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橡胶制品的三大特异功能

发布时间:2013年06月05日    点击数:

       随着橡胶制品应用领域的广泛化、深进化、专业化,市场对各种橡胶制品的性能提出了更高更细致的要求,使得我们在保持橡胶制品原有传统性能的基础上,必须赋予橡胶制品在其相对应使用领域所需要的特殊功能和性能

一、水声功能橡胶制品
    水声橡胶在水中对声波的传播起着重要作用,它可以消除声的反射,降低噪音,保持声波的传递不失真,避免水下各种噪音的干扰。根据橡胶在水声工程中的作用,可将其分为吸声橡胶、透声橡胶和反声橡胶3 种类型的制品。
    作为水声吸声材料必须满足两个条件:(1)材料的特性声阻抗与介质水的特性声阻抗要匹配,使声波能无反射地进进吸声系统;(2)材料要有很高的内耗,使进射进来的声波在吸收系统中很快损耗而衰减。
    在应用方式上,通常采用共振式吸声结构或渐变过程结构。前者是把带孔的橡胶薄层粘在钢板上,通过改变孔径的大小和数目来调整材料的有效弹性模量和损耗;而后者则常把橡胶等制品做成尖锥或尖劈状,以实现材料声学状态的逐步过渡,达到阻抗匹配的目的。
二、透声橡胶制品
    理想的透声材料是声波进射到透声层上时能够无反射、无损耗地通过,所以要求材料的特性阻抗与水匹配,材料的衰减常数要尽可能小。透声材料常用作水听器的包覆层,例如氯丁橡胶、丁基橡胶和近年来采用的浇注型聚氨酯橡胶。在水声工程中,声纳、鱼雷的导流罩或透声窗都需要具有一定结构强度的透声材料。例如利用钢丝增强透声橡胶,用以制作大型球鼻艏导流罩,或用玻璃增强塑料与其复合,用以制作各种潜艇声呐罩等等。
    透声橡胶制品在声学性能上主要有两点要求:(1)橡胶的特性声阻抗ρC 值(即橡胶的密度与声波在橡胶中的传播速度的乘积)要与声波的传播介质水的ρC 值相匹配;(2)声波通过橡胶时,橡胶对声能的损耗要小。橡胶的特性声阻抗与水是相近的,因此,橡胶是较好的透声材料,自然橡胶、氯丁橡胶是应用较早的透声橡胶。声波透过橡胶时,产生的声衰减值取决于胶料的组成,其中包括两个部分:一是胶种的选择;二是其他配合剂的选择。其中最主要的是橡胶的种类。声波通过橡胶时,如同力作用在橡胶上一样,使橡胶产生弹性形变和塑性形变,塑性形变使声能衰减。因此,声能的衰减随胶料的弹性增加而减小,随胶料的滞后损失增加而加大。这就为设计声衰减小的透声橡胶制品提供了理论依据。
三、反声橡胶制品
    为了避免水下各种噪声(包括一切不需要的信号)的干扰,在水声设备上应采用反声橡胶材料。理想的反声材料应当使进射声波100%地被反射回往。
    首先,应当使材料的特性阻抗与水的特性阻抗严重失配;其次,要求材料的衰减常数小,使进射声波尽大部分被反射。这种材料在水声工程中多用作声纳反射罩,以及换能器基阵的反声后挡等。在水面舰艇声纳中,常用闭孔泡沫塑料或泡沫橡胶作为反声材料。但是,由于在潜艇声纳或其他深水水声设备中,要求材料能够耐高的静水压,除了用一定厚度的金属做声硬障板外,目前,多用开孔硬质聚氨酯泡沫塑料做芯材,外包一层浇铸型聚氨酯橡胶,做成复合结构。在水声技术中,人们对吸声体很重视,对反声体则较少留意。在浅水中(即常压或低压下)这些题目很轻易解决,海绵橡胶、泡沫塑料便能满足要求。在高压下,空气很轻易满足这个要求,空气与水的阻抗比为143,在深水中可用含空气的海绵橡胶作反声材料,但必须避免使反声材料中的空气溢出和水对反声材料的渗透,所以大多数场合下利用闭孔海绵橡胶,它具有最好的反声特性,反射系数一般可达80%以上。

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