專利名稱：共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備方法。
背景技術(shù)：
阻尼的方法主要有3種，即系統(tǒng)阻尼、結(jié)構(gòu)阻尼和材料阻尼。系統(tǒng)阻尼是在系統(tǒng)中設(shè)置專用阻尼減振器，如減振彈簧 、沖擊阻尼器等；結(jié)構(gòu)阻尼是在系統(tǒng)的某一振動結(jié)構(gòu)上附加材料或形成附加結(jié)構(gòu)，增加系統(tǒng)自身的阻尼能力，這類方法包括接合面阻尼、庫侖摩擦阻尼和復(fù)合結(jié)構(gòu)阻尼等；而材料阻尼是依靠材料本身所具有的高阻尼特性達(dá)到減振降噪的目的，研究材料的阻尼行為，開發(fā)具有較高阻尼性能的功能阻尼材料是材料科學(xué)工作者所面臨的重要課題。阻尼材料是一種能吸收振動機械能、聲能并可將它們轉(zhuǎn)化為熱能、電能、磁能或其他形式能量而消耗掉的一種功能材料，可應(yīng)用于減振、吸聲器件。阻尼材料作為一類功能環(huán)保材料，受到國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。歐美發(fā)達(dá)國家于20世紀(jì)50年代起就開展了軍事用途高阻尼材料的研究，當(dāng)時主要以金屬材料為主，金屬基阻尼材料的阻尼效果符合質(zhì)量定律，即需要通過增加質(zhì)量來提高降低振動與噪聲的效果。而聚合物基阻尼材料因其特殊的結(jié)構(gòu)形式，表現(xiàn)出了很好的阻尼減振性能。聚合物材料的阻尼性能與其本身的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，大分子鏈上龐大的側(cè)基、強極性取代基、數(shù)目較多的側(cè)基都會使鏈段運動的內(nèi)摩擦阻力顯著增加，從而使阻尼作用顯著增強，所以高性能聚合物基阻尼材料是新型功能阻尼材料發(fā)展的一個重要方向。聚合物材料在受交變應(yīng)力(如振動)作用時，因鏈狀大分子的運動要克服鏈段間的內(nèi)摩擦阻力，需要時間，因此，變形往往滯后于應(yīng)力的變化，這種滯后在一定溫度及頻率下十分明顯。tanS (耗能因子)反映聚合物阻尼材料形變過程中損耗能量的能力，tanS越大，阻尼效果越好。對于單一聚合物阻尼高分子材料來說，能產(chǎn)生有限阻尼的溫度范圍在Tg上下2(T30°C，不適合寬溫寬頻減振阻尼的使用要求，為了增大阻尼涂料的阻尼溫度，提高阻尼性能和彈性模量，擴大其使用范圍，對聚合物阻尼材料的制備及改性展開了大量的研究，主要包括共聚、共混、互穿網(wǎng)絡(luò)(IPN)、常規(guī)填料填充及納米材料改性等方面。聚合物阻尼材料的種類和用途多種多樣，其中水性阻尼涂料具有無污染、施工性能良好、使用安全等特點，將水性阻尼涂料噴涂在振動的部件殼體上起到抑制殼體振動和降低噪聲的目的。而水性丙烯酸酯涂料更是具有防腐、耐堿、耐水、成膜性好、保色性佳的優(yōu)點，因此聚丙烯酸酯作為阻尼材料具有廣闊的前景。聚丙烯酸酯樹脂常用單體有甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(BA)、丙烯酸(AA)等單體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備方法，它所制備的聚丙烯酸酯阻尼水溶膠具有無污染、阻尼范圍寬、使用安全等特點，同時具有防腐、耐堿、耐水、成膜性好、保色性佳的優(yōu)點。