汽車(chē)內(nèi)飾及電器降噪選材：防異響材料的制造與應(yīng)用必讀！

煩死了!當(dāng)你開(kāi)車(chē)的時(shí)候聽(tīng)到“咔噠咔噠”的聲音，是不是會(huì)寒毛直豎，變得焦躁起來(lái)?

汽車(chē)輕量化的潮流讓塑料材料在OEM商的心中占有了一席之地，隨著汽車(chē)保有量的增加，汽車(chē)舒適性成為各汽車(chē)競(jìng)爭(zhēng)的主要領(lǐng)域，尤其是隨著新能源車(chē)的增加，車(chē)內(nèi)異響問(wèn)題逐步凸顯。塑料材料的應(yīng)用不僅會(huì)帶來(lái)更輕的質(zhì)量，也讓實(shí)現(xiàn)“更輕的噪聲”有了新的可操作空間。

根據(jù)車(chē)質(zhì)網(wǎng)投訴搜索結(jié)果顯示，過(guò)去一年僅車(chē)內(nèi)飾相關(guān)的異響問(wèn)題，就高達(dá)15000+多次。同樣異響投訴也頻現(xiàn)于空調(diào)，游戲手柄等產(chǎn)品上。由此可見(jiàn)，市場(chǎng)對(duì)防異響降噪材料具有相當(dāng)強(qiáng)烈的需求。今天小編整理了一些防異響材料的應(yīng)用及制造要點(diǎn)，一起來(lái)學(xué)習(xí)吧!

• ● 異響產(chǎn)生的原因

異響(BSR)是指受外部激勵(lì)的情況下相鄰零部件之間發(fā)生相對(duì)位移而產(chǎn)生的摩擦或敲擊噪音。金屬板、金屬管、齒輪、軸承等，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)，受到撞擊、摩擦及各種突變機(jī)械力的作用，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，再通過(guò)空氣傳播，形成噪聲。

對(duì)汽車(chē)而言，懸架、輪轂、內(nèi)飾件(包括電子設(shè)備、內(nèi)飾板、空調(diào)、音響)等等，把這些拆開(kāi)了看大都是用螺絲或者卡扣固定。伴隨著車(chē)體的運(yùn)動(dòng)顛簸往往會(huì)互相碰撞，產(chǎn)生異響。

汽車(chē)防異響材料應(yīng)用部分示意圖

根據(jù)異響激勵(lì)源不同，異響分為整車(chē)道路異響和靜態(tài)異響。道路異響是由路面激勵(lì)所引起的異響，靜態(tài)異響是指整車(chē)未行駛狀態(tài)操作功能件及按壓內(nèi)飾件產(chǎn)生的異響。

○—————— 現(xiàn)有的防異響手段 ——————○

● 貼絨布，潤(rùn)滑油：人工加貼絨布等辦法，可以從物理上有效降低摩擦力，減弱異響。但這樣會(huì)帶來(lái)裝配工序的增加，而且裝配質(zhì)量不能保證，最主要的是高里程后(尤其在長(zhǎng)時(shí)間的高低溫環(huán)境暴露下)毛氈粘貼位置出現(xiàn)脫落，導(dǎo)致異響衰減出現(xiàn)急劇增加。

● 減少熱脹冷縮：熱脹冷縮導(dǎo)致的材料變形會(huì)在一定程度上加劇異響的存在，但更普遍的、由位移產(chǎn)生的異響仍然無(wú)法避免。

● 降低不同材料間的摩擦：材料表面硬度降低可以減少摩擦，但根本要從材料內(nèi)部入手，通過(guò)提高材料的阻尼性能，將更多的機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而減小噪音。

• ● 防異響材料的降噪原理

在上文中提到，提高材料的阻尼性能，將更多的機(jī)械振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，能夠減少異響。

什么是阻尼呢？

指任何振動(dòng)系統(tǒng)在振動(dòng)中，由于外界作用或系統(tǒng)本身固有的原因引起的振動(dòng)幅度逐漸下降的特性。

從減振角度看，就是將機(jī)械振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)變成熱量和其他可消耗的能量，從而達(dá)到減振的目的。

而在振動(dòng)物體產(chǎn)生高的共振振幅前，先將一部分振動(dòng)能在自身中消耗，以達(dá)到減少振幅、降低振幅為目的的材料，我們統(tǒng)稱(chēng)為阻尼材料。

這種阻尼材料是具有減振降噪和一定密封性的特種材料，而高分子阻尼材料是阻尼材料中最有效的一類(lèi)，由于結(jié)構(gòu)的特殊性而廣泛地應(yīng)用。阻尼材料已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、火箭、各種飛行器和裝甲車(chē)、坦克、汽車(chē)等各種交通工具的減震降噪，潛水艇的吸波隱身、環(huán)境保護(hù)等。

