CN106835346A - 一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法利用聚甲基丙烯酸甲酯对聚偏氟乙烯共混改性，共混比例为70:30～50:50；聚乙烯吡咯烷酮作为成孔剂制得中空纤维阻尼材料，聚乙烯吡咯烷酮含量控制在聚合物质量的1％～10％，从壁面孔参数方面调控中空纤维气囊阻尼。本发明制备的中空纤维阻尼材料工艺简单，样品质轻；由于中空纤维阻尼材料特有的空腔结构不仅有效的提高了其阻尼性能，在节约资源方面也有相当大的贡献，其同等质量的材料制备的中空纤维阻尼材料要比一般的平板膜结构多的多；在测试的温度80～150℃的范围内都有较高的阻尼值。

Description

一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法
技术领域
本发明属于阻尼材料制备技术领域，尤其涉及一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法。
背景技术
近年来，随着经济和工业的迅猛发展，人们的生活水平得到长足的发展。新时代的人越来越看重生活的质量，对环境的要求也是越来越高，而振动产生的影响也逐渐成为了人们所关注的一个问题。当振动超过一定限度时，会对人体生理、心理造成一些不良影响和危害。振动波的传播轻则使人感觉不舒服，影响附近精密仪器、设备的正常工作，重者可能使仪器及邻近建筑物和地下设施损坏，造成极其严重的后果。因此减振降噪技术显得尤为重要，采用新型阻尼材料减振降噪是解决该问题的一种有效方法。现有的阻尼材料大多是关注材料阻尼的改善而缺乏多类型阻尼的复合；新型阻尼结构材料的研究在环境振动与噪声控制领域一直是个研究热点，其作为减震降噪的功能材料，日益受到国内外研究者的关注，不仅是在高技术专业领域，在其他民用方面也同样引起了重视。采用新工艺制备具有宽温域高阻尼性能的结构——功能一体化的复合阻尼材料具有非常重要意义。中空纤维是贯通纤维轴向具有管状空腔的化学纤维，在水处理领域中主要是作为中空纤维膜来去除水中污染物。纤维的中空结构和壁面微孔结构在减振降噪方面也具备很大的优势，但这一方面的应用报道却很少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，旨在解决在材料阻尼中引入气囊阻尼的问题。
本发明是这样实现的，一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法利用聚甲基丙烯酸甲酯对聚偏氟乙共混改性，质量比共混比例为70:30～50:50；聚乙烯吡咯烷酮作为成孔剂制得中空纤维阻尼材料，聚乙烯吡咯烷酮含量控制在聚合物质量的1％～10％，从壁面孔参数方面调控中空纤维气囊阻尼。
进一步，所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，利用聚甲基丙烯酸甲酯对聚偏氟乙烯共混改性，其共混比例为70:30～50:50；
步骤二，然后再向共混物中加入强极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺；
步骤三，将共混聚合物溶液放在恒温水浴锅中加热搅拌；再向溶液中加入成孔剂聚乙烯吡咯烷酮，其含量控制在聚合物质量的1％～10％，继续加热搅拌8h～9h，使得溶液得到充分溶解，即得到用于纺制中空纤维的均相铸膜液；
步骤四，将得到的均相铸膜液在60℃～80℃恒温静置脱泡24h～36h，再施加N2将铸膜液压入过滤网，经计量泵打入自制纺丝头；
步骤五，调节纺丝参数：铸膜液挤出速度18ml/min～30ml/min，绕丝速度10m/min～20m/min，内芯液流量10ml/min～20ml/min，凝胶浴温度18℃～25℃，干程10cm～15cm；
步骤六，铸膜液经纺丝头先在空气中蒸发一段时间形成初生膜，然后进入凝胶浴牵引至导丝轮上；纺完后利用刀片切割并将其放在水中浸泡48h，期间多次换水，以洗去残留在中空纤维里的溶剂；
步骤七，再浸入甘油水溶液，将其置于室温下通风晾干，即可得到不同孔径、孔隙率的中空纤维阻尼材料。
进一步，所述步骤二中向共混物中加入强极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺，最终使共混聚合物的质量百分比控制在15％～25％，溶剂的质量百分比控制在85％～75％。
进一步，所述步骤四中施加0.15Mpa～0.25Mpa的N2将铸膜液压入过滤网，经计量泵打入自制纺丝头。
进一步，所述步骤七中再浸入50％的甘油水溶液24h。
本发明的另一目的在于提供一种由所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法制备的中空纤维阻尼材料。
本发明的另一目的在于提供一种由所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法制备的减震材料。
本发明的另一目的在于提供一种由所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法制备的降噪材料。
本发明提供的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)对聚偏氟乙(PVDF)共混改性，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为成孔剂制得中空纤维阻尼材料，着重从壁面孔参数方面调控中空纤维气囊阻尼；聚偏氟乙烯是指偏氟乙烯(VDF)均聚物或VDF与其它少量含氟乙烯基单体的共聚物，是一种优质的含氟聚合物，兼具含氟树脂和通用树脂的特性。聚偏氟乙烯的机械强度是氟树脂中最优越的，且在一定温度和压力下仍能保持良好的强度，拉伸强度高，冲击强度好，韧性好；硬度大，耐磨性好；具有优良的耐化学药品性能，广泛应用于化工、电子电气、建筑、军工等领域，开发前景广阔。现有的阻尼材料大多是关注材料阻尼的改善而缺乏多类型阻尼的复合，本发明更关注在材料阻尼中引入气囊阻尼，且同时获得轻质效果。
