PMN-PT/CNTs/柔性环氧阻尼复合材料的制备与性能研究
粘弹性阻尼材料不仅具有高的吸收振动能力，同时也具有质轻、可设计和易加工特点，在武器装备、运输、精密仪器等领域获得了广泛应用。由于该类材料的阻尼特性是聚合物链段的内摩擦而产生的，因此在玻璃化转变温度(Tg)范围内才具有显著的阻尼性能。由于聚合物材料的Tg范围较窄，因此温域的拓宽是阻尼材料的难点和研究热点。阻尼材料在完全太空探测、空天飞行器、超低温高精度电子器件领域有应用前景。目前使用的粘弹性阻尼材料存在阻尼温域与损耗因子之间的矛盾，严重制约阻尼材料在工业与国防中的使用。本文设计了无机压电/高分子粘弹阻尼复合材料，并围绕压电材料的阻尼机理和阻尼贡献展开了详细研究，论文的主要工作和取得结果如下: (1)制备了双酚A型环氧树脂(DGEBPA)和聚丙二醇环氧树脂(PPGDGE)的共混体系，以聚醚胺(D230)为固化剂，采用FTIR确认了交联网络固化完全;采用SEM、DSC和DMA表征固化物的断面形貌、热机械力学行为，结果表明:与纯DGEBPA/D230体系相比，DGEBP A/PPGDGE/D230体系的呈现韧性断裂，有效阻尼温域拓宽，但在其玻璃态时候的损耗值两者是持平的。 (2)在DGEBPA/PPGDGE/D230体系中引入铌镁酸铅-钛酸铅(PMN-PT)压电粉体和导电碳纳米管(CNTs)，构建柔性环氧树脂有机3D网络和压电/导电无机3D网络的双重复合材料阻尼网络，二者具有阻尼协同效应。采用DMA详细地研究了压电陶瓷和碳纳米管加入量与导电网络形成和阻尼性能的影响。结果表明:单独使用压电陶瓷和碳纳米管时，都可以小幅提升树脂的阻尼效果，但是随着增加量的增大出现先增后降的趋势;通过对20wt％与60wt％的压电陶瓷的研究，验证了压电阻尼机理的可行性。通过对比改性前后碳纳米管/环氧树脂复合材料的阻尼性能变化，得出改性后的碳纳米管有利于复合材料的阻尼性能提升。在此基础上使用PMN-PT/CNTs(OH)压电导电体系时，（PMN-PT）添加量为10wt％，导电相为羟基化碳纳米管(CNTs(OH))添加量为0.2wt％时候达到最好的阻尼效果，材料在玻璃态的损耗因子提高了8倍，表明二者协同效应。并在压电相为铌镁酸铅-钛酸铅，证明了渗流阈值对压电阻尼复合材料的重要性，并且通过研究不同含量下压电陶瓷阻尼性能的变化，得出压电陶瓷的添加量应控制在20wt％以内较好。 (3)采用银包覆压电陶瓷形成自导电回路与DGEBP A/PPGDGE/D230体系形成双重复合材料阻尼网络，此时与外导电回路相比，其最大损耗因子提升了30％，同时通过改变不同频率、载荷和导电回路的方式来研究压电复合材料的阻尼性能，为压电阻尼领域提供实验基础。
压电阻尼复合材料;压电陶瓷;碳纳米管;环氧树脂;制备工艺;阻尼性能
北京化工大学
硕士
材料工程
张军营;于海峰
2018
中文
TB332
81
2018-09-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）