CN102660099B

CN102660099B - 共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法

Info

Publication number: CN102660099B
Application number: CN201210144386.4A
Authority: CN
Inventors: 万里鹰
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: CN102660099A

Abstract

共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法，所述制备方法为：1）在95℃左右的温度条件下通过溶液聚合法分别合成聚甲基丙烯酸甲酯MMA与丙烯酸AA的共聚物P（MMA-co-AA）水溶胶，和聚丙烯酸正丁酯BA与丙烯酸AA的共聚物P（BA-co-AA）水溶胶；2）将P（MMA-co-AA）水溶胶与P（BA-co-AA）水溶胶共混，两者共混比例为范围为1:2至2:1，得共混水溶胶。本发明所制备的共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶具有较宽的有效阻尼范围，不仅有很好相容性，不需外加增容剂或交联剂，体系在很宽的温度范围内具有高的耗散因子，而且无污染、环保安全。

Description

共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法

技术领域

本发明涉及一种共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法。

背景技术

阻尼的方法主要有3种，即系统阻尼、结构阻尼和材料阻尼。系统阻尼是在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧、冲击阻尼器等；结构阻尼是在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构，增加系统自身的阻尼能力，这类方法包括接合面阻尼、库仑摩擦阻尼和复合结构阻尼等；而材料阻尼是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的，研究材料的阻尼行为，开发具有较高阻尼性能的功能阻尼材料是材料科学工作者所面临的重要课题。阻尼材料是一种能吸收振动机械能、声能并可将它们转化为热能、电能、磁能或其他形式能量而消耗掉的一种功能材料，可应用于减振、吸声器件。阻尼材料作为一类功能环保材料，受到国内外研究者的广泛关注。欧美发达国家于20世纪50年代起就开展了军事用途高阻尼材料的研究，当时主要以金属材料为主，金属基阻尼材料的阻尼效果符合质量定律，即需要通过增加质量来提高降低振动与噪声的效果。而聚合物基阻尼材料因其特殊的结构形式，表现出了很好的阻尼减振性能。聚合物材料的阻尼性能与其本身的结构密切相关，大分子链上庞大的侧基、强极性取代基、数目较多的侧基都会使链段运动的内摩擦阻力显著增加，从而使阻尼作用显著增强，所以高性能聚合物基阻尼材料是新型功能阻尼材料发展的一个重要方向。聚合物材料在受交变应力（如振动）作用时，因链状大分子的运动要克服链段间的内摩擦阻力，需要时间，因此，变形往往滞后于应力的变化，这种滞后在一定温度及频率下十分明显。tanδ（耗能因子）反映聚合物阻尼材料形变过程中损耗能量的能力，tanδ越大，阻尼效果越好。对于单一聚合物阻尼高分子材料来说，能产生有限阻尼的温度范围在Tg上下20~30℃，不适合宽温宽频减振阻尼的使用要求，为了增大阻尼涂料的阻尼温度，提高阻尼性能和弹性模量，扩大其使用范围，对聚合物阻尼材料的制备及改性展开了大量的研究，主要包括共聚、共混、互穿网络（IPN）、常规填料填充及纳米材料改性等方面。聚合物阻尼材料的种类和用途多种多样，其中水性阻尼涂料具有无污染、施工性能良好、使用安全等特点，将水性阻尼涂料喷涂在振动的部件壳体上起到抑制壳体振动和降低噪声的目的。而水性丙烯酸酯涂料更是具有防腐、耐碱、耐水、成膜性好、保色性佳的优点，因此聚丙烯酸酯作为阻尼材料具有广阔的前景。聚丙烯酸酯树脂常用单体有甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸正丁酯（BA）、丙烯酸（AA）等单体。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法，它所制备的聚丙烯酸酯阻尼水溶胶具有无污染、阻尼范围宽、使用安全等特点，同时具有防腐、耐碱、耐水、成膜性好、保色性佳的优点。

本发明是这样来实现的，共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法，其特征是，所述制备方法为：1）在95℃左右的温度条件下通过溶液聚合法分别合成聚甲基丙烯酸甲酯MMA与丙烯酸AA的共聚物P（MMA-co-AA）水溶胶，和聚丙烯酸正丁酯BA与丙烯酸AA的共聚物P（BA-co-AA）水溶胶，设合成的P（MMA-co-AA）水溶胶重量为100%，则MMA的重量为80%至95%，AA的重量为5%至20%，；设合成的P（BA-co-AA）水溶胶重量为100%，BA的重量为80%至95%，AA的重量为5%至20%；2）将P（MMA-co-AA）水溶胶与P（BA-co-AA）水溶胶共混，两者共混比例为范围为1:2至2:1，得共混水溶胶。

本发明的技术效果是：本发明所制备的共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶具有较宽的有效阻尼范围，不仅有很好相容性，不需外加增容剂或交联剂，体系在很宽的温度范围内具有高的耗散因子，而且无污染、环保安全。

附图说明

图1 为共混比例1：1的聚丙烯酸酯阻尼水溶胶拉伸曲线图。

图2 共混比例1：1的聚丙烯酸酯阻尼水溶胶损耗因子与温度的关系曲线图。

图3 共混比例1.5：1的聚丙烯酸酯阻尼水溶胶拉伸曲线图。

图4 共混比例2：1的聚丙烯酸酯阻尼水溶胶拉伸曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做详细阐述