本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備方法，其特征是，所述制備方法為1)在95°c左右的溫度條件下通過溶液聚合法分別合成聚甲基丙烯酸甲酯MMA與丙烯酸AA的共聚物P (MMA-co-AA)水溶膠，和聚丙烯酸正丁酯BA與丙烯酸AA的共聚物P (BA-co-AA)水溶膠，設(shè)合成的P (MMA-co-AA)水溶膠重量為100%，則MMA的重量為80%至95%，AA的重量為5%至20%，；設(shè)合成的P (BA-co-AA)水溶膠重量為100%，BA的重量為80%至95%，AA的重量為5%至20% ;2)將P (MMA-co-AA)水溶膠與P (BA-co-AA)水溶膠共混，兩者共混比例為范圍為1:2至2:1，得共混水溶膠。本發(fā)明的技術(shù)效果是本發(fā)明所制備的共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠具有較寬的有效阻尼范圍，不僅有很好相容性，不需外加增容劑或交聯(lián)劑，體系在很寬的溫度范圍內(nèi)具有高的耗散因子，而且無污染、環(huán)保安全。


圖I為共混比例I :1的聚丙烯酸酯阻尼水溶膠拉伸曲線圖。圖2共混比例I :1的聚丙烯酸酯阻尼水溶膠損耗因子與溫度的關(guān)系曲線圖。圖3共混比例I. 5 1的聚丙烯酸酯阻尼水溶膠拉伸曲線圖。圖4共混比例2 1的聚丙烯酸酯阻尼水溶膠拉伸曲線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做詳細(xì)闡述 I、共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備
I.1，P (MMA-CO-AA)水溶膠的制備
量取70ml乙二醇丁醚、30ml異丙醇加入三口瓶中，攪拌并加熱，待溶劑的溫度升至95°C左右，開始滴加配好的混合單體(138ml MMA + 12ml AA + I. 5g AIBN)，滴加的速度盡量慢并且保持勻速。滴加完畢后繼續(xù)加熱并攪拌lh，讓單體反應(yīng)完全。然后冷卻并滴加12ml 二乙醇胺中和水溶膠。滴加完畢，倒入廣口瓶中制備得到P (MMA-co-AA)備用。I. 2，P (BA-co-AA)水溶膠的制備
量取35ml乙二醇丁醚、15ml異丙醇加入三口瓶中，攪拌并加熱，待溶劑的溫度升至95°C左右，開始滴加配好的混合單體(63ml BA + 12ml AA + O. 75g AIBN)，滴加的速度盡量慢并且保持勻速。滴加完畢后繼續(xù)加熱并攪拌lh，讓單體反應(yīng)完全。然后冷卻并滴加12ml二乙醇胺中和水溶膠。滴加完畢，倒入廣口瓶中制備得到P (BA-co-AA)水溶膠備用。I. 3，將P (MMA-co-AA)水溶膠和P (BA-co-AA)水溶膠按不同比例混合，制得共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠。2、測試P (MMA-co-AA) /P (BA-co-AA)共混水溶膠涂膜力學(xué)性能和阻尼性能。2. I、取P (MMA-co-AA)水溶膠和P (BA-co-AA)水溶膠，按I :1的比例混合配制混合水溶膠，將混合水溶膠涂于塑料薄膜上，涂膜厚度小于Imm且厚度要均勻，待其自然晾干后撕下來，裁成長度至少150mm,寬度為10 25mm的長方形樣品，以作薄膜拉伸試樣，橫坐標(biāo)為形變量，其基準(zhǔn)長度為50mm，縱坐標(biāo)為拉力(N)，力學(xué)性能曲線如圖I所示，實驗結(jié)果得到斷裂伸長率為7.6%，拉伸強度為3.4MPa。將混合水溶膠倒入自制模具中，并置于140°C恒溫烘箱內(nèi)72小時，制成厚為I 2mm板材薄片，按動態(tài)力學(xué)分析法DMA測試要求制備試 驗樣條，樣條的長寬厚是33. 00mmX11.08mmXl. 10mm，掃描頻率1Hz，控制應(yīng)變?yōu)镺. 05%，升溫速度5°C /min，單懸臂梁夾具，阻尼性能曲線如圖2所示。