聚氨酯基約束阻尼復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、聚合物基阻尼材料因其具有變形耗能的性質(zhì)，而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代航空、航天、航海、交通運(yùn)輸、大型機(jī)械設(shè)備等各大領(lǐng)域，控制由機(jī)械振動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲及疲勞失效等問(wèn)題。然而，遺憾的是，單一的均聚物玻璃化轉(zhuǎn)變溫域較窄，并且模量低，從而限制了高聚物阻尼減振材料的應(yīng)用范圍。為了獲得寬溫域、高阻尼、高模量的聚合物基阻尼減振材料，本文制備了約束型復(fù)合阻尼材料，并做了以下幾個(gè)方面的研究：
　　 ⑴制備了一系列的接枝型聚氨酯彈性體及環(huán)氧樹(shù)脂材料，通過(guò)

2、紅外光譜(FT-IR)對(duì)材料的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究；通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射(XRD)對(duì)阻尼材料的微觀形貌進(jìn)行了表征；通過(guò)差示掃描量熱儀(DSC)、動(dòng)態(tài)力學(xué)熱分析儀(DMA)、萬(wàn)能電子拉力機(jī)、懸臂梁沖擊測(cè)試儀對(duì)材料的宏觀性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　 ⑵確定了制備接枝型聚氨酯彈性體基體材料的最佳配方：主鏈預(yù)聚體以聚氧化丙烯二醇PPG-1000及PPG-2000為混合軟段，其質(zhì)量比為50:50，2，4-甲苯二異氰酸酯(TD

3、I)為硬段，并且異氰酸根(-NCO)含量控制在6.0％左右；支鏈預(yù)聚體以PPG-2000為軟段，TDI為硬段，并控制-NCO含量為2.5%左右；以三羥甲基丙烷(TMP)為交聯(lián)劑；將質(zhì)量比為2:1的主鏈及支鏈預(yù)聚體與TMP混合均勻，于100℃下固化成型。所得接枝型聚氨酯彈性體經(jīng)DMA、DSC、靜態(tài)力學(xué)測(cè)試表明，材料軟、硬段相容性良好，最大損耗因子為1.05，并且阻尼溫域可達(dá)62℃。
　　 ⑶采用兩種方法對(duì)接枝型聚氨酯彈性體基體材料

4、進(jìn)行改性研究，分別研究加入壓電(PZT)、導(dǎo)電粒子(MWCNTs)組成的壓電/導(dǎo)電效應(yīng)對(duì)材料性能的影響，以及在接枝型聚氨酯阻尼材料中加入銅絲網(wǎng)絡(luò)，初步探索局域共振理論對(duì)復(fù)合材料阻尼性能的影響。結(jié)果表明：①PZT/MWCNTs/接枝型聚氨酯彈性體復(fù)合材料。加入PZT后，材料的拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量及斷裂伸長(zhǎng)率均有提高，最大損耗因子(tanδ)由初使的0.98最低降到0.89，且阻尼溫域變窄。另外，經(jīng)SEM表征，PZT在聚氨酯基體材料中分散

5、性較好。進(jìn)一步加入MWCNTs后，材料的拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量增大，斷裂伸長(zhǎng)率降低。當(dāng)MWCNTs含量達(dá)到1.0%以后，材料的阻尼溫域拓寬，且阻尼損耗峰值變化不大，此時(shí)材料的綜合性能最好；②銅絲網(wǎng)絡(luò)/接枝型聚氨酯彈性體復(fù)合材料。加入銅絲網(wǎng)絡(luò)后盡管材料的tanδ從0.98降到0.55，但E，卻顯著提高，阻尼溫域從67℃拓寬到87℃、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)也明顯向高溫方向移動(dòng)。
　　 ⑷以環(huán)氧樹(shù)脂E-44為基體，采用二甲硫基甲苯二胺

6、(DADMT)、聚醚胺類固化劑(D2000)作為混合固化劑，制備了復(fù)合阻尼材料的約束層，并研究了混合固化劑的比例對(duì)材料性能的影響。經(jīng)DMA、DSC、懸臂梁沖擊測(cè)試儀測(cè)試表明：當(dāng)DADMT與D2000的比例為0.85:0.15時(shí)，材料的Tg為80℃，阻尼峰值為0.6，耐沖擊強(qiáng)度及硬度相對(duì)較好，并且在室溫下材料的E，可達(dá)103 MPa。
　　 ⑸按照約束層、阻尼層、約束層的順序制備層層復(fù)合材料，并通過(guò)DMA壓縮模式測(cè)試其阻尼性能隨溫