一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，由高分子基體材料、功能性填料、增塑劑和增強(qiáng)體材料制成，所述的高分子基體材料為可溶性樹脂基體材料；所述的功能性填料為石墨烯或者多壁碳納米管，其加入的重量為高分子基體材料重量的1?5%；所述的增塑劑為均苯四甲酸四（異）辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種，其加入的重量為高分子基體材料重量的20?50%；所述增強(qiáng)體材料為無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布。本發(fā)明提供的復(fù)合材料在200?250℃的溫度范圍、在10?300Hz的頻率范圍內(nèi)，具有較高的損耗因子，能夠有效降低高溫部位振動(dòng)和噪聲，且其制備工藝簡(jiǎn)單可行，能夠滿足實(shí)際工程應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于高分子復(fù)合阻尼材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高溫域減振降噪治理的高阻尼粘彈性復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]減振降噪治理技術(shù)的主要手段之一是在被治理部位的表面粘貼一層阻尼材料，提高整個(gè)體系的結(jié)構(gòu)阻尼，從而達(dá)到減振降噪的目的。這是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。由于粘彈性材料具有較高的損耗因子，減振效果顯著，因此目前主要采用粘彈性阻尼材料進(jìn)行減振降噪治理，具有抑制系統(tǒng)振動(dòng)，降低振動(dòng)噪聲水平的作用。粘彈性阻尼材料的基體材料多為橡膠材料，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，其有效工作溫度多在室溫附近。高溫下粘彈性阻尼材料的阻尼性能將受到極大的影響，目前報(bào)道的粘彈性阻尼材料其最高使用溫度為200°C，且200°C下材料的損耗因子較低，尚無(wú)超過200°C且損耗因子較高的粘彈性阻尼材料的相關(guān)報(bào)道。有關(guān)高溫粘彈性阻尼材料的報(bào)道大多采用耐高溫的有機(jī)硅橡膠材料為基體材料，然而有機(jī)硅材料的損耗因子較低，需要采用共混或共聚的改性方式提高其阻尼性能，但導(dǎo)致材料制備工藝復(fù)雜且改性效果有限。某些需要治理的高溫部位，如高溫蒸汽管路的溫度較高，其工作溫度在200°C以上，最高溫度可達(dá)250°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了一般粘彈性阻尼材料的正常工作和使用溫度范圍，粘彈性阻尼材料就不再具備阻尼性能，起不到減振降噪的作用。針對(duì)溫度在200°C以上部位應(yīng)用的耐高溫粘彈性阻尼材料一直是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外可查資料文獻(xiàn)極為有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決200°C以上無(wú)高性能粘彈性阻尼材料的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料在200-250°C的溫度范圍、在10-300HZ的頻率范圍內(nèi)，具有較高的損耗因子，能夠有效降低高溫部位振動(dòng)和噪聲，且其制備工藝簡(jiǎn)單可行，能夠滿足實(shí)際工程應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，由高分子基體材料、功能性填料、增塑劑和增強(qiáng)體材料制成，所述的高分子基體材料為可溶性樹脂基體材料;所述的功能性填料為石墨烯或者多壁碳納米管，其加入的重量為高分子基體材料重量的1-5%;所述的增塑劑為均苯四甲酸四(異)辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種，其加入的重量為高分子基體材料重量的20-50%;所述增強(qiáng)體材料為無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布。
[0005]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的高分子基體材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與工作溫度區(qū)間重疊。
[0006]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的高分子基體材料含有較大的側(cè)基，且側(cè)基為聯(lián)苯基或者咔唑基。
[0007]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的功能性填料為層數(shù)在10層以下的石墨烯，且石墨烯為單原子層的表面經(jīng)化學(xué)修飾的氧化石墨稀。
[0008]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的功能性填料為長(zhǎng)度為10_30um，外徑為8nm以下，內(nèi)徑為2_5nm的多壁碳納米管。
[0009]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的功能性填料為表面羰基化或羧基化的多壁碳納米管。
[0010]所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、制備高溫高阻尼復(fù)合材料的混合溶液，即預(yù)浸液
按照上述配比分別取高分子基體材料、增塑劑和功能性填料，將高分子基體材料和增塑劑加入到盛有四氫呋喃溶劑的容器內(nèi)，常溫下攪拌溶解，控制溶液的粘度在100cp以下，待均勻混合后，加入石墨烯或多壁碳納米管，再充分?jǐn)嚢?，使石墨烯或碳納米管在溶液中均勻分散，得到預(yù)浸液，備用;所述的功能性填料為石墨烯或多壁碳納米管，增塑劑為均苯四甲酸四(異)辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；
步驟二、與增強(qiáng)體材料復(fù)合
將增強(qiáng)體材料無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布放置在預(yù)浸槽中，然后加入步驟一得到的預(yù)浸液，并使預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)，采用抽真空的方式去除溶劑，即得到高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料。
[0011]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的高分子基體材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與工作溫度區(qū)間重疊，并含有較大的側(cè)基，且側(cè)基為聯(lián)苯基或者咔唑基。
[0012]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的功能性填料為層數(shù)在10層以下的石墨烯，且石墨烯為單原子層的表面經(jīng)化學(xué)修飾的氧化石墨烯。
