[發明專利]復合材料、彈性元件和隔振裝置及其制備方法

在審

• 申請號: 201810360576.7
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN110387121A
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 謝華;葉林昌;張棟;童宗鵬;支李峰;代會軍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一一研究所
• 主分類號: C08L75/06
• 分類號: C08L75/06;C08L75/08;C08K7/06;C08K3/24;F16F1/36;F16F1/373;C08G18/66;C08G18/42;C08G18/48;C08G18/10;C08G18/32
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;劉明霞

本發明提供了一種復合材料、彈性元件和隔振裝置及其制備方法，該復合材料包括聚氨酯基材、作為導電填料的碳纖維和作為壓電填料的壓電陶瓷，聚氨酯基材由異氰酸酯預聚物和助劑反應生成，異氰酸酯預聚物中的異氰酸酯基的含量為2～10％；碳纖維為納米級；碳纖維和壓電陶瓷被包覆于聚氨酯基材中。本發明提供的復合材料不僅可以作為結構材料或與結構材料一起使用，而且具有較佳的隔振、減振性能，能夠實現機械能、電能和熱能三者的轉變。

技術領域

本發明涉及減振、降噪技術領域，且更具體地涉及一種復合材料，一種采用該復合材料制備的彈性元件、包括該彈性元件的隔振裝置，及用于制備該隔振裝置的方法。

背景技術

目前國內外設計制造的傳統隔振裝置，是以橡膠為主要材料，通過炭黑補強，硫化成型。當振動傳遞到隔振裝置時，利用橡膠內部分子鏈的振動滯后性，產生相對位移和摩擦，將振動的機械能轉化為熱能耗散。

隨著設備隔振效果的要求日趨嚴格，需要進一步降低設備振動，將能量傳遞到目標區域。但是，由于橡膠隔振裝置的阻尼性能的優劣與隔振效果的好壞在一定范圍內呈相反的關系。例如，阻尼增加，隔振裝置的固有頻率隨之增加，隔振效果則會下降。因此，隔振裝置在利用材料的阻尼特性的情況下，提高隔振效果是最近研究的熱點。

近年來，諸如聚氨酯的阻尼材料作為減振降噪材料引起了廣泛關注和應用。例如聚氨酯阻尼材料通常是采用無機填料作為添加劑以提高材料的阻尼性能。但是，由于現有配方中無機填料在聚氨酯基材中具有分散不均勻的問題，因此，會影響電能轉化為熱能的效率，使得隔振裝置的隔振效果不佳。

因此，需要一種復合材料、采用該復合材料制備的彈性元件、包括該彈性元件的隔振裝置，及用于制備該隔振裝置的方法，以至少部分地解決現有技術中存在的問題。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了至少部分地解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供了一種復合材料，該復合材料包括：

聚氨酯基材，所述聚氨酯基材由異氰酸酯預聚物和助劑反應生成，所述異氰酸酯預聚物中的異氰酸酯基的含量為2～10％；

作為導電填料的碳纖維，所述碳纖維為納米級；以及

作為壓電填料的壓電陶瓷，

其中，所述碳纖維和所述壓電陶瓷包覆于所述聚氨酯基材中。

根據本方案，聚氨酯作為基材，使得復合材料形成為聚氨酯阻尼材料。碳纖維作為導電材料，壓電陶瓷作為壓電材料，使得復合材料形成為壓電阻尼材料。

本發明提供的復合材料不僅可以作為結構材料或與結構材料一起使用，而且具有較佳的隔振、減振性能，能夠實現機械能、電能和熱能三者的轉變。

優選地，所述異氰酸酯預聚物、所述碳纖維、所述壓電陶瓷和所述助劑的質量份數比為(30～100)：(0.1～10)：(20～50)：(5～40)。

優選地，所述碳纖維的直徑為50～200nm，長徑比為50～100。

優選地，所述聚氨酯基材為澆注型，并且/或者

制備所述異氰酸酯預聚物的原料為聚酯型多元醇或聚醚型多元醇中的至少一種，以及多異氰酸酯。

優選地，所述助劑為擴鏈劑，并且/或者

所述助劑為3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、三羥甲基丙烷、1,4-丁二醇和對苯二酚二羥乙基醚中的至少一種。