VGCF-廢棄PZT-PVC混雜復(fù)合材料的制備及聲學(xué)性能探討.pdf

1、高分子聚合物通常具有很長的分子鏈，當(dāng)它受到聲波作用而發(fā)生周期性形變時由于分子鏈間的摩擦，而能有效地?fù)p耗一部分聲能。因此，設(shè)計適宜的高分子聚合物作為聲學(xué)材料的基體材料，可有效地提高材料的阻尼性能，從而達(dá)到聲波在材料中傳播損失的目的。壓電陶瓷(PZT)是一種能將機械能轉(zhuǎn)換為電能的功能材料。目前在很多領(lǐng)域都有實際應(yīng)用。因此，無論在實際生產(chǎn)和使用過程中，都會造成大量的廢棄物。本論文的目的是將廢棄的PZT用于聲學(xué)復(fù)合材料中，制備氣相生長碳纖維(V

2、GCF)/廢棄PZT/聚氯乙烯(PVC)混雜復(fù)合材料，通過壓電轉(zhuǎn)換，將噪聲的聲能轉(zhuǎn)化成電能，利用VGCF的電性能，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，達(dá)到降低噪聲的效果。
　　 由于PZT和VGCF為無機材料，在有機PVC基體中存在著分散性差，界面結(jié)合困難等問題。因此，為了制備分散性高、界面結(jié)合性能良好的復(fù)合材料，本研究中，首先，對VGCF進行氧化再還原預(yù)處理，在此基礎(chǔ)上用不同濃度的硅烷偶聯(lián)劑對VGCF和PZT進行改性處理，用SEM-AFM、ED

3、S-FTIR、TG和XRD等測試手段表征了改性前后材料表面形態(tài)、表面官能團、偶聯(lián)劑的負(fù)載量和VGCF的品格等的變化情況；采用模具成型工藝制備了一系列PVC基復(fù)合材料，用SEM觀察了PZT和VGCF在基體樹脂中的分散性和界面結(jié)合情況。研究表明：硅烷偶聯(lián)劑的醇溶液改性能使PZT和VGCF表面接枝上一定量的硅氧烷低聚物；同時能有效提高PZT和VGCF與基體的界面結(jié)合性能。
　　 在此基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化制備工藝，利用正交試驗法研究在VGC

4、F/廢棄PZT/PVC復(fù)合材料中復(fù)合不同比例的壓電陶瓷顆粒和氣相生長碳纖維以及不同成型溫度對材料隔聲性能和吸聲性能的影響。實驗結(jié)果表明：在基體及面密度一樣的條件下，復(fù)合組分等工藝條件對材料的聲學(xué)性能有較大的影響。在通過正交實驗數(shù)據(jù)的分析處理后發(fā)現(xiàn)，在考慮成型工藝的條件下，獲得材料較佳隔聲性能的實驗方案為PVC基體與廢棄PZT用量之比為5:5，VGCF的用量為復(fù)合材料總質(zhì)量的3％，成型溫度160℃；獲得復(fù)合材料較佳吸聲性能的實驗方案為PV

5、C基體與壓電陶瓷用量之比為9:1.VGCF的用量為復(fù)合材料總質(zhì)量的3％，成型溫度為160℃。
　　 中低聲波頻段(2000Hz)以下，PZT/聚氯乙烯復(fù)合材料的隔聲量好于傳統(tǒng)材料的隔聲量質(zhì)量定律預(yù)測值；在材料的面密度相同的情況下，雖然由于PZT含量的增加，材料的厚度明顯變薄，但材料隔聲性能且隨著PZT含量增加而提高；VGCF/廢棄PZT/PVC復(fù)合材料隨著VGCF含量的增加，其隔聲性能在各個頻率都有明顯的提高。初步顯示了廢棄PZ