CN107603405A - 一种具有改进阻尼性能的约束阻尼材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有改进阻尼性能的约束阻尼材料，属于高分子材料技术领域。该约束阻尼材料包括阻尼材料和高分子约束层材料2部分。本发明对阻尼层材料不作改变，通过对高分子约束层进行改性。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种用于铁磁性金属表面的具有改进阻尼性能的约束阻尼材料,特别涉及到一种通过对约束阻尼结构中的约束层材料进行改性，在不增加约束层材料用量的基础上，使约束层具有更大的附加质量和刚度，相比传统的约束阻尼材料具有更优的阻尼减振效果。
技术背景
自由阻尼结构和约束阻尼结构作为常用的被动阻尼减振结构，广泛应用于机械设备的减振降噪。因为高刚度约束层的存在，约束阻尼结构能将阻尼材料的拉伸变形转化为剪切形变，相比自由阻尼结构具有更好的阻尼减振效果。
高模量的金属和高分子材料均可用作约束层，相比金属约束层材料，高分子约束层材料具有密度小，可在复杂表面施工等优点，在减振降噪领域具有广泛的用途。
随着机械制造业的发展，机械设备的速度更快、重量更轻，对减振降噪的要求也越来越高。通过增加阻尼材料和约束材料用量提高减振降噪效果的方法会进一步增加重量，无法满足机电设备使用要求。
本发明通过对约束阻尼结构中环氧约束层材料进行改性，既提高约束层本身刚度，也增加约束层与铁磁性基材之间的相互作用力。其效果在于：相比同样结构的传统约束阻尼材料，具有更优异的阻尼减振效果。本发明可广泛应用机械设备中铁磁性基材的减振降噪处理。
发明内容
本发明涉及一种具有改进阻尼性能的约束阻尼材料，该材料能在不增加阻尼材料和约束材料用量的前提下，进一步提升约束阻尼结构在铁磁性基材上使用的减振降噪效果。
本发明通过对约束阻尼材料中的环氧约束层材料进行改性，赋予约束层材料磁性。改性的结果既提高约束层材料的刚度，也增强了约束层材料与铁磁性基材之间的相互作用力，其效果等效于增加了约束层材料的质量。
本发明中利用磁粉对环氧树脂改性是核心步骤，对提高约束阻尼结构减振降噪效果起决定性作用。
本发明中环氧约束层材料配方如下：(重量份)
优选的，环氧树脂为双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂中的一种或者几种。
所述的双酚A环氧树脂结构为：
其中n＝1～5。
所述双酚F环氧树脂结构为：
其中n＝1～5。
优选的，固化剂为聚醚胺、酚醛胺、腰果酚改性聚醚胺中的一种或者几种。
优选的，磁粉为羰基铁粉、羰基镍粉、钕铁硼粉或者永磁铁氧体粉。
优选的，颜料为碳黑、氧化铁红、氧化铁黑、氧化锌、钛白粉中的一种或几种。
优选的，填料为重钙、膨润土、高岭土、水滑石、氢氧化铝、玻璃鳞片中的一种或几种。
优选的，偶联剂为硅烷偶联剂KH530、KH550、KH560、KH570中的一种或几种。
优选的，稀释剂为乙二醇二缩水甘油酯、二缩水甘油酯、、1,4-丁二醇二缩水甘油酯中的一种或几种。
由上述原料得到具有改进阻尼性能的约束阻尼材料的制备方法包含如下步骤：
(1)按重量称取环氧树脂、固化剂、磁粉、颜料、填料、偶联剂和稀释剂；
(2)将环氧树脂、磁粉、颜料、填料、偶联剂和稀释剂剂搅拌均匀得到预混料；
(3)将预混料和固化剂混合，按照设计厚度涂敷在阻尼层材料表面，室温下固化制得具有改进阻尼性能的约束阻尼材料，形成约束阻尼结构。
(4)利用2～5T的磁场对约束阻尼材料进行磁化处理1～5分钟，得到具有改进阻尼性能的约束阻尼材料。
环氧树脂的制备方式为将双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂按比例加入三口瓶中，加热至100℃，搅拌均匀后，温度降至50℃。
固化剂的制备方式为按比例称取聚醚胺、酚醛胺、腰果酚改性聚醚胺中的一种或者几种加入三口瓶中，加热至40℃，搅拌均匀后，温度降至室温，制得固化剂。
本发明的优点在于在材料用量不变的前提下，进一步提升了约束阻尼结构的阻尼减振效果。
附图说明
图1是具有改进阻尼性能的约束阻尼结构示意图；
图2是改性前后约束阻尼结构减振效果对比图；
具体实施方式：
为进一步了解本发明，下面结合具体实施方式对本发明的优选实施方案进行描述，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明专利要求的限制。
实施例1
环氧树脂的制备方式为双酚A环氧树脂与双酚F环氧树脂按2.5:1的比例加入三口瓶中，加热至100℃，搅拌均匀后，温度降至50℃。
向100份环氧树脂中加入3份碳黑、2份氧化锌、15份氢氧化铝、10份玻璃鳞片、1份KH560，10份乙二醇二缩水甘油酯和50份钕铁硼粉，混合均匀，得到预混料。
固化剂的制备方式为腰果酚醛胺与聚醚胺按2.5:1比例加入三口瓶中，加热至40℃，搅拌均匀后，温度降至室温，制得固化剂。
将80份预混料与40份固化剂混合，敷设在已涂敷阻尼层材料的铁磁性基材上，固化后即形成具有改进阻尼性能的约束阻尼结构。
利用3T的磁场对约束阻尼材料进行磁化处理2分钟，形成的约束阻尼结构如图1所示。