[0013]作為本發(fā)明一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法的進(jìn)一步優(yōu)化，所述的功能性填料為長(zhǎng)度為10_30um，外徑為8nm以下，內(nèi)徑為2_5nm，且表面羰基化或羧基化的多壁碳納米管。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有下述優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
本發(fā)明提供的高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料，能夠耐200°C以上的高溫，損耗因子在200-250°C的溫度區(qū)間、100-300HZ的頻率范圍均高于0.3，具有較高的損耗因子(丨&1^>
0.3)，適用于高溫部位的減振降噪治理，能夠有效起到降低高溫部位振動(dòng)和噪聲的作用。且制備工藝簡(jiǎn)單可行，能夠滿足實(shí)際工程應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為咔唑基高分子樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度曲線；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例1高溫阻尼性能測(cè)試結(jié)果；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例2高溫阻尼性能測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明的內(nèi)容更明顯易懂，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0017]—種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，由高分子基體材料、功能性填料、增塑劑和增強(qiáng)體材料制成，所述的高分子基體材料為可溶性樹脂基體材料;所述的功能性填料為石墨烯或者多壁碳納米管，其加入的重量為高分子基體材料重量的1-5%;所述的增塑劑為均苯四甲酸四(異)辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種，其加入的重量為高分子基體材料重量的20-50%;所述增強(qiáng)體材料為1-5層無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布。
[0018]為了使本發(fā)明具有更好的實(shí)施效果，所述的高分子基體材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與工作溫度區(qū)間重疊，高分子基體材料含有較大的側(cè)基，且側(cè)基為聯(lián)苯基或者咔唑基。所述的功能性填料為層數(shù)在10層以下的石墨烯，且石墨烯為單原子層的表面經(jīng)化學(xué)修飾的氧化石墨稀;功能性填料為長(zhǎng)度為10_30um，外徑為8nm以下，內(nèi)徑為2_5nm的多壁碳納米管，且功能性填料為表面羰基化或羧基化的多壁碳納米管。
[0019]所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、制備高溫高阻尼復(fù)合材料的混合溶液，即預(yù)浸液
按照上述配比分別取高分子基體材料、增塑劑和功能性填料，將高分子基體材料和增塑劑加入到盛有四氫呋喃溶劑的容器內(nèi)，常溫下攪拌溶解，控制溶液的粘度在lOOOcp以下，待均勻混合后，加入石墨烯或多壁碳納米管，再充分?jǐn)嚢?，使石墨烯或碳納米管在溶液中均勻分散，得到預(yù)浸液，備用;述的高分子基體材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與工作溫度區(qū)間重疊，并含有較大的側(cè)基，且側(cè)基為聯(lián)苯基或者咔唑基;所述的功能性填料為石墨烯或多壁碳納米管，所述的功能性填料為層數(shù)在10層以下的石墨烯，且石墨烯為單原子層的表面經(jīng)化學(xué)修飾的氧化石墨稀;或者所述的功能性填料為長(zhǎng)度為10-30um，外徑為8nm以下，內(nèi)徑為2-5nm，且表面羰基化或羧基化的多壁碳納米管;所述增塑劑為均苯四甲酸四(異)辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種；
步驟二、與增強(qiáng)體材料復(fù)合
將增強(qiáng)體材料無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布放置在預(yù)浸槽中，然后加入步驟一得到的預(yù)浸液，并使預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)，采用抽真空的方式去除溶劑，即得到高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料。
[0020]采用DSC測(cè)試咔唑基高分子樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，測(cè)試結(jié)果圖1所示。由圖1可知，咔唑基高分子樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為256.500C，與工作溫度區(qū)間(200-250°C )較為接近，表明咔唑基高分子樹脂能夠在此溫度區(qū)間使用。
[0021]實(shí)施例1:
一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，由高分子基體材料、功能性填料、增塑劑和增強(qiáng)體材料制成，所述的高分子基體材料為咔唑基高分子樹脂;所述的功能性填料為石墨烯，其加入的重量為高分子基體材料重量的1%;所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯中，其加入的重量為高分子基體材料重量的20%;所述增強(qiáng)體材料為2層無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布O
[0022]所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、制備高溫高阻尼復(fù)合材料的混合溶液，即預(yù)浸液
分別取高分子基體材料咔唑基高分子樹脂10g、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)2g和功能性填料石墨烯0.lg，將咔唑基高分子樹脂和鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)加入到盛有四氫呋喃溶劑的容器內(nèi)，常溫下攪拌溶解，控制溶液的粘度在lOOOcp以下，待均勻混合后，加入石墨烯，再充分?jǐn)嚢?，使石墨烯在溶液中均勻分散，得到預(yù)浸液，備用；
步驟二、與增強(qiáng)體材料復(fù)合
