格的場合，為提高其吸聲性能，多數是做成夾海綿與玻璃或橡膠與金屬粘合起來組成的複合吸聲結構，由於玻璃的傳聲速度快，而橡膠的傳聲速度慢，前者密度大，後者密度小，所以夾層結構的吸聲效果要比實心橡膠理想。當聲波投射到海綿橡膠上時，聲波在其多孔表面上會產生一部分散射，而入射到海綿微孔中的聲波，由於橡膠的內摩擦、黏滯作用及薄膜的振動等，聲波的能量將轉變成熱能而被吸收。
(1)透聲橡膠製品。理想的透聲材料是聲波入射到透聲層上時能夠無反射、無損耗地通過，所以要求材料的特性阻抗與水匹配，材料的衰減常數要儘可能小。透聲材料常用作水聽器的包覆層，例如氯丁橡膠、丁基橡膠和近年來採用的澆注型聚氨酯橡膠。在水聲工程中，聲吶、魚雷的導流罩或透聲窗都需要具有一定結構強度的透聲材料。例如利用鋼絲增強透聲橡膠，用以製作大型球鼻艏導流罩，或用玻璃增強塑膠及其複合材料結合，用以製作各種潛艇聲吶罩等等。
(2)反聲橡膠製品。為了避免水下各種噪聲(包括一切不需要的信號)的干擾，在水聲設備上應採用反聲橡膠材料。理想的反聲材料應當使入射聲波100%地被反射回去。首先，應當使材料的特性阻抗與水的特性阻抗嚴重失配；其次，要求材料的衰減常數小，使入射聲波絕大部分被反射。這種材料在水聲工程中多用作聲吶反射罩，以及換能器基陣的反聲後擋等。
在水聲技術中，人們對吸聲體很重視，對反聲體則較少注意。在淺水中(即常壓或低壓下)這些問題很容易解決，海綿橡膠、泡沫塑膠便能滿足要求。在高壓下，空氣很容易滿足這個要求，空氣與水的阻抗比為143，在深水中可用含空氣的海綿橡膠作反聲材料，但必須避免使反聲材料中的空氣溢出和水對反聲材料的滲透，所以大多數場合下利用閉孔海綿橡膠，它具有最好的反聲特性，反射係數一般可達80%以上。