将改性前后的约束阻尼材料以相同的厚度涂敷在400mm×40mm×4mm的Q235钢板上，利用相同的激励力在10～300Hz范围内扫频激励，得到改性前后约束阻尼结构标准样频率响应曲线如图2所示。
实施例2
环氧树脂的制备方式为双酚A环氧树脂3.5重量份加入三口瓶中，加热至100℃，搅拌均匀后，温度降至50℃。
向100份环氧树脂中加入3份碳黑、2份氧化锌、15份氢氧化铝、10份玻璃鳞片、1份KH560，10份乙二醇二缩水甘油酯和50份钕铁硼粉，混合均匀，得到预混料。
固化剂的制备方式为腰果酚醛胺与聚醚胺按2.5:1比例加入三口瓶中，加热至40℃，搅拌均匀后，温度降至室温，制得固化剂。
将80份预混料与40份固化剂混合，敷设在已涂敷阻尼层材料的铁磁性基材上，固化后即形成具有改进阻尼性能的约束阻尼结构。
利用3T的磁场对约束阻尼材料进行磁化处理2分钟，形成的约束阻尼结构。
将改性前后的约束阻尼材料以相同的厚度涂敷在400mm×40mm×4mm的Q235钢板上，利用相同的激励力在10～300Hz范围内扫频激励。
实施例3
环氧树脂的制备方式为双酚F环氧树脂3.5重量份加入三口瓶中，加热至100℃，搅拌均匀后，温度降至50℃。
向100份环氧树脂中加入3份碳黑、2份氧化锌、15份氢氧化铝、10份玻璃鳞片、1份KH560，10份乙二醇二缩水甘油酯和50份钕铁硼粉，混合均匀，得到预混料。
固化剂的制备方式为腰果酚醛胺与聚醚胺按2.5:1比例加入三口瓶中，加热至40℃，搅拌均匀后，温度降至室温，制得固化剂。
将80份预混料与40份固化剂混合，敷设在已涂敷阻尼层材料的铁磁性基材上，固化后即形成具有改进阻尼性能的约束阻尼结构。
利用3T的磁场对约束阻尼材料进行磁化处理2分钟，形成的约束阻尼结构。
将改性前后的约束阻尼材料以相同的厚度涂敷在400mm×40mm×4mm的Q235钢板上，利用相同的激励力在10～300Hz范围内扫频激励。
显然，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.具有改进阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，其重量份组成如下：
2.根据权利要求1所述的具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂中的一种或者几种。
所述的双酚A环氧树脂结构为：
其中n＝1～5。
所述双酚F环氧树脂结构为：
其中n＝1～5。
3.根据权利要求1所述的具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，所述固化剂为聚醚胺、酚醛胺、腰果酚改性聚醚胺中的一种或者几种。
4.根据权利要求1所述的具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，所述磁粉为羰基铁粉、羰基镍粉、钕铁硼粉或者永磁铁氧体粉。
5.根据权利要求1所述的具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，所述颜料为：碳黑、氧化铁红、氧化铁黑、氧化锌、钛白粉中的一种或几种；填料为：重钙、膨润土、高岭土、水滑石、氢氧化铝、玻璃鳞片中的一种或几种。
6.根据权利1要求所述具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，所述偶联剂为：硅烷偶联剂KH530、KH550、KH560、KH570中的一种或几种。
7.根据权利1要求所述具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料，其特征在于，所述稀释剂为：乙二醇二缩水甘油酯，结构式为：二缩水甘油酯、结构式为：1,4-丁二醇二缩水甘油酯中的一种或几种。
8.权利要求1-7任何一项所述的具有改进的阻尼性能的约束阻尼材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
(1)按重量称取环氧树脂、固化剂、磁粉、颜料、填料、偶联剂和稀释剂；
(2)将环氧树脂、磁粉、颜料、填料、偶联剂和稀释剂剂搅拌均匀得到预混料；
(3)将预混料和固化剂混合，按照设计厚度涂敷在阻尼层材料表面，室温下固化制得具有改进阻尼性能的约束阻尼材料，形成约束阻尼结构。
(4)利用2～5T的磁场对约束阻尼材料进行磁化处理1～5分钟，得到具有改进阻尼性能的约束阻尼材料。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：环氧树脂的制备方式为将双酚A环氧树脂和/或双酚F环氧树脂按比例加入三口瓶中，加热至100℃，搅拌均匀后，温度降至50℃。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：固化剂的制备方式为按比例称取聚醚胺、酚醛胺、腰果酚改性聚醚胺中的一种或者几种加入三口瓶中，加热至40℃，搅拌均匀后，温度降至室温，制得固化剂。
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