1、共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备

1.1，P（MMA-co-AA）水溶胶的制备

量取70ml乙二醇丁醚、30ml异丙醇加入三口瓶中，搅拌并加热，待溶剂的温度升至95℃左右，开始滴加配好的混合单体（138ml MMA + 12ml AA + 1.5g AIBN），滴加的速度尽量慢并且保持匀速。滴加完毕后继续加热并搅拌1h，让单体反应完全。然后冷却并滴加12ml二乙醇胺中和水溶胶。滴加完毕，倒入广口瓶中制备得到P（MMA-co-AA）备用。

1.2，P（BA-co-AA）水溶胶的制备

量取35ml乙二醇丁醚、15ml异丙醇加入三口瓶中，搅拌并加热，待溶剂的温度升至95℃左右，开始滴加配好的混合单体（63ml BA + 12ml AA + 0.75g AIBN），滴加的速度尽量慢并且保持匀速。滴加完毕后继续加热并搅拌1h，让单体反应完全。然后冷却并滴加12ml二乙醇胺中和水溶胶。滴加完毕，倒入广口瓶中制备得到P（BA-co-AA）水溶胶备用。

1.3，将P（MMA-co-AA）水溶胶和P（BA-co-AA）水溶胶按不同比例混合，制得共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶。

2、测试P（MMA-co-AA）/P（BA-co-AA）共混水溶胶涂膜力学性能和阻尼性能。

2.1、取P（MMA-co-AA）水溶胶和P（BA-co-AA）水溶胶，按1：1的比例混合配制混合水溶胶，将混合水溶胶涂于塑料薄膜上，涂膜厚度小于1mm且厚度要均匀，待其自然晾干后撕下来，裁成长度至少150mm，宽度为10～25mm的长方形样品，以作薄膜拉伸试样，横坐标为形变量，其基准长度为50mm，纵坐标为拉力（N），力学性能曲线如图1所示，实验结果得到断裂伸长率为7.6%，拉伸强度为3.4MPa。将混合水溶胶倒入自制模具中，并置于140℃恒温烘箱内72小时，制成厚为1～2mm板材薄片，按动态力学分析法DMA测试要求制备试验样条，样条的长宽厚是33.00mm×11.08mm×1.10mm，扫描频率1Hz，控制应变为0.05%，升温速度5℃/min，单悬臂梁夹具，阻尼性能曲线如图2所示。DMA是评价聚合物基阻尼材料阻尼性能的的应用最为广泛，它能直接给出阻尼材料的tanδ~T曲线。一般将tanδ值大于0.3的温度区域称为有效阻尼区，此区域温度范围越宽，tanδ值越大，材料的阻尼性能越好。从图2可以看出P（MMA-co-AA）/P（BA-co-AA）共混水溶胶有两个阻尼峰，当温度为52℃出现第一个阻尼峰，随着温度的升高出现一个阻尼平台，当温度为82℃出现了另一个最高峰，阻尼值为0.6。我们知道tanδ≥0.3时，材料才具有较高阻尼性能，由图可以看出阻尼的温度区域是40℃～100℃。

2.2、取P（MMA-co-AA）水溶胶和P（BA-co-AA）水溶胶，按1.5：1的比例混合配制混合水溶胶，将混合水溶胶涂于塑料薄膜上，涂膜厚度小于1mm且厚度要均匀，待其自然晾干后撕下来，裁成长度至少150mm，宽度为10～25mm的长方形样品，以作薄膜拉伸试样，横坐标为形变量，其基准长度为50mm，纵坐标为拉力（N），力学性能曲线如图3所示，实验结果得到断裂伸长率为11.3%，拉伸强度为3.8MPa。

2.3、取P（MMA-co-AA）水溶胶和P（BA-co-AA）水溶胶，按2：1的比例混合配制混合水溶胶，将混合水溶胶涂于塑料薄膜上，涂膜厚度小于1mm且厚度要均匀，待其自然晾干后撕下来，裁成长度至少150mm，宽度为10～25mm的长方形样品，以作薄膜拉伸试样，横坐标为形变量，其基准长度为50mm，纵坐标为拉力（N），力学性能曲线如图4所示，实验结果得到断裂伸长率为5.9%，拉伸强度为4.1MPa。

Claims

1. 共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶胶的制备方法，其特征是，所述制备方法为：1）在95℃的温度下通过溶液聚合法分别合成甲基丙烯酸甲酯MMA与丙烯酸AA的共聚物P（MMA-co-AA）水溶胶，和丙烯酸正丁酯BA与丙烯酸AA的共聚物P（BA-co-AA）水溶胶，设合成的P（MMA-co-AA）水溶胶重量为100%，则MMA的重量为80%至95%，AA的重量为5%至20%，设合成的P（BA-co-AA）水溶胶重量为100%，BA的重量为80%至95%，AA的重量为5%至20%；2）将P（MMA-co-AA）水溶胶与P（BA-co-AA）水溶胶共混，两者共混比例为范围为1:2至2:1，得共混水溶胶。