高分子材料一般在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)附近具有較大的阻尼。

聚合物在玻璃態(tài)時(shí)模量很高，分子幾乎不能運(yùn)動(dòng)，因此不能吸收機(jī)械能;在高彈態(tài)時(shí)分子運(yùn)動(dòng)很容易，不能吸收足夠的機(jī)械能;但是在Tg附近，聚合物的模量大幅度下降，并伴隨著明顯的力學(xué)阻尼特性，機(jī)械振動(dòng)被轉(zhuǎn)化為大分子鏈或鏈段的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)分子間的內(nèi)摩擦把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，起到阻尼效果。

應(yīng)變落后于應(yīng)力的相角差δ稱(chēng)為力學(xué)損耗角, 常用力學(xué)損耗角正切tanδ(也稱(chēng)阻尼因子)來(lái)表示內(nèi)耗的大小。力學(xué)損耗與阻尼性能關(guān)系非常密切, 聚合物的內(nèi)耗愈大則阻尼效果愈好，tanδ和儲(chǔ)能模量E′和損耗模量E"的關(guān)系如下:

tanδ=E"/E'

阻尼因子tanδ越大，阻尼溫域越寬，則材料的阻尼性能越好。

• ● 影響材料阻尼性能的因素

阻尼材料的形態(tài)結(jié)構(gòu) (相容性) 、各組分聚合物的Tg 、各組分聚合物阻尼能力的大小、交聯(lián)度、填料、環(huán)境溫度都對(duì)材料的阻尼性能有影響。

(1)相容性

完全相容的聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPN)類(lèi)似于單組分高聚物，玻璃化溫度區(qū)域有所加寬，但E″、tanδ值變化呈現(xiàn)單一尖峰;完全不相容的IPN類(lèi)似于共混，網(wǎng)絡(luò)的互穿相容程度差，呈現(xiàn)兩個(gè)孤立尖峰，中間區(qū)域出現(xiàn)較低的tanδ;半相容的IPN的Tg向內(nèi)遷移互相靠近，同時(shí)，由于互穿協(xié)同效應(yīng)顯著而使中間過(guò)渡區(qū)域的阻尼值E″、tanδ有明顯上升。說(shuō)明恰當(dāng)?shù)南嗳菘墒棺枘嵝阅艿靡蕴岣摺?/p>

(2)溫度

根據(jù)阻尼材料使用時(shí)的環(huán)境溫度來(lái)選擇合適的聚合物或共混物，使其Tg與環(huán)境溫度一致，這樣的阻尼材料才能在指定的環(huán)境下具有最大的阻尼效果。

(3)共聚

通過(guò)接枝和嵌段共聚制備的共聚物可以在寬廣的范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的阻尼性能。增加側(cè)鏈的數(shù)目和增大側(cè)鏈的極性，均可提高接枝共聚物的阻尼性能。

(4)各組分聚合物的Tg

對(duì)寬溫域阻尼材料設(shè)計(jì), 要求阻尼材料組分的Tg相隔要遠(yuǎn)。從理論上講，阻尼復(fù)合材料的阻尼溫域不可能超過(guò)兩組分Tg上、下限的溫度區(qū)域。再考慮到形成復(fù)合體系后，Tg的內(nèi)移效應(yīng)，因此兩組分的Tg相隔要足夠遠(yuǎn)。若每個(gè)組分都有較高的阻尼性能，毫無(wú)疑問(wèn)，阻尼復(fù)合材料將具有優(yōu)異的阻尼性能。

(5)交聯(lián)度

隨著交聯(lián)度的提高，增加了兩組分的相容性。因此通過(guò)選擇合適的交聯(lián)度，可以在較寬的溫域內(nèi)獲得較高的阻尼性能。

(6)填料

填料可使聚合物阻尼性能增加，因?yàn)樘盍狭Ｗ酉嗷ソ佑|時(shí)產(chǎn)生粒子間摩擦，界面處發(fā)生粒子與高分子間的摩擦，使界面附近高分子的內(nèi)耗增加，進(jìn)而使阻尼性能提高。

例如某降噪 PC/ABS

是將PC，ABS，TPEE 及抗氧劑和潤(rùn)滑劑PETS按照質(zhì)量比65/27/8/0.5/0.5進(jìn)行混合 (抗氧劑1010與168質(zhì)量比為1/1，下同；小試實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)TPEE用量低于8份時(shí)其對(duì)材料的降噪效果不大，而當(dāng)TPEE用量高于8份時(shí)會(huì)影響相容性從而影響材料沖擊性能)。然后在雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行熔融擠出造粒。擠出機(jī)的溫度為200～250℃，螺桿轉(zhuǎn)速為350r/min，相對(duì)真空度為–0.09 MPa。

