[发明专利]一种具有可逆形状记忆性质的本征结构阻尼一体化材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种具有形状记忆性质的本征结构阻尼一体化材料。与普通固化环氧树脂E51‑DMM相比，本发明采用“硬质填充”的方法制得的固化环氧树脂PEE‑DMM与PDE‑DMM同时有显著拓宽的阻尼温域、优良的力学性能(特别是弯曲模量)和可逆的形状记忆特性，是一种优异的本征型结构阻尼一体化材料，在航空航天等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种具有可逆形状记忆性质的本征结构阻尼一体化材料及其制备方法。

背景技术

随着航空航天装备朝着轻质化、高速化、自动化及多功能化方向发展，在特种装备中对复合材料与复合材料基体的要求越来越高。这些应用领域的应用环境大都比较严苛，而高频的振动与噪声会恶化航空航天产品上精密电子仪器仪表的动力学环境，降低导航和控制系统的精度和可靠性，对精密器械工作的稳定性带来了极大的挑战。阻尼材料由于能够将机械振动能转变为热能耗散，有效的控制振动和噪声，而引起了人们的关注。但是大多数阻尼材料的运用温度有限，在稍高温度便存在力学性能急剧下降的情况，无法满足结构材料对刚性和强度的要求。

环氧树脂作为最常用的热固性树脂，具有良好的机械性能，并且随着温度的提升不会出现分解或融化，因而被广泛应用到航空航天装备等复合材料中。但传统的双酚A型环氧树脂(DGEBA)的阻尼性能相对较差，其在玻璃化转变温度(Tg)附近有效阻尼温域(Tanδ0.3)仅有20℃，这也就意味着环氧树脂在相当广的使用温度内阻尼性能较差。

在现代多元化的树脂应用环境中，越来越多的情况需要材料在使用温度下同时具有优异的阻尼减震特性和优异的力学性能，于是，制备结构阻尼一体化复合材料成为了近几十年来的研究热点。

从上世纪90年代起，国内外学者就围绕结构阻尼一体化复合材料的制备提出了许多技术方案，早期通过橡胶与橡胶、塑料、树脂共混的方法制备了具有两个或以上Tg峰的材料以拓宽材料的阻尼温域。而近年来研究者们尝试采用微观结构设计制备新型结构阻尼一体化材料，如采用激光光刻技术制备基于环氧的亚微末框架结构，或是将黏弹性高分子插层到高刚性的蒙脱土层片间形成刚性/粘弹性交替层状结构并引入结构树脂体系，或是通过嵌段共聚物在环氧树脂中自发形成特定微观纳米结构来实现材料的结构阻尼一体化。德国一研究小组通过可控自由聚合的方法在弹性体中引入悬挂链以获得宽阻尼峰的阻尼弹性体，日本一研究小组通过引入烃链悬挂链获得了微观分相的弹性体，同时也拓宽了材料的有效阻尼温域。但是，上述这些方法均是通过在基体材料中引入附加的结构变量来实现有效阻尼温域的拓宽的，制备方法复杂，成本较高。并且这些方法无法做到同时提升材料的机械模量与拓宽材料的阻尼温域。目前还没有关于机械性能和阻尼性能同时显著提高的本征型结构阻尼一体化材料的报道。

此外，形状记忆材料作为一种新型的智能高分子材料，由于可对热、化学、机械、光、磁或电等外加刺激的触发作出响应，进行形状重塑，从而改变自身的技术参数，在航空航天、生物医学、电力电子、包装、智能控制系统等领域具有广泛的应用。但是现有的环氧树脂大都具有较高的玻璃化转变温度(Tg)，其再塑形性差，即使加热到玻璃化转变温度附近，也难以随意对其形状进行重塑，这也在一定程度上限制了环氧树脂的应用。因此，制备出一种既有高的阻尼性能，同时又有优异的力学性能和可逆塑性形状记忆性能的本征型结构阻尼一体化材料具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既有高的阻尼性能，同时又有优异的力学性能和可逆塑性形状记忆性能的本征型结构阻尼一体化材料。

本发明提供了一种结构阻尼一体化材料，所述结构阻尼一体化材料是由环氧树脂与固化剂发生固化反应后所得，所述环氧树脂的结构如式3或式4所示：

式3所示环氧树脂的环氧值为0.25～0.40，式4所示环氧树脂的环氧值为0.15～0.30。

进一步地，式3所示环氧树脂的环氧值为0.32，式4所示环氧树脂的环氧值为0.23；