高模量阻尼复合材料的制备与性能研究
随着现代工业的发展，在机械和仪器的使用过程中，必然会产生振动、噪声以及疲劳等问题，会使破坏设备，引起安全事故。阻尼材料是一种可将外来的机械振动转换成热能的功能材料，已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。与金属阻尼材料和无机阻尼材料相比，高分子阻尼材料料具有阻尼性能好、比重轻、强度高、韧性好、易于加工成型和成本低等优点。
本文针对一般高分子阻尼材料中力学性能低和阻尼温域窄等不足，采用ATRP技术合成了五嵌段共聚物PGMA-PBMA-PDMS-PBMA-PGMA，并对它的性能分别进行了研究。然后用合成树脂与环氧树脂在固化剂间苯二胺的作用下，固化形成大分子聚合物；并与Al2O3或碳纤维粉填料溶液共混后成型，最终得到高模量阻尼复合材料。我们对复合材料的形貌、阻尼性能、力学性能及热学性能进行了详细的研究。
通过原子转移自由基聚合，合成的多嵌段共聚物PGMA-PBMA-PDMS-PBMA-PGMA。其分子量可控，且聚合物的多分散性低(PDI=1.14～1.40)；在微观相上形成微相分离的纳米结构，粒径大小200 nm左右，在宏观上呈橡塑形态；具有良好的热稳定性，低分解温度达250℃，高分解温度达430℃。由于引入了反应性的基团亲环氧基，使其可以参与环氧树脂的固化反应，大大增加了其设计性及使用性。
合成树脂、环氧树脂与碳纤维补强剂之间的宏观相容性较好，尤其是加入碳纤维粉后，体系中三种组分协同作用，材料表现良好的阻尼性能，tanδ>0.3的温域约为50℃(70℃-120℃)，且最大值达到1.2。而且，我们发现可以通过加入不同的补强剂及其用量来控制阻尼峰的峰位和峰值，获得在不同温域下具有一定的阻尼性能的材料。
复合材料加入合成树脂则降低了体系的交联密度，本身强度又不是很高，从而导致体系的压缩模量降低。加入高强度的碳纤维粉后，压缩模量加大提高，当含量为20％时，压缩模量达到最大。加入无机Al2O3粒子，体系相容性变差，压缩模量有所下降。
复合材料的拉伸强度基本均大于我们所合成的多嵌段共聚物(拉伸强度MAX=24MPa)。环氧树脂/Al2O3复合材料拉伸强度随着Al2O3含量的增加，拉伸强度先降低后升高。环氧树脂/碳纤维复合材料拉伸强度随着碳纤维含量的增加，拉伸强度逐渐升高，当填料含量达到20％时，拉伸强度达到最大。
制备的阻尼材料具有良好的的热学性能，分解温度达到250℃。
嵌段聚合物;ATRP技术;环氧树脂;阻尼复合材料
西南科技大学
硕士
材料学
周元林
2012
中文
TQ323.8
74
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）