[發明專利]壓電阻尼材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201810916540.2
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109177421B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 倪楠楠
• 申請（專利權）人: 江蘇三強復合材料有限公司
• 主分類號: B32B37/00
• 分類號: B32B37/00;B32B3/24;B32B9/00;B32B9/04;B32B27/38;B32B27/20;B32B27/26;C08L27/16;C08K7/04;C08L63/00;C08K3/04;C08J5/18
• 代理公司: 常州信策知識產權代理事務所(普通合伙) 32352
• 代理人: 袁程斌

本發明屬于結構功能材料的制備領域，特別涉及一種壓電阻尼材料的制備方法及其應用。壓電阻尼材料的制備方法，其特征在于：包括以下生產步驟：步驟1：將PZT纖維加入PVDF溶液內攪拌混合均勻，并制成壓電陶瓷薄片，然后對壓電陶瓷薄片進行極化處理；步驟2：將石墨烯或者VGCF加入到改性環氧樹脂中，然后加入胺類固化劑室溫凝膠后壓制得到粘彈性導電薄片；步驟3：將步驟1得到的壓電陶瓷薄片和步驟2得到的粘彈性導電薄片按照相同的寬度交替鋪放得到壓電阻尼材料。本發明克服了現有技術中壓電阻尼材料中導電線路不完整，電能轉換為熱能的效率低，阻尼效果差的問題。

技術領域

本發明屬于結構功能材料的制備領域，特別涉及一種壓電阻尼材料的制備方法及其應用。

背景技術

隨著高速化、輕質化航空航天飛行器的發展，結構振動和噪聲環境對精密電子儀器和設備的影響越來越明顯，亟需對結構進行減振降噪以改善其力學環境。實踐證明：向結構中添加阻尼材料是抑制振動和噪聲最有效的技術手段之一。阻尼材料是一種能吸收振動機械能，并將它轉化為熱能、電能、磁能或其他形式的能量而損耗掉的一種功能材料。

但傳統的阻尼材料主要是模量很低的粘彈性橡膠材料，加入結構后容易造成結構剛度下降，粘彈性材料自身也容易老化失效。新興的壓電阻尼材料通過壓電陶瓷將部分機械能轉化為電能，電能再通過導電網絡轉化為熱能來實現減振。壓電材料一般具有較高的模量，通過將壓電材料與復合材料共固化有可能實現結構阻尼一體化，從而避免結構的剛度出現明顯下降。鈦酸鉛(PZT ) ,鈦酸鋇(BaTiO3 ),鋯鈦鑭酸鉛(PLZT)都具有比較高的壓電常數，屬于常用的無機壓電材料，聚片二氟乙烯PVDF屬于有機壓電材料。常見的導電填料可分為金屬類填料和非金屬類填料。金屬類填料主要由銀、銅、鎳和鋁的粉末、箔片、絲和纖維等。非金屬填料常用的有碳黑、石墨、石墨烯和碳纖維及金屬氧化物等。

已知的阻尼結構材料是將石墨烯和PZT纖維直接加入環氧樹脂中，制成壓電結構阻尼材料，但石墨烯與PZT混合過程中為一個無序的混合，形成的壓電結構阻尼材料中無法形成連續的導電通路，壓電陶瓷產生的電能無法及時的轉換為熱能。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明對壓電阻尼材料的結構形式以及生產方法進行了改進，克服了現有技術中壓電阻尼材料中導電線路不完整，電能轉換為熱能的效率低，阻尼效果差的問題。

本發明的技術方案如下：

壓電阻尼材料的制備方法，其特征在于：包括以下生產步驟：

步驟1：將PZT纖維加入PVDF溶液內攪拌混合均勻，并制成壓電陶瓷薄片，然后對壓電陶瓷薄片進行極化處理；

步驟2：將石墨烯或者VGCF加入到改性環氧樹脂中，然后加入胺類固化劑室溫凝膠后壓制得到粘彈性導電薄片；

步驟3：將步驟1得到的壓電陶瓷薄片和步驟2得到的粘彈性導電薄片按照相同的寬度交替鋪放得到壓電阻尼材料。

進一步的，所述步驟1中的壓電陶瓷薄片的厚度在0.1～0.5mm。

進一步的，所述的步驟1中的PZT纖維和PVDF的質量比為20～40%。

進一步的，所述的步驟2中的粘彈性導電薄片的厚度在0.1～0.5mm。

進一步的，所述的步驟2中的石墨烯或者VGCF與改性環氧樹脂的質量比為1～5%。

進一步的，所述的步驟2中的胺類固化劑與環氧樹脂的質量比為5～15%。

進一步的，所述的改性環氧樹脂為液態縮水甘油醚型環氧樹脂，所述液態縮水甘油醚型環氧樹脂為雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚和雙酚S二縮水甘油醚其中的一種，所述改性環氧樹脂的固化條件為：75～90℃，1.5～2.5小時，升溫至115～125℃，1.5～2.5小時。