[发明专利]聚氨酯基压电导电智能复合阻尼材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种阻尼材料，本发明也涉及一种阻尼材料的制备方法。具体地说是一种聚氨酯基压电导电复合阻尼材料及其制备方法。

背景技术

机械振动广泛存在于交通运输工具中。阻尼是减振降噪技术中有效控制振动和噪声的方法之一，它将振动机械能转化为热能耗散掉，从而达到减振降噪的目的，因此阻尼材料一直是该领域的研究热点。

高分子粘弹性阻尼材料与阻尼结构在工程方面应用己有数十年的历史，但随着工业、建筑业、交通运输业和社会的发展，人们对阻尼降噪材料的要求越来越高，粘弹性阻尼材料的缺点和局限性日益突出，其原因是粘弹性阻尼材料消的耗能机制只有聚合物分子链段之间的摩擦，耗能的方式单一。由于新型压电导电阻尼材料的具有多种耗能方式，引起了人们广泛的关注，其阻尼机理如下：聚合物分子链段之间的摩擦消耗能量；固体填料与聚合物分子链之间摩擦消耗能量；固体填料与固体填料之间的摩擦消耗的能量；压电粒子在基体材料中将振动能转化为电能，再通过导电粒子将电能转化为热能消耗。

目前关于压电导电型阻尼材料的报道较多，如：中国专利公开号为CN101392090、CN101323697、日本专利公开号为JP2002069424（A）等专利文件中均公开了环氧树脂基压电导电阻尼材料；而中国专利公开号为CN1376734等专利文件中公开了用聚偏二氟乙烯作基体材料，压电陶瓷作为压电材料、导电炭黑作为导电材料的阻尼减振复合材料。中国专利申请号为CN201110291905.5的专利文件中公开了用热塑性聚氨酯作为基体材料，压电陶瓷作为压电材料、石墨作为导电材料的经极化制得阻尼减振复合材料。中国专利申请号为CN201210096372.X的专利文件中公开了用接枝型聚氨酯弹性体而作为基体材料，压电陶瓷作为压电材料、多壁碳纳米管作为导电材料的复合阻尼材料。聚氨酯弹性体作为阻尼降噪材料近年来广泛应用于船舶、海洋、交通运输、大型机械、建筑等领域。

以热固性聚氨酯为基体、压电陶瓷作为压电材料、导电聚苯胺作为导电材料且经极化制备的压电-导电阻尼材料还没有公开报道过。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阻尼温域拓宽、损耗因子高的聚氨酯基压电导电智能复合阻尼材料。本发明的目的还在于提供一种工艺简单、成本低廉的聚氨酯基压电导电智能复合阻尼材料的制备方法。

本发明的聚氨酯基压电导电智能复合阻尼材料含有聚氨酯基体、压电陶瓷、导电粒子和固化剂，压电粒子的含量为聚氨酯基体质量的60%，导电粒子的含量为聚氨酯基体质量的2～5%。

所述聚氨酯基体是将聚醚二醇真空加热去除水分和气泡后与二异氰酸酯以摩尔比为1:2.9的比例混合均匀，加热至80±5℃反应所制得的聚氨酯基体。

所述二异氰酸酯选择甲苯二异氰酸酯。

所述的压电粒子为经偶联剂处理的锆钛酸铅粒子，导电粒子为导电聚苯胺粒子。

所述的固化剂为三羟甲基丙烷。

本发明的聚氨酯基压电导电智能复合阻尼材料的制备方法为：

1）聚氨酯基体的制备：将聚醚二醇真空加热去除水分和气泡，然后按照聚醚二醇与二异氰酸酯的摩尔比为1:2.9的比例加入二异氰酸酯，搅拌均匀，缓慢升温到反应温度80±5℃，反应2～3h，反应完成后室温放置即得到聚氨酯基体；所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯；

2）压电陶瓷锆钛酸铅的处理：以乙醇为溶剂配置1～3wt%的硅烷偶联剂的溶液，取等量的所述硅烷偶联剂溶液与锆钛酸铅陶瓷粉体进行搅拌处理，在60℃条件下搅拌2～4h，使之充分混合，待溶液澄清后，分离出的锆钛酸铅陶瓷粉体在110℃下干燥2h，制得表面改性过的压电陶瓷锆钛酸铅粉体，干燥处放置备用；

3）将聚氨酯基体、聚氨酯基体重量60%的压电陶瓷锆钛酸铅、聚氨酯基体重量2～5%导电聚苯胺粒子和三羟甲基丙烷超声分散混合均匀，于100℃固化得到聚氨酯基压电导电复合阻尼材料；

4）所得聚氨酯基压电导电复合阻尼材料经12kV高压直流电100℃极化30min得聚氨酯基压电导电智能复合阻尼材料。

压电陶瓷锆钛酸铅粉体的粒径分布范围为50～1000nm。

超声分散的温度为60～80℃，分散时间为30～60min。

导电聚苯胺的粒径范围50～1000nm。