本發(fā)明屬于功能復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種聚砒硌為導(dǎo)電通道的壓電阻尼材料及制備方法。

背景技術(shù)：
已知的，壓電阻尼材料是在高分子材料中填入壓電填料和導(dǎo)電填料，當(dāng)材料受到振動(dòng)時(shí)，壓電填料能將振動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，再由?dǎo)電填料將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芎纳⒊鋈?，達(dá)到減振的目的，其原理是利用高分子材料的粘彈特性和壓電填料的壓電效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能-電能-熱能的轉(zhuǎn)變。大多數(shù)專(zhuān)利（公開(kāi)號(hào)CN101191000A，CN101486811A，CN101649073A，CN101328302A，CN101392090A）發(fā)明的壓電阻尼材料采用導(dǎo)電炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管作為導(dǎo)電填料，通過(guò)機(jī)械共混的方式將導(dǎo)電填料混入到壓電阻尼材料中，導(dǎo)電填料和壓電陶瓷粉之間通過(guò)機(jī)械共混的方式形成一系列微觀的導(dǎo)電通道，實(shí)現(xiàn)電能到熱能的轉(zhuǎn)變。采用導(dǎo)電炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管作為導(dǎo)電填料，雖然可以實(shí)現(xiàn)壓電阻尼材料能量轉(zhuǎn)換過(guò)程，但需要在聚合物基體中添加大量的導(dǎo)電填料。當(dāng)壓電阻尼材料中含有大量的導(dǎo)電填料時(shí)，由于導(dǎo)電填料的電導(dǎo)率一定，壓電阻尼材料將具有很強(qiáng)的頻率依賴(lài)性，不適宜制作寬頻的阻尼材料。另外，導(dǎo)電填料與壓電陶瓷粉之間是通過(guò)機(jī)械共混的方式結(jié)合在一起，這種方式會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電填料和壓電陶瓷粉各自之間大量的聚集，不能充分發(fā)揮每一個(gè)壓電陶瓷粉的能量轉(zhuǎn)換作用，使其能量轉(zhuǎn)換效率較弱，阻尼性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料及制備方法，以及以聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料為導(dǎo)電通道的壓電阻尼材料及制備方法。為了實(shí)現(xiàn)所述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種聚砒硌為導(dǎo)電通道的壓電阻尼材料，所述壓電阻尼材料的的組分按重量份為：橡膠100份，促進(jìn)劑1～5份，硫磺1～5份，防老劑1～3份，云母粉50～200份，環(huán)氧樹(shù)脂10～100份，聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料100～1000份；其中所述聚砒硌/壓電陶瓷復(fù)合材料的的組分按重量份為：壓電陶瓷粉100份，砒硌單體30～60份，引發(fā)劑15～30份；所述壓電陶瓷粉是鈮鎂鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷、鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷或改性鈮鎂鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷中的一種。本發(fā)明所述的橡膠為丁腈橡膠、天然橡膠、氯磺化聚乙烯、聚氨酯橡膠中的一種。本發(fā)明所述促進(jìn)劑為二硫化二苯并噻唑DM、二苯胍D和四甲基二硫代秋蘭姆TMTD中的一種或兩種。本發(fā)明所述的防老劑為防老劑4010NA、防老劑AW、防老劑D中的一種。本發(fā)明所述云母粉為80目、200目和325目中的一種或兩種。本發(fā)明所述環(huán)氧樹(shù)脂為E-51、E-44中的一種或兩種。本發(fā)明所述壓電陶瓷粉的粒徑為1-10um。一種聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料的制備方法，使用化學(xué)氧化原位聚合法，包括以下步驟：（1）配制溶液：首先向三口燒瓶中加入壓電陶瓷粉，然后將三口燒瓶固定在帶攪拌裝置的鐵架臺(tái)上，將燒瓶約四分之三部分浸入到70℃～80℃的恒溫水浴中，開(kāi)啟攪拌器，再向三口瓶中加入蒸餾水，將粘在燒瓶壁上的物料沖入三口瓶底部，使其和蒸餾水混合。水浴70℃～80℃恒溫10～20min后，在攪拌狀態(tài)下，先將砒硌逐漸加入到三口瓶中，再將鹽酸逐漸加入到三口瓶中，攪拌得到黑色混合溶液；（2）恒溫反應(yīng)：在強(qiáng)力攪拌下，水浴恒溫反應(yīng)進(jìn)行24~28小時(shí)；（3）后處理：反應(yīng)完成后，關(guān)閉水浴，待反應(yīng)物冷卻后，用真空抽濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，然后用無(wú)水乙醇洗滌，一般洗3~4次，得到黑色粉末，此時(shí)粉末呈濕態(tài)粘結(jié)在一起。將得到的黑色粉末裝入到培養(yǎng)皿中，在自然狀態(tài)下使乙醇逐漸揮發(fā)，根據(jù)環(huán)境溫度一般需要24~48小時(shí)，然后用研缽研磨黑色粉末使其分散開(kāi)，再將材料放入到100℃～110℃的烘箱中干燥2～3小時(shí)。一種聚砒硌為導(dǎo)電通道的壓電阻尼材料，包括以下步驟：（1）坯料的制備：按配方，將橡膠在開(kāi)煉機(jī)上塑煉后，加入聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料、環(huán)氧樹(shù)脂、云母粉、防老劑、促進(jìn)劑、硫磺，混煉均勻；（2）硫化：將坯料在金屬模具中壓力為10～12MPa，溫度為150～160℃，硫化時(shí)間為20～40min條件下，硫化成型成膠料；（3）極化：將導(dǎo)電銀膠攪拌均勻，用毛刷均勻刷涂在硫化成型的膠料兩面，在溫度為100～120℃的干燥箱中干燥2～3h，在室溫環(huán)境中冷卻后，再放入高壓直流油浴裝置中進