[发明专利]一种环氧树脂基压电复合阻尼材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压电陶瓷/聚合物复合材料及其制备方法，特别是涉及一种环氧树脂基压电复合阻尼材料及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展，机械设备趋于高速和自动化，随之引起的振动、噪声和疲劳断裂问题亦越来越突出，振动和噪声限制机械设备性能的提高，严重破坏机械设备运行的稳定性和可靠性，并污染环境，危害人们的身心健康，因此减振降噪、改善环境是一个亟待解决的问题。阻尼材料作为一类重要的减振产品，广泛应用于交通工具、产业机械、建筑土木、家用电器、精密仪器和军事装备等领域的减振降噪工程，深受国内外研究者的关注。人们对振动及噪音的控制越来越重视，对阻尼材料的性能要求也就越来越高。传统的阻尼材料基于高聚物的粘弹性，即在玻璃化转变区域内，由分子链运动产生的内摩擦，将外场作用的机械能或声能部分地转变为热能散逸，从而具有减振降噪作用。但传统的阻尼材料存在有效温域窄、性能受温度和频率的影响较大等缺点，无法满足许多特殊环境的使用要求。

压电陶瓷/聚合物复合材料是一类重要的新材料，1978年美国宾州州立大学材料实验室首次提出了压电陶瓷/聚合物复合材料的概念。近年来，无论是在其理论研究，还是其性能研究、制备工艺以及应用开发方面都取得了许多重大成果。如在介电材料、传感及控制、水声材料、热释电材料等方面都有广泛的研究和应用。

复合材料中各分量相可以用0，1，2，3维方式，其中0代表颗粒，1代表纤维，2代表平面薄膜，3代表空间网络。按照各相材料的不同连通方式，压电复合材料可以分为十种基本类型，即0-0，0-1，0-2，0-3，1-1，1-2，1-3，2-2，2-3，3-3型。0-3型压电复合材料是指由压电陶瓷颗粒均匀分散于三维连通的聚合物基体而构成的两相复合材料。综合相关文献报道，0-3型压电复合材料的聚合物基体材料主要有两大类，一类为塑料或树脂，如聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯/三氟乙烯共聚物P(VDF/TrFE)，聚乙炔(PA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和环氧树脂等，主要用在介电材料、传感及控制、水声材料、热释电材料等方面；另一类为橡胶，如丁腈橡胶、氯丁橡胶、溴化丁基橡胶、氟橡胶等，主要用作减振阻尼和吸声材料。而以环氧树脂为基体制备压电阻尼材料却未见报道。

专利号CN85100715A的中国专利介绍了一种以环氧树脂与液体聚硫橡胶为基胶，以石墨、滑石、云母等粉末为填料的腻子型阻尼涂料。当阻尼材料与钢板厚度比为2时，其复合损耗因子大于0.05的温度带宽为80℃。

专利号CN1844290A的中国专利介绍了一种含有空心微珠的环氧树脂-聚氨酯体系灌封阻尼浆料及制备方法。发明的灌封浆料具有低密度、低成本和阻尼性能好的特点。

专利号CN1958707A的中国专利介绍了一种双组分的环氧树脂阻尼灌封胶。组分A主要由刚性环氧、柔性环氧、活性稀释剂和液体丁腈橡胶制备，组分B为胺类固化剂。该环氧阻尼灌封胶的玻璃化温度Tg可在-20～120℃范围内调整，tanδ_max＞0.5。

美国专利(专利号5526324)介绍了一种利用压电陶瓷压电效应的吸声/振动阻尼材料，在压电陶瓷基体中引入导电粒子或纤维形成导电回路，在一定声能或振动机械能激励时，由压电效应产生的电能在导电回路中转换成热能消耗掉，从而所有的声能或振动机械能转化为热能消耗掉。

以上相关专利技术提到了以环氧树脂或其它聚合物为基体制备的阻尼材料和以压电陶瓷为基体制备的减振阻尼材料，但对以环氧树脂为基体、压电陶瓷为功能填料制备的压电复合阻尼材料并未涉及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种能够实现振动机械能-电能-热能转换、从而将振动机械能消耗掉的新型阻尼材料；

本发明所要进一步解决的技术问题在于提供一种所述新型阻尼材料的制造方法。

通过本发明可以获得一种工艺简便可行、宽温域内阻尼性能好的环氧树脂基压电复合阻尼材料。

本发明以环氧树脂为基体，加入压电陶瓷粉和导电炭黑，采用合适的制备工艺，获得了一种新型阻尼材料——0-3型环氧树脂基压电复合材料。

该种环氧树脂基压电复合阻尼材料，包含有：

——环氧树脂，质量份为100份；

——压电陶瓷粉，质量份为30～220份，更好的选择低限为50份、60份、80份，高限为120份、150份、200份；

——导电炭黑，质量份为0.5～5份，更好的选择低限为0.8份、1.0份、1.5份，高限为3.0份、3.5份、4.0份；