將增強(qiáng)體材料無(wú)堿玻璃纖維布鋪設(shè)在預(yù)浸槽中，鋪設(shè)層數(shù)為2層，然后加入步驟一得到的預(yù)浸液，并使預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)，采用抽真空的方式去除溶劑，即得到高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料。
[0023]對(duì)本實(shí)施例得到的高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。
[0024]實(shí)施例2:
一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，由高分子基體材料、功能性填料、增塑劑和增強(qiáng)體材料制成，所述的高分子基體材料為咔唑基高分子樹脂;所述的功能性填料為石墨烯，其加入的重量為高分子基體材料重量的5%;所述的增塑劑為鄰苯二甲酸二辛酯中，其加入的重量為高分子基體材料重量的50%;所述增強(qiáng)體材料為5層無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布O
[0025]所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一、制備高溫高阻尼復(fù)合材料的混合溶液，即預(yù)浸液
分別取高分子基體材料咔唑基高分子樹脂10g、增塑劑鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)5g和功能性填料石墨烯0.5g，將咔唑基高分子樹脂和鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)加入到盛有四氫呋喃溶劑的容器內(nèi)，常溫下攪拌溶解，控制溶液的粘度在lOOOcp以下，待均勻混合后，加入石墨烯，再充分?jǐn)嚢?，使石墨烯在溶液中均勻分散，得到預(yù)浸液，備用；
步驟二、與增強(qiáng)體材料復(fù)合
將增強(qiáng)體材料無(wú)堿玻璃纖維布鋪設(shè)在預(yù)浸槽中，鋪設(shè)層數(shù)為5層，然后加入步驟一得到的預(yù)浸液，并使預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)，靜置于通風(fēng)廚中使溶劑緩慢揮發(fā)2h，確保咔唑基高分子樹脂與增強(qiáng)體材料的結(jié)合效果，然后采用抽真空的方式去除溶劑并除去內(nèi)部不易排除的氣泡，即得到高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料。
[0026]對(duì)本實(shí)施例得到的高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果如圖3所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，其特征在于:由高分子基體材料、功能性填料、增塑劑和增強(qiáng)體材料制成，所述的高分子基體材料為可溶性樹脂基體材料;所述的功能性填料為石墨烯或者多壁碳納米管，其加入的重量為高分子基體材料重量的1-5%;所述的增塑劑為均苯四甲酸四(異)辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種，其加入的重量為高分子基體材料重量的20-50%;所述增強(qiáng)體材料為無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布O2.如權(quán)利要求1所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，其特征在于:所述的高分子基體材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與工作溫度區(qū)間重疊。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，其特征在于:所述的高分子基體材料含有較大的側(cè)基，且側(cè)基為聯(lián)苯基或者咔唑基。4.如權(quán)利要求1所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，其特征在于:所述的功能性填料為層數(shù)在10層以下的石墨烯，且石墨烯為單原子層的表面經(jīng)化學(xué)修飾的氧化石墨稀。5.如權(quán)利要求1所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，其特征在于:所述的功能性填料為長(zhǎng)度為10_30um，外徑為8nm以下，內(nèi)徑為2_5nm的多壁碳納米管。6.如權(quán)利要求5所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料，其特征在于:所述的功能性填料為表面羰基化或羧基化的多壁碳納米管。7.如權(quán)利要求1所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、制備高溫高阻尼復(fù)合材料的混合溶液，即預(yù)浸液 按照上述配比分別取高分子基體材料、增塑劑和功能性填料，將高分子基體材料和增塑劑加入到盛有四氫呋喃溶劑的容器內(nèi)，常溫下攪拌溶解，控制溶液的粘度在lOOOcp以下，待均勻混合后，加入石墨烯或多壁碳納米管，再充分?jǐn)嚢?，使石墨烯或碳納米管在溶液中均勻分散，得到預(yù)浸液，備用;所述的功能性填料為石墨烯或多壁碳納米管，增塑劑為均苯四甲酸四(異)辛酯、偏苯三酸三辛酯或鄰苯二甲酸二辛酯中的一種； 步驟二、與增強(qiáng)體材料復(fù)合 將增強(qiáng)體材料無(wú)堿玻璃纖維布或碳纖維預(yù)浸布放置在預(yù)浸槽中，然后加入步驟一得到的預(yù)浸液，并使預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)； 步驟三、去除溶劑 待預(yù)浸液與增強(qiáng)體材料充分浸潤(rùn)，采用抽真空的方式去除溶劑，即得到高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料。8.如權(quán)利要求7所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的高分子基體材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與工作溫度區(qū)間重疊，并含有較大的側(cè)基，且側(cè)基為聯(lián)苯基或者咔唑基。9.如權(quán)利要求7所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的功能性填料為層數(shù)在10層以下的石墨烯，且石墨烯為單原子層的表面經(jīng)化學(xué)修飾的氧化石墨烯。10.如權(quán)利要求7所述的一種用于高溫域的高阻尼粘彈性復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的功能性填料為長(zhǎng)度為10-30um，外徑為8nm以下，內(nèi)徑為2_5nm，且表面羰基化或羧基化的多壁碳納米管。
【文檔編號(hào)】C08K7/24GK106084867SQ201610401746
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】王雯霏, 林新志, 楊寧, 馬玉亮
【申請(qǐng)人】中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所