汽車內飾及電器降噪選材：防異響材料的制造與應用必讀！

煩死了!當你開車的時候聽到“咔噠咔噠”的聲音，是不是會寒毛直豎，變得焦躁起來?

汽車輕量化的潮流讓塑料材料在OEM商的心中占有了一席之地，隨著汽車保有量的增加，汽車舒適性成為各汽車競爭的主要領域，尤其是隨著新能源車的增加，車內異響問題逐步凸顯。塑料材料的應用不僅會帶來更輕的質量，也讓實現(xiàn)“更輕的噪聲”有了新的可操作空間。

根據(jù)車質網(wǎng)投訴搜索結果顯示，過去一年僅車內飾相關的異響問題，就高達15000+多次。同樣異響投訴也頻現(xiàn)于空調，游戲手柄等產(chǎn)品上。由此可見，市場對防異響降噪材料具有相當強烈的需求。今天小編整理了一些防異響材料的應用及制造要點，一起來學習吧!

• ● 異響產(chǎn)生的原因

異響(BSR)是指受外部激勵的情況下相鄰零部件之間發(fā)生相對位移而產(chǎn)生的摩擦或敲擊噪音。金屬板、金屬管、齒輪、軸承等，在設備運行時，受到撞擊、摩擦及各種突變機械力的作用，會產(chǎn)生振動，再通過空氣傳播，形成噪聲。

對汽車而言，懸架、輪轂、內飾件(包括電子設備、內飾板、空調、音響)等等，把這些拆開了看大都是用螺絲或者卡扣固定。伴隨著車體的運動顛簸往往會互相碰撞，產(chǎn)生異響。

汽車防異響材料應用部分示意圖

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

○—————— 現(xiàn)有的防異響手段 ——————○

● 貼絨布，潤滑油：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。但這樣會帶來裝配工序的增加，而且裝配質量不能保證，最主要的是高里程后(尤其在長時間的高低溫環(huán)境暴露下)毛氈粘貼位置出現(xiàn)脫落，導致異響衰減出現(xiàn)急劇增加。

● 減少熱脹冷縮：熱脹冷縮導致的材料變形會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，但根本要從材料內部入手，通過提高材料的阻尼性能，將更多的機械振動能量轉化為內能，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，將更多的機械振動能量轉化為內能，能夠減少異響。

什么是阻尼呢？

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

從減振角度看，就是將機械振動的能量轉變成熱量和其他可消耗的能量，從而達到減振的目的。

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

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，由于結構的特殊性而廣泛地應用。阻尼材料已廣泛應用于飛機、火箭、各種飛行器和裝甲車、坦克、汽車等各種交通工具的減震降噪，潛水艇的吸波隱身、環(huán)境保護等。

高分子材料一般在玻璃化轉變溫度(Tg)附近具有較大的阻尼。

聚合物在玻璃態(tài)時模量很高，分子幾乎不能運動，因此不能吸收機械能;在高彈態(tài)時分子運動很容易，不能吸收足夠的機械能;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阻尼特性，機械振動被轉化為大分子鏈或鏈段的運動，通過分子間的內摩擦把機械能轉化為熱能，起到阻尼效果。

應變落后于應力的相角差δ稱為力學損耗角, 常用力學損耗角正切tanδ(也稱阻尼因子)來表示內耗的大小。力學損耗與阻尼性能關系非常密切, 聚合物的內耗愈大則阻尼效果愈好，tanδ和儲能模量E′和損耗模量E"的關系如下:

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)結構 (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(IPN)類似于單組分高聚物，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類似于共混，網(wǎng)絡的互穿相容程度差，呈現(xiàn)兩個孤立尖峰，中間區(qū)域出現(xiàn)較低的tanδ;半相容的IPN的Tg向內遷移互相靠近，同時，由于互穿協(xié)同效應顯著而使中間過渡區(qū)域的阻尼值E″、tanδ有明顯上升。說明恰當?shù)南嗳菘墒棺枘嵝阅艿靡蕴岣摺?/p>