本发明制备的中空纤维阻尼材料工艺简单，样品质轻，比平板膜轻30％以上；由于中空纤维阻尼材料特有的空腔结构不仅有效的提高了其阻尼性能，在节约资源方面也有相当大的贡献，其同等质量的材料制备的中空纤维阻尼材料要比一般的平板膜结构多的多，体积多出D/4h倍，D和h分别为中空纤维的内径和壁厚；在测试的温度80～150℃的范围内都有较高的阻尼值，比平板膜阻尼值高10％以上。
附图说明
图1是本发明实施例提供的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法包括以下步骤：
S101：铸膜液的配制：利用聚甲基丙烯酸甲酯对聚偏氟乙烯共混改性，其共混比例为70:30～50:50；然后再向共混物中加入强极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺，最终使共混聚合物的质量百分比控制在15％～25％，溶剂的质量百分比控制在85％～75％。将共混聚合物溶液放在恒温水浴锅中加热搅拌，温度控制在60℃～80℃，连续加热搅拌2h～3h后，再向溶液中加入成孔剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其含量控制在聚合物质量的1％～10％，继续加热搅拌8h～9h，使得溶液得到充分溶解，即得到用于纺制中空纤维的均相铸膜液；
S102：中空纤维阻尼材料的制备：将得到的均相铸膜液在60℃～80℃恒温静置脱泡24h～36h，再施加0.15Mpa～0.25Mpa的N2将铸膜液压入过滤网，经计量泵打入自制纺丝头。纺丝头外径环隙是铸膜液，内芯液是以施加0.08Mpa～0.12Mpa的N2压入的去离子水或自来水。调节纺丝参数：铸膜液挤出速度18ml/min～30ml/min，绕丝速度10m/min～20m/min，内芯液流量10ml/min～20ml/min，凝胶浴(自来水)温度18℃～25℃，干程10cm～15cm。铸膜液经纺丝头先在空气中蒸发一段时间形成初生膜，然后进入凝胶浴牵引至导丝轮上。纺完后利用刀片切割并将其放在水中浸泡48h，期间多次换水，以洗去残留在中空纤维里的溶剂。然后再浸入50％的甘油水溶液24h，以此来防止壁面微孔的收缩，保证孔处于张开状态，最后将其置于室温下通风晾干，即可得到不同孔径、孔隙率的中空纤维阻尼材料。
下面结合测试本发明的应用效果作详细的描述。
材料的测试：将晾干后的中空纤维阻尼材料剪成所需测试的长度，利用乙醇泡点法得出平均孔径，用干-湿称重法算出孔隙率，用DMAQ800动态热分析仪测试阻尼大小和温频特性，对比分析得出壁面孔参数对中空纤维气囊阻尼的影响。测试结果可表征出中空纤维气囊阻尼随壁面孔隙率和孔径的变化规律。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，其特征在于，所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法利用聚甲基丙烯酸甲酯对聚偏氟乙烯共混改性，质量比共混比例为70:30～50:50；聚乙烯吡咯烷酮作为成孔剂制得中空纤维阻尼材料，聚乙烯吡咯烷酮含量控制在聚合物质量的1％～10％，从壁面孔参数方面调控中空纤维气囊阻尼。
2.如权利要求1所述的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，其特征在于，所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，利用聚甲基丙烯酸甲酯对聚偏氟乙烯共混改性，其共混比例为70:30～50:50；
步骤二，然后再向共混物中加入强极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺；
步骤三，将共混聚合物溶液放在恒温水浴锅中加热搅拌；再向溶液中加入成孔剂聚乙烯吡咯烷酮，其含量控制在聚合物质量的1％～10％，继续加热搅拌8h～9h，使得溶液得到充分溶解，即得到用于纺制中空纤维的均相铸膜液；
步骤四，将得到的均相铸膜液在60℃～80℃恒温静置脱泡24h～36h，再施加N2将铸膜液压入过滤网，经计量泵打入自制纺丝头；
步骤五，调节纺丝参数：铸膜液挤出速度18ml/min～30ml/min，绕丝速度10m/min～20m/min，内芯液流量10ml/min～20ml/min，凝胶浴温度18℃～25℃，干程10cm～15cm；
步骤六，铸膜液经纺丝头先在空气中蒸发一段时间形成初生膜，然后进入凝胶浴牵引至导丝轮上；纺完后利用刀片切割并将其放在水中浸泡48h，期间多次换水，以洗去残留在中空纤维里的溶剂；
步骤七，再浸入甘油水溶液，将其置于室温下通风晾干，即可得到不同孔径、孔隙率的中空纤维阻尼材料。
3.如权利要求2所述的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中向共混物中加入强极性溶剂N,N-二甲基乙酰胺，最终使共混聚合物的质量百分比控制在15％～25％，溶剂的质量百分比控制在85％～75％。
4.如权利要求2所述的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，其特征在于，所述步骤四中施加0.15Mpa～0.25Mpa的N2将铸膜液压入过滤网，经计量泵打入自制纺丝头。
5.如权利要求2所述的可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法，其特征在于，所述步骤七中再浸入50％的甘油水溶液24h。
6.一种由权利要求1～5任意一项所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法制备的中空纤维阻尼材料。
7.一种由权利要求1～5任意一项所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法制备的减震材料。
8.一种由权利要求1～5任意一项所述可调节壁面孔参数的中空纤维阻尼材料的制备方法制备的降噪材料。
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