降噪改性后的PC、ABS在剛性方面 (拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量) 略有下降，這是因?yàn)門(mén)PEE彈性體分子鏈的柔性鏈段可以有效增大分子內(nèi)摩擦，從而降低材料剛性、增強(qiáng)材料的阻尼性能。缺口沖擊強(qiáng)度的小幅減小可能歸因于TPEE的加入一定程度降低了PC與ABS之間的相容性

○—————— 除降噪外須達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn) ——————○

1. 要阻燃。這是涉及到安全的性能，是國(guó)家強(qiáng)制性要求，也是目前降噪材料的唯一一個(gè)國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。

2. 要環(huán)保。既要?dú)馕缎。F化小，又要VOC的排放小，更不能使用石棉、玻璃棉或者重金屬等對(duì)人體危害大的材料。VOC性能要求有可能近期會(huì)成為第二個(gè)國(guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。

3. 聲學(xué)效果要好。既然是降噪材料，就需要對(duì)噪音有很好的抑制效果。

4. 可靠性好。在經(jīng)過(guò)高低溫等惡劣環(huán)境因素影響后，仍然能保持性能穩(wěn)定。有的外部降噪材料還要防水防潮。

5. 要耐磨、耐光、有一定的抗彎、抗壓強(qiáng)度。有的降噪材料是外觀材料的，會(huì)有這些要求。

6. 盡量輕量化。輕量化是整個(gè)汽車(chē)制造領(lǐng)域發(fā)展的大趨勢(shì)，可以節(jié)油、減排、增加駕駛樂(lè)趣;

7. 要低成本。汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，如果材料成本過(guò)高，就算性能再好，也較難得到應(yīng)用。

• ● 防異響材料的應(yīng)用

目前高分子減振降噪材料在汽車(chē)上的應(yīng)用非常普通，從發(fā)動(dòng)機(jī)艙到車(chē)身內(nèi)表面、車(chē)門(mén)內(nèi)表面、車(chē)身內(nèi)部到頂棚、地毯、行李箱零件再到車(chē)外輪罩等都得到了應(yīng)用。

除了汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用，從發(fā)展的需求來(lái)看，阻尼材料對(duì)不斷開(kāi)發(fā)寬溫域高阻尼性能的環(huán)境，具有越來(lái)越重要的意義。

室內(nèi)建筑空間

近年來(lái)因撞擊聲(見(jiàn)空氣聲和撞擊聲)所形成的噪聲干擾居民事件日益增多，原因是：

①城市人口的集中，建筑密度的增加，使一個(gè)振源所影響的家庭和人數(shù)隨之增加;

②為了節(jié)約城市用地，建筑向高層發(fā)展，由于設(shè)備的增多及樓板密度不夠，生活產(chǎn)生的撞擊聲的振源和危及面都在不斷的擴(kuò)大;

③人們生活水平的提高，家用電氣設(shè)備增加，也帶來(lái)了新的振源。

室內(nèi)電氣設(shè)備可以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中使用阻尼材料進(jìn)行制造，也可在樓板、墻面表面鋪設(shè)阻尼面板來(lái)改善，如黏彈性阻尼材料。

工業(yè)設(shè)備及設(shè)施

工業(yè)噪音是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的噪聲，主要以氣流噪聲、機(jī)械噪聲和電磁噪聲為主，這些噪聲往往對(duì)人體具有一定的危害性。

通常采用的辦法是防止機(jī)器與基礎(chǔ)及其他結(jié)構(gòu)件的剛性連接，如使用阻尼材料作為結(jié)構(gòu)件分隔，或在機(jī)器和其他結(jié)構(gòu)之間鋪設(shè)具有阻尼特性的材料，如減振墊等。

軍事裝備

材料技術(shù)作為國(guó)家國(guó)防力量最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)，其研究和開(kāi)發(fā)對(duì)國(guó)防工業(yè)和武器裝備的發(fā)展起著決定性的作用。

軍用新材料按其用途可分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類(lèi)，主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)和船艦工業(yè)中。

①阻尼材料在航空航天領(lǐng)域主要用于制造火箭、導(dǎo)彈、噴氣機(jī)等控制盤(pán)或陀螺儀的外殼;

②在船舶工業(yè)中，阻尼材料用于制造推進(jìn)器、傳動(dòng)部件和艙室隔板，有效地降低了來(lái)自于機(jī)械零件嚙合過(guò)程中表面碰撞產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲。

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