聚氨酯基壓電阻尼復(fù)合材料阻尼性能的研究.pdf

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1、研究·開(kāi)發(fā)彈性體C，H20IN12A—02—E2L5A，2S2T(O1)M：3E5R~IC37S聚氨酯基壓電阻尼復(fù)合材料阻尼性能的研究*張一飛，文慶珍，朱金華一，余超，程清(海軍工程大學(xué)化學(xué)與材料系，湖北武漢430033)摘要：用絕緣電阻測(cè)試儀研究了以聚氨酯(PPG2000)為基體材料，鋯鈦酸鉛(PZT)為壓電填料，導(dǎo)電炭黑(CB)為導(dǎo)電填料的壓電復(fù)合阻尼材料的導(dǎo)電性能。以滲流理論分析了對(duì)于PPG2000導(dǎo)電炭黑的滲流閾值，以及PZT的加入對(duì)導(dǎo)電炭黑滲流閾值的影響。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)技術(shù)對(duì)聚氨酯壓電陶瓷

2、復(fù)合阻尼材料的阻尼性能進(jìn)行研究，分析了導(dǎo)電性能對(duì)其阻尼性能的影響。關(guān)鍵詞：聚氨酯；導(dǎo)電炭黑；鋯鈦酸鉛；導(dǎo)電性；滲流閾值；阻尼性能中圖分類號(hào)：TQ323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005—3174(2012)01—0035—03以高分子材料為基體制作的阻尼材料減振降導(dǎo)電性能會(huì)隨著CB填充量的增加而增加，在CB噪效果較好，研制工藝比較成熟，因此應(yīng)用最為廣填充量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．45％～0．51時(shí)，其電導(dǎo)率泛_】]。但其阻尼機(jī)理基于粘彈阻尼，阻尼性能強(qiáng)會(huì)有近1O次方的增大。梁瑞林等_4]研究了烈依賴于材料的玻璃化溫度，從而隨環(huán)

3、境溫度、振PZT／氯化丁基橡膠復(fù)合體系tan隨PZT含量、動(dòng)頻率等外部因素變化較大，阻尼性能的穩(wěn)定性顆粒度的變化情況。研究發(fā)現(xiàn)tan與PZT含量難以控制。鑒于對(duì)阻尼材料功能結(jié)構(gòu)一體化及對(duì)的變化曲線與拋物線相類似，當(dāng)PZT質(zhì)量分?jǐn)?shù)為各種復(fù)雜環(huán)境(環(huán)境溫度變化較大、振動(dòng)頻率復(fù)雜0．72～108時(shí)，tan最大值為1．3；PZT顆粒等)的適應(yīng)能力的要求，人們開(kāi)發(fā)了智能阻尼材度為1～3m時(shí)，提高阻尼性能作用最好。料。其中最典型的一種就是壓電阻尼復(fù)合材料。以高分子材料為基體，添加壓電陶瓷和導(dǎo)電目前人們?cè)趬弘姀?fù)合材料的研究領(lǐng)域中

4、，主要工填料為壓電相和導(dǎo)電相制作的阻尼復(fù)合材料不僅作還是放在了壓電陶瓷填料的種類及用量、導(dǎo)電可以通過(guò)高分子的粘彈性損耗振動(dòng)能，同時(shí)，壓電填料的種類及用量對(duì)阻尼性能的影響方面。陶瓷也會(huì)將一部分振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能然后通過(guò)材Sumita等_2]在聚偏氟乙烯(PVDF)中分別加入鋯料內(nèi)部的微電流將其最后轉(zhuǎn)化為熱能損耗掉。但鈦酸鉛鑭(PLZT)和鋯鈦酸鉛(PZT)，相同條件下是，如果由壓電陶瓷產(chǎn)生的電能不能順利通過(guò)導(dǎo)PLZT體系的阻尼減振性能優(yōu)于PZT體系，由此電相形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)消耗掉，就會(huì)產(chǎn)生逆壓電效得出使用高壓性能的壓電陶

5、瓷可使復(fù)合體系具有應(yīng)再次轉(zhuǎn)化為振動(dòng)能l6]。因此，要使壓電效應(yīng)產(chǎn)較高的壓電性能，有利于復(fù)合體系的阻尼性能提生較好的阻尼效果則需要通過(guò)向高分子材料中加高。此外，陶瓷的退火及表面處理和粒徑對(duì)其壓入導(dǎo)電相，使其導(dǎo)電性能得到改善。本文選取了電性能也有較大影響。M．Horid等l3制備了CB為導(dǎo)電填料，PZT為壓電填料，聚氨酯預(yù)聚物PZT、導(dǎo)電炭黑(CB)及環(huán)氧樹(shù)脂(EP)組成的壓電(PPG2000)為基體，用二步法制備了聚氨~／CB／復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，EP／CB／PZT體系的PZT壓電復(fù)合材料，研究了CB和PZT的用

6、量對(duì)收稿日期：2011—09—31壓電復(fù)合材料導(dǎo)電性能的影響規(guī)律，并確定了最作者簡(jiǎn)介：張一飛(1987一)，男，山東日照人，碩士研究生，主要從事高分子材料研究工作。佳配方。采用動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析(DMA)技術(shù)研*基金項(xiàng)目：總裝維改項(xiàng)目；總裝預(yù)研基金項(xiàng)目。**通訊聯(lián)系人究了材料的阻尼性能?！?6-彈性體第22卷從圖1可以看出隨著CB添加量的增加，復(fù)1實(shí)驗(yàn)部分合體系的電阻率呈下降趨勢(shì)。并且在體系中添加1．1主要原料少量的CB時(shí)體系的電阻率迅速減小，CB含量越PPG2000：NCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5．O，麻城降大，電阻率越小。當(dāng)

7、CB添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0～噪材料廠生產(chǎn)；3，3'-二氯一4，4'-二氨基二苯基甲4變化時(shí)，復(fù)合體系的電阻率從3．2×1OnQ·烷(MOCA)：蘇州市湘園精細(xì)化工有限公司；CB：m減小至6．3×1OQ·m。而當(dāng)CB的添加質(zhì)量湖北興銀河化工有限公司；PZT：淄博宇海有限公分?jǐn)?shù)在39／6～7之間變化時(shí)，復(fù)合材料的電阻率司；消泡劑：上海德謙化學(xué)有限公司；鄰苯二酸二保持基本不變。丁酯：天津凱通化學(xué)試劑有限公司。1．2實(shí)驗(yàn)設(shè)備絕緣電阻測(cè)試儀：YD268，常州市揚(yáng)子電子有限公司；動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀：DMTAIV，美國(guó)流變科學(xué)儀器公司；

8、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG9145A，上海一恒科技有限公司。1．3試樣的制備稱取一定質(zhì)量的CB、PPG2000、PZT，置于容器中，常溫下攪拌10min，然后將攪拌過(guò)的混合物用三輥機(jī)混合2遍。在三輥機(jī)處理過(guò)的混合物中加入定量的固化劑(MOCA與鄰苯二酸二丁酯的圖1復(fù)合體系電阻率(RS)隨cB含量變化的曲線等質(zhì)量溶液)，然后加入2～3滴消泡劑，常溫下攪2．2P