(2)溫度

根據(jù)阻尼材料使用時的環(huán)境溫度來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

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

(4)各組分聚合物的Tg

對寬溫域阻尼材料設計, 要求阻尼材料組分的Tg相隔要遠。從理論上講，阻尼復合材料的阻尼溫域不可能超過兩組分Tg上、下限的溫度區(qū)域。再考慮到形成復合體系后，Tg的內移效應，因此兩組分的Tg相隔要足夠遠。若每個組分都有較高的阻尼性能，毫無疑問，阻尼復合材料將具有優(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。因此通過選擇合適的交聯(lián)度，可以在較寬的溫域內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，因為填料粒子相互接觸時產(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耗增加，進而使阻尼性能提高。

例如某降噪 PC/ABS

是將PC，ABS，TPEE 及抗氧劑和潤滑劑PETS按照質量比65/27/8/0.5/0.5進行混合 (抗氧劑1010與168質量比為1/1，下同；小試實驗中，當TPEE用量低于8份時其對材料的降噪效果不大，而當TPEE用量高于8份時會影響相容性從而影響材料沖擊性能)。然后在雙螺桿擠出機上進行熔融擠出造粒。擠出機的溫度為200～250℃，螺桿轉速為350r/min，相對真空度為–0.09 MPa。

降噪改性后的PC、ABS在剛性方面 (拉伸強度、彎曲強度和彎曲彈性模量) 略有下降，這是因為TPEE彈性體分子鏈的柔性鏈段可以有效增大分子內摩擦，從而降低材料剛性、增強材料的阻尼性能。缺口沖擊強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

○—————— 除降噪外須達到的標準 ——————○

1. 要阻燃。這是涉及到安全的性能，是國家強制性要求，也是目前降噪材料的唯一一個國家強制標準。

2. 要環(huán)保。既要氣味小，霧化小，又要VOC的排放小，更不能使用石棉、玻璃棉或者重金屬等對人體危害大的材料。VOC性能要求有可能近期會成為第二個國家強制標準。

3. 聲學效果要好。既然是降噪材料，就需要對噪音有很好的抑制效果。

4. 可靠性好。在經(jīng)過高低溫等惡劣環(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、抗壓強度。有的降噪材料是外觀材料的，會有這些要求。

6. 盡量輕量化。輕量化是整個汽車制造領域發(fā)展的大趨勢，可以節(jié)油、減排、增加駕駛樂趣;

7. 要低成本。汽車行業(yè)競爭激烈，如果材料成本過高，就算性能再好，也較難得到應用。

• ● 防異響材料的應用

目前高分子減振降噪材料在汽車上的應用非常普通，從發(fā)動機艙到車身內表面、車門內表面、車身內部到頂棚、地毯、行李箱零件再到車外輪罩等都得到了應用。

除了汽車行業(yè)的應用，從發(fā)展的需求來看，阻尼材料對不斷開發(fā)寬溫域高阻尼性能的環(huán)境，具有越來越重要的意義。

室內建筑空間

近年來因撞擊聲(見空氣聲和撞擊聲)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大;

③人們生活水平的提高，家用電氣設備增加，也帶來了新的振源。

室內電氣設備可以在內部結構中使用阻尼材料進行制造，也可在樓板、墻面表面鋪設阻尼面板來改善，如黏彈性阻尼材料。

工業(yè)設備及設施

工業(yè)噪音是機械設備運轉時產(chǎn)生的噪聲，主要以氣流噪聲、機械噪聲和電磁噪聲為主，這些噪聲往往對人體具有一定的危害性。

通常采用的辦法是防止機器與基礎及其他結構件的剛性連接，如使用阻尼材料作為結構件分隔，或在機器和其他結構之間鋪設具有阻尼特性的材料，如減振墊等。

軍事裝備

材料技術作為國家國防力量最重要的物質基礎，其研究和開發(fā)對國防工業(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構材料和功能材料兩大類，主要應用于航空航天工業(yè)和船艦工業(yè)中。

①阻尼材料在航空航天領域主要用于制造火箭、導彈、噴氣機等控制盤或陀螺儀的外殼;

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

內容來源：AUTO內飾行家，聲博士，汽車異響B(tài)SR，高分子物理學等，鏈塑網(wǎng)整理