CN102408701A - 一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料及其制备方法，包括塑性聚氨酯弹性体100份，脱模剂1-5份，导电石墨10-15份，压电陶瓷粉20-40份，硫化剂2-3份，硫化促进剂2.5-3.5份。其制备方法为先制备导电石墨和压电陶瓷粉预混粉料；再将热塑性聚氨酯弹性体，脱模剂，硫化剂，硫化促进剂，导电石墨和压电陶瓷粉预混粉料充分塑炼混合；然后制备未极化的复合片材；最后经极化得压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，本发明的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，具有很好的阻尼性能，相对介电常数为12-15，符合材料对介电常数的要求，且加工成型容易，耐热性能优于基材。

Description

一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及阻尼材料技术领域，尤其涉及一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料及其制备方法。

背景技术

阻尼材料是一种能吸收振动机械能并将其转化为热能、电能、磁能或其他形式的能量来降低噪声与振动的一种功能材料。传统的粘弹性材料具有高阻尼的特性而被广泛用于结构的振动控制，但也存在动态力学性能不可控、有效温域窄、性能受温度和频率影响较大等缺点，在实际应用中不能完全满足减振降噪技术对阻尼材料的要求。

聚氨酯作为阻尼材料的优势在于可以通过调节软硬段的比例而获得宽温域、高性能的阻尼材料，使其在飞行器、装甲车辆和舰艇等军事领域以及民用车辆和环境保护等减振降噪方面有着广泛的应用。但是，无论单一聚合物还是互穿聚合物网络（IPN），很难同时满足阻尼材料的以下两个要求：一是玻璃化转变区内的损耗因子大，二是转变区温度范围宽。因为玻璃化转变区的损耗峰的高度和宽度不能独立调节，损耗峰宽度的增加导致其峰值的降低。因此，将压电材料与聚合物复合制备智能阻尼材料成为阻尼材料领域一个极具吸引力的研究方向。

发明内容

本发明的所要解决的技术问题是提供一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案是：一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，由热塑性聚氨酯弹性体，脱模剂，导电石墨，压电陶瓷粉组成，各组分的质量份数比为：

热塑性聚氨酯弹性体        100份，

内脱模剂                  1-5份，

导电石墨                  10-15份，

压电陶瓷粉                20-40份，

硫化剂                     2-3份，

硫化促进剂                2.5-3.5份。

在本发明一个较佳实施例中，所述的硫化剂为粉末硫磺。

在本发明一个较佳实施例中，所述的硫化促进剂为次磺酰胺类或秋兰姆类硫化促进剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述的压电陶瓷粉为1-30微米之间，压电常数在300pC/N以上的压电陶瓷粉。

在本发明一个较佳实施例中，所述的压电陶瓷粉为锆钛酸铅压电陶瓷粉(PZT)、铌镁酸铅压电陶瓷粉(PMN)及改性的PZT压电陶瓷粉中的一种或几种混合物。

在本发明一个较佳实施例中，所述的压电陶瓷粉为微米级的粒度分布均匀的锆钛酸铅压电陶瓷粉(PZT)。

本发明还公开了一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料的制备方法， 该制备方法包括：

（1）把所需的压电陶瓷粉经过球磨、分级、烘干等预处理，得到粒度在1-30微米之间的体积分数达到95%的微米级压电陶瓷粉，把所需的导电石墨和压电陶瓷粉进行预混合，搅拌，研磨，得到预混粉料；

（2）将热塑性聚氨酯弹性体，150-160℃进行混炼，并依次加入脱模剂，硫化剂和硫化促进剂，导电石墨和压电陶瓷粉预混粉料，充分塑炼混合，出片待用；

（3）将混合胶料在金属模具中加热，加压成型，压力为8-12Mpa，温度为160-180℃，成型时间为20-30min，降温至80℃出模，即得未极化的复合片材。

（4）将未极化的复合片材在高压直流油浴装置中进行极化，即得压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料。

在本发明一个较佳实施例中，所述的混炼采用双辊混炼机。

在本发明一个较佳实施例中，所述的极化的极化条件为:极化电压为1000V-10000V，极化温度为100-120℃，极化时间为20-40min。

由于采取上述技术方案，本发明的有益效果为：本发明的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料中，压电陶瓷在复合材料中具有较好的分散性，复合材料具有很好的阻尼性能，相对介电常数为12-15，符合材料对介电常数的要求，且加工成型容易，且耐热性能优于基材。

Claims (9)

1.一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，其特征在于：由热塑性聚氨酯弹性体，内脱模剂，导电石墨，压电陶瓷粉组成，各组分的质量份数比为：

热塑性聚氨酯弹性体        100份，

脱模剂                    1-5份，

导电石墨                  10-15份，

压电陶瓷粉                20-40份，

硫化剂                     2-3份，

硫化促进剂                2.5-3.5份。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，其特征在于：所述的硫化剂为粉末硫磺。

3.根据权利要求1所述的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，其特征在于：所述的硫化促进剂为次磺酰胺类或秋兰姆类硫化促进剂。

4.根据权利要求1所述的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，其特征在于：所述的压电陶瓷粉为1-30微米之间，压电常数在300pC/N以上的压电陶瓷粉。

5.根据权利要求1所述的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，其特征在于：所述的压电陶瓷粉为锆钛酸铅压电陶瓷粉(PZT)、铌镁酸铅压电陶瓷粉(PMN)或改性的PZT压电陶瓷粉中的一种或几种混合物。

6.根据权利要求5所述的压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料，其特征在于：所述的压电陶瓷粉为微米级的粒度分布均匀的锆钛酸铅压电陶瓷粉(PZT)。

7.一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括：

（1）把所需的压电陶瓷粉经过球磨、分级、烘干等预处理，得到粒度在1-30微米之间的体积分数达到95%的微米级压电陶瓷粉，把所需的导电石墨和压电陶瓷粉进行预混合，搅拌，研磨，得到预混粉料；

（2）将热塑性聚氨酯弹性体在150-160℃进行混炼，并依次加入脱模剂，硫化剂和硫化促进剂，导电石墨和压电陶瓷粉预混粉料，充分塑炼混合，出片待用；

（3）将混合胶料在金属模具中加热，加压成型，压力为8-12Mpa，温度为160-180℃，成型时间为20-30min，降温至80℃出模，即得未极化的复合片材；

（4）将未极化的复合片材在高压直流油浴装置中进行极化，即得压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料。

8.根据权利要求7所述的一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料的制备方法，其特征在于：所述的混炼采用双辊混炼机。

9.根据权利要求7所述的一种压电陶瓷与聚氨酯智能阻尼复合材料的制备方法，其特征在于：所述的极化条件为:极化电压为1000V-10000V，极化温度为100-120℃，极化时间为20-40min。