[发明专利]一种梯度杂化体减振复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工程材料及制备领域，特别是涉及一种梯度杂化体减振复合材料及其制备方法。

背景技术

由于一般高聚物的阻尼机理主要是利用了在玻璃化转变区域，高聚物的分子链段从玻璃态的“冻结”转变到了“解冻”状态，通过分子链段之间的摩擦运动，将机械能转化成焦耳热而耗散掉。但是有效阻尼温域(tanδ＞0.3的温域)比较窄，一般为20～30℃左右；而对高性能阻尼材料而言，一般要求损耗因子tanδ＞0.3的转变区温度应达到60℃。因此为了拓宽有效阻尼温域，研究者通过共混、IPN(互穿聚合物网络)等技术来达到拓宽有效阻尼温域的目的，但是效果不是很理想。如共混存在相分离问题而影响材料的力学性能，而且两个玻璃化转变区域之间存在阻尼“低谷”，减振效果差；而IPN技术虽然可以极大的拓宽有效阻尼温域，但是损耗因子tanδ普遍较低，而且产业化较困难。

近年来，利用有机小分子与聚合物形成杂化体得到了高阻尼材料的做法，开创了制备高性能阻尼材料的新概念、新方法。如CPE/DZ有机杂化体材料，当DZ的质量百分比达到80％时，损耗因子tanδ＞4；但是损耗峰的宽度随着小分子质量比的增加而下降，而且损耗峰移向高温。因此为了解决这些问题，必须探讨新的减振机理，研制新的减振材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种梯度杂化体减振复合材料及其制备方法。该减振复合材料有较高的阻尼值和较宽的有效阻尼温域，减振效果好。可适用于汽车、轨道交通、建筑、机械、家用电器及体育器材等方面。其制备方法简便易行，成本低，适合工业化生产。

本发明的一种梯度杂化体减振复合材料，包括：沿着复合材料厚度方向，杂化材料的组分呈梯度变化，而不同组分的杂化材料具有各自对应的损耗峰温度与高度，通过复合材料中多种组分杂化材料来达到拓宽阻尼峰的目的。基体材料选用氯化聚乙烯(CPE)，热压成形中，梯度杂化减振复合材料中杂化体组分为双(2-羟基-3环己基-5-甲基)-苯环ZKF，不同层杂化材料ZKF含量呈梯度变化，为5wt％、15wt％、25wt％或40wt％。根据设计，其中由三层构成的梯度杂化体减振复合材料，其各层所占复合材料的体积比为：V₁∶V₂∶V₃＝60∶35∶5；由四层构成的梯度杂化体减振复合材料，其各层所占复合材料的体积比为：V₁∶V₂∶V₃∶V₄＝40∶45∶10∶5；由五层构成的梯度杂化体减振复合材料，其各层所占复合材料的体积比为：V₁∶V₂∶V₃∶V₄∶V₅＝35∶43∶15∶4∶3。

所述的梯度杂化减振复合材料中，其tanδ＞0.3、0.4以及0.5的温度范围分别达到了75℃、61℃和50℃。

本发明的一种梯度杂化体减振复合材料的制备方法，包括下列步骤：

一、混炼

(1)将双辊筒混炼机的辊筒温度上升到60～65℃并保持基本稳定；

(2)在辊筒间加入氯化聚乙烯(CPE)粉末，通过辊筒表面温度使CPE软化，并在辊筒由于转速差异而产生的剪切力作用下，使CPE粉末处在半流状态下，同时用切刀做人工辅助性的混合，混炼5-10分钟；

(3)在辊筒间加入ZKF有机小分子，由于双辊筒表面之间的转速差异，使得ZKF有机小分子在CPE中分散开来，同时用切刀辅助混合，以利于均匀混合，混炼时间约为20-30分钟；

(4)混炼均匀后，调节双辊之间的距离，使辊筒表面上膜的厚度达到设计所需厚度，并从辊上把膜以薄片的形式剥下，在室温下冷却，以备热压成形只用。

(5)重复进行(2)～(4)的操作过程，即可制得不同组分的杂化体混炼薄膜；并根据预先设计的不同杂化体的体积比，准备杂化体混炼料，以便进行梯度杂化体减振复合材料的制备。

二、热压成形

(1)将CPE混炼料放在厚度为V₁mm厚的模子内腔中，模子上下都用钢板夹住，且在钢板和模子之间用一层高温防粘膜；

(2)将钢板移入平板硫化机，卸载条件下以150-160℃预热5-10分钟，使混炼料充分熔融；然后在5MPa的压力下加压5-10分钟，使熔融混炼料流动充满模子内腔；然后再在10～12MPa的压力加压5-10分钟，期间反复加压、卸载3～5次，排出熔融混料中的气体；最后用10～12MPa的压力加压保形5-10分钟；