[發明專利]聚氨酯基壓電導電智能復合阻尼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310227282.4
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN103289363A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 郭艷宏;繆旭弘;張密林;冷棟梁;房世宇;于越
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: C08L75/08
• 分類號: C08L75/08;C08L79/02;C08K9/06;C08K3/24;C08K5/053;C08G18/48
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技術領域

本發明涉及的是一種阻尼材料，本發明也涉及一種阻尼材料的制備方法。具體地說是一種聚氨酯基壓電導電復合阻尼材料及其制備方法。

背景技術

機械振動廣泛存在于交通運輸工具中。阻尼是減振降噪技術中有效控制振動和噪聲的方法之一，它將振動機械能轉化為熱能耗散掉，從而達到減振降噪的目的，因此阻尼材料一直是該領域的研究熱點。

高分子粘彈性阻尼材料與阻尼結構在工程方面應用己有數十年的歷史，但隨著工業、建筑業、交通運輸業和社會的發展，人們對阻尼降噪材料的要求越來越高，粘彈性阻尼材料的缺點和局限性日益突出，其原因是粘彈性阻尼材料消的耗能機制只有聚合物分子鏈段之間的摩擦，耗能的方式單一。由于新型壓電導電阻尼材料的具有多種耗能方式，引起了人們廣泛的關注，其阻尼機理如下：聚合物分子鏈段之間的摩擦消耗能量；固體填料與聚合物分子鏈之間摩擦消耗能量；固體填料與固體填料之間的摩擦消耗的能量；壓電粒子在基體材料中將振動能轉化為電能，再通過導電粒子將電能轉化為熱能消耗。

目前關于壓電導電型阻尼材料的報道較多，如：中國專利公開號為CN101392090、CN101323697、日本專利公開號為JP2002069424（A）等專利文件中均公開了環氧樹脂基壓電導電阻尼材料；而中國專利公開號為CN1376734等專利文件中公開了用聚偏二氟乙烯作基體材料，壓電陶瓷作為壓電材料、導電炭黑作為導電材料的阻尼減振復合材料。中國專利申請號為CN201110291905.5的專利文件中公開了用熱塑性聚氨酯作為基體材料，壓電陶瓷作為壓電材料、石墨作為導電材料的經極化制得阻尼減振復合材料。中國專利申請號為CN201210096372.X的專利文件中公開了用接枝型聚氨酯彈性體而作為基體材料，壓電陶瓷作為壓電材料、多壁碳納米管作為導電材料的復合阻尼材料。聚氨酯彈性體作為阻尼降噪材料近年來廣泛應用于船舶、海洋、交通運輸、大型機械、建筑等領域。

以熱固性聚氨酯為基體、壓電陶瓷作為壓電材料、導電聚苯胺作為導電材料且經極化制備的壓電-導電阻尼材料還沒有公開報道過。

發明內容

本發明的目的在于提供一種阻尼溫域拓寬、損耗因子高的聚氨酯基壓電導電智能復合阻尼材料。本發明的目的還在于提供一種工藝簡單、成本低廉的聚氨酯基壓電導電智能復合阻尼材料的制備方法。

本發明的聚氨酯基壓電導電智能復合阻尼材料含有聚氨酯基體、壓電陶瓷、導電粒子和固化劑，壓電粒子的含量為聚氨酯基體質量的60%，導電粒子的含量為聚氨酯基體質量的2～5%。

所述聚氨酯基體是將聚醚二醇真空加熱去除水分和氣泡后與二異氰酸酯以摩爾比為1:2.9的比例混合均勻，加熱至80±5℃反應所制得的聚氨酯基體。

所述二異氰酸酯選擇甲苯二異氰酸酯。

所述的壓電粒子為經偶聯劑處理的鋯鈦酸鉛粒子，導電粒子為導電聚苯胺粒子。

所述的固化劑為三羥甲基丙烷。

本發明的聚氨酯基壓電導電智能復合阻尼材料的制備方法為：

1）聚氨酯基體的制備：將聚醚二醇真空加熱去除水分和氣泡，然后按照聚醚二醇與二異氰酸酯的摩爾比為1:2.9的比例加入二異氰酸酯，攪拌均勻，緩慢升溫到反應溫度80±5℃，反應2～3h，反應完成后室溫放置即得到聚氨酯基體；所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯；

2）壓電陶瓷鋯鈦酸鉛的處理：以乙醇為溶劑配置1～3wt%的硅烷偶聯劑的溶液，取等量的所述硅烷偶聯劑溶液與鋯鈦酸鉛陶瓷粉體進行攪拌處理，在60℃條件下攪拌2～4h，使之充分混合，待溶液澄清后，分離出的鋯鈦酸鉛陶瓷粉體在110℃下干燥2h，制得表面改性過的壓電陶瓷鋯鈦酸鉛粉體，干燥處放置備用；

3）將聚氨酯基體、聚氨酯基體重量60%的壓電陶瓷鋯鈦酸鉛、聚氨酯基體重量2～5%導電聚苯胺粒子和三羥甲基丙烷超聲分散混合均勻，于100℃固化得到聚氨酯基壓電導電復合阻尼材料；

4）所得聚氨酯基壓電導電復合阻尼材料經12kV高壓直流電100℃極化30min得聚氨酯基壓電導電智能復合阻尼材料。

壓電陶瓷鋯鈦酸鉛粉體的粒徑分布范圍為50～1000nm。

超聲分散的溫度為60～80℃，分散時間為30～60min。

導電聚苯胺的粒徑范圍50～1000nm。