DMA是評價聚合物基阻尼材料阻尼性能的的應(yīng)用最為廣泛，它能直接給出阻尼材料的tan δ I曲線。一般將tanS值大于O. 3的溫度區(qū)域稱為有效阻尼區(qū)，此區(qū)域溫度范圍越寬，tan ^值越大，材料的阻尼性能越好。從圖2可以看出P (MMA-co-AA) /P (BA-co-AA)共混水溶膠有兩個阻尼峰，當(dāng)溫度為52°C出現(xiàn)第一個阻尼峰，隨著溫度的升高出現(xiàn)一個阻尼平臺，當(dāng)溫度為82°C出現(xiàn)了另一個最高峰，阻尼值為0.6。我們知道tanS > O. 3時，材料才具有較高阻尼性能，由圖可以看出阻尼的溫度區(qū)域是40°C 100°C。2. 2、取P (MMA-co-AA)水溶膠和P (BA-co-AA)水溶膠，按I. 5 :1的比例混合配制混合水溶膠，將混合水溶膠涂于塑料薄膜上，涂膜厚度小于Imm且厚度要均勻，待其自然晾干后撕下來，裁成長度至少150mm,寬度為10 25mm的長方形樣品，以作薄膜拉伸試樣，橫坐標(biāo)為形變量，其基準(zhǔn)長度為50mm，縱坐標(biāo)為拉力(N)，力學(xué)性能曲線如圖3所示，實驗結(jié)果得到斷裂伸長率為11. 3%，拉伸強度為3. 8MPa。
2. 3、取P (MMA-co-AA)水溶膠和P (BA-co-AA)水溶膠，按2 :1的比例混合配制混合水溶膠，將混合水溶膠涂于塑料薄膜上，涂膜厚度小于Imm且厚度要均勻，待其自然晾干后撕下來，裁成長度至少150mm,寬度為10 25mm的長方形樣品，以作薄膜拉伸試樣，橫坐標(biāo)為形變量，其基準(zhǔn)長度為50mm，縱坐標(biāo)為拉力(N)，力學(xué)性能曲線如圖4所示，實驗結(jié)果 得到斷裂伸長率為5. 9%，拉伸強度為4. IMPa0
權(quán)利要求
1.共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備方法，其特征是，所述制備方法為1)在95°C左右的溫度條件下通過溶液聚合法分別合成聚甲基丙烯酸甲酯MMA與丙烯酸AA的共聚物P (MMA-co-AA)水溶膠，和聚丙烯酸正丁酯BA與丙烯酸AA的共聚物P (BA-co-AA)水溶膠，設(shè)合成的P (MMA-co-AA)水溶膠重量為100%，則MMA的重量為80%至95%，AA的重量為5%至20%，設(shè)合成的P (BA-co-AA)水溶膠重量為100%，BA的重量為80%至95%，AA的重量為5%至20% ;2)將P (MMA-co-AA)水溶膠與P (BA-co-AA)水溶膠共混，兩者共混比例為范圍為1:2至2:1,得共混水溶膠。
全文摘要
共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠的制備方法，所述制備方法為1)在95℃左右的溫度條件下通過溶液聚合法分別合成聚甲基丙烯酸甲酯MMA與丙烯酸AA的共聚物P(MMA-co-AA)水溶膠，和聚丙烯酸正丁酯BA與丙烯酸AA的共聚物P(BA-co-AA)水溶膠；2)將P(MMA-co-AA)水溶膠與P(BA-co-AA)水溶膠共混，兩者共混比例為范圍為1:2至2:1，得共混水溶膠。本發(fā)明所制備的共混型高阻尼聚丙烯酸酯阻尼水溶膠具有較寬的有效阻尼范圍，不僅有很好相容性，不需外加增容劑或交聯(lián)劑，體系在很寬的溫度范圍內(nèi)具有高的耗散因子，而且無污染、環(huán)保安全。
文檔編號C08F220/18GK102660099SQ20121014438
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者萬里鷹 申請人:南昌航空大學(xué)