水声换能器包覆层用氯丁橡胶的声学性能和力学性能研究.pdfVIP

水声换能器包覆层用氯丁橡胶的声学性能和力学性能研究 水声换能器包覆层用氯丁橡胶的 声学性能和力学性能研究 赵付彬 ，苗志军 编译 (天津市橡胶工业研究所科技研发中心，天津，300384) 摘要：本文利用填充不同炭黑用量的三种硬度胶料的测试，研究了有关氯丁橡胶的声学和力学性能。测量不同试验 样品的声速和密度，计算相应试样的特性声阻抗并与海水的特性声阻抗进行比较。测试室温下频率从 15kHz到 85kHz 范围内不同材料的插入损失和回波衰减值。在整个频率范围插入损失少于2dB且回波衰减多于 10dB 的材料被认为适 合用于水声换能器的包覆材料。本文还研究了拉伸强度、拉断伸长率和硬度等力学性能，这些性能是包覆材料承受静水 压和动水压的重要性能指标。材料的耐热空气和海水腐蚀也是本文考虑数据。 关键词：透声；特性声阻抗；包覆层；声速；插入损失；回波衰减 DOI：10．3969／j．cn．12-1350(tq)．2013．06．006 1前言 的三种填充不同炭黑用量的氯丁橡胶的性能比 水下电声传感器用于发射和接收声信号。在 较。氯丁橡胶因为在恶劣环境中有更好的化学和 放入水中应用之前，电声传感器须用一种透声材 物理性能被用作透声材料。这些性能包括极强的 料进行包覆，以免传感器在水下受到物理破坏和 耐候老化和耐磨性，较强的阻燃、耐油、耐水、 海水侵蚀，同时允许声信号顺利通过而不被反射 耐热、耐臭氧和热氧老化等 以及 良好的绝缘性 或吸收。 (CR为极性橡胶)，本文选用的w 型氯丁橡胶有 橡胶部件在水下装置中扮演着重要角色。它 着高拉伸强度，更好的贮存稳定性和更安全的焦 们可以用作传感器的透声、吸声、去耦和反声材 烧期。在设计橡胶配方时应关注包覆传感器在指 料 。橡胶包覆层对传感器起到防止热、油、天气、 定频率范围内透声性能和耐静水压／动水压性能。 海水和物理破坏作用并且可 以作为 电绝缘层 。橡 设计橡胶配方时还要考虑电绝缘性能以避免产生 胶作为水声透声装置用材料，是因为其声阻抗可 短路。混炼胶的力学性能按照ASTM标准测试。 与海水声阻抗相匹配。通过生胶种类的选择和配 橡胶的透声性能是利用声波穿过浸泡在水中试样 方的调整，橡胶的声阻抗值可在较宽的范围间调 的透过率和反射率进行表征。利用耐热空气老化 整。当两种介质声阻抗值相同时，声波在界面就 和耐海水腐蚀性能来考核橡胶材料的使用寿命。 不会产生反射现象。 本文主要进行了用于水下 电声传感器包覆层 2试样部分 ． 29一 橡塑资源利用 2．1混炼胶制备 质的界面被称为声分界面。当声波以垂直入射角 型号为SkypreneB一30的w 型氯丁橡胶同氧 投射到分界面时一部分能量透过试样，一部分被 化锌、氧化镁和促进剂进行混合，然后添加防老 吸收和反射。当两种介质的声阻抗值相同时，在 剂获得较好的耐老化性能；为获得 良好的操作性 分界面处声能反射最少、且以最大程度地透过。 能，配方中还需加入重要的改性剂 (硬脂酸)。选 材料 的声阻抗通过计算并与海水 (20℃下 用SRF炭黑 (N770)来提高如拉伸强度、硬度、 1．55M—Rayls)声阻抗相匹配。海水的声阻抗计算 耐磨耗等力学性能和改善电绝缘性等；用不同份 如下： 数的炭黑 (25、