[发明专利]一种聚砒硌为导电通道的压电阻尼材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能复合材料领域，尤其是涉及一种聚砒硌为导电通道的压电阻尼材料及制备方法。

背景技术

已知的，压电阻尼材料是在高分子材料中填入压电填料和导电填料，当材料受到振动时，压电填料能将振动能转变为电能，再由导电填料将电能转变为热能耗散出去，达到减振的目的，其原理是利用高分子材料的粘弹特性和压电填料的压电效应，实现机械能-电能-热能的转变。

大多数专利（公开号CN 101191000A，CN101486811A，   CN101649073A，CN101328302A，CN101392090A）发明的压电阻尼材料采用导电炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管作为导电填料， 通过机械共混的方式将导电填料混入到压电阻尼材料中，导电填料和压电陶瓷粉之间通过机械共混的方式形成一系列微观的导电通道，实现电能到热能的转变。

采用导电炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管作为导电填料，虽然可以实现压电阻尼材料能量转换过程，但需要在聚合物基体中添加大量的导电填料。当压电阻尼材料中含有大量的导电填料时，由于导电填料的电导率一定，压电阻尼材料将具有很强的频率依赖性，不适宜制作宽频的阻尼材料。另外，导电填料与压电陶瓷粉之间是通过机械共混的方式结合在一起，这种方式会导致导电填料和压电陶瓷粉各自之间大量的聚集，不能充分发挥每一个压电陶瓷粉的能量转换作用，使其能量转换效率较弱，阻尼性能较差。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种聚砒硌/压电陶瓷粉复合材料及制备方法，以及以聚砒硌/压电陶瓷粉复合材料为导电通道的压电阻尼材料及制备方法。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚砒硌为导电通道的压电阻尼材料，所述压电阻尼材料的的组分按重量份为：橡胶100份，促进剂1～5份，硫磺1～5份，防老剂1～3份，云母粉50～200份，环氧树脂10～100份，聚砒硌/压电陶瓷粉复合材料100～1000份；其中所述聚砒硌/压电陶瓷复合材料的的组分按重量份为：压电陶瓷粉100份，砒硌单体30～60份，引发剂15～30份；所述压电陶瓷粉是铌镁锆钛酸铅型压电陶瓷、锆钛酸铅型压电陶瓷或改性铌镁锆钛酸铅型压电陶瓷中的一种。

本发明所述的橡胶为丁腈橡胶、天然橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氨酯橡胶中的一种。

本发明所述促进剂为二硫化二苯并噻唑DM、二苯胍D和四甲基二硫代秋兰姆TMTD中的一种或两种。

本发明所述的防老剂为防老剂4010NA、防老剂AW、防老剂D中的一种。

本发明所述云母粉为80目、200目和325目中的一种或两种。

本发明所述环氧树脂为E-51、E-44中的一种或两种。

本发明所述压电陶瓷粉的粒径为1-10um。

一种聚砒硌/压电陶瓷粉复合材料的制备方法，使用化学氧化原位聚合法，包括以下步骤：

（1）配制溶液：首先向三口烧瓶中加入压电陶瓷粉，然后将三口烧瓶固定在带搅拌装置的铁架台上，将烧瓶约四分之三部分浸入到70℃～80℃的恒温水浴中，开启搅拌器，再向三口瓶中加入蒸馏水，将粘在烧瓶壁上的物料冲入三口瓶底部，使其和蒸馏水混合。水浴70℃～80℃恒温10～20min后，在搅拌状态下，先将砒硌逐渐加入到三口瓶中，再将盐酸逐渐加入到三口瓶中，搅拌得到黑色混合溶液；

（2）恒温反应：在强力搅拌下，水浴恒温反应进行24~28小时；

（3）后处理：反应完成后，关闭水浴，待反应物冷却后，用真空抽滤装置进行过滤，然后用无水乙醇洗涤，一般洗3~4次，得到黑色粉末，此时粉末呈湿态粘结在一起。将得到的黑色粉末装入到培养皿中，在自然状态下使乙醇逐渐挥发，根据环境温度一般需要24~48小时，然后用研钵研磨黑色粉末使其分散开，再将材料放入到100℃～110℃的烘箱中干燥2～3小时。

一种聚砒硌为导电通道的压电阻尼材料，包括以下步骤：

（1）坯料的制备：按配方，将橡胶在开炼机上塑炼后，加入聚砒硌/压电陶瓷粉复合材料、环氧树脂、云母粉、防老剂、促进剂、硫磺，混炼均匀；

（2）硫化：将坯料在金属模具中压力为10～12MPa，温度为150～160℃，硫化时间为20～40min条件下，硫化成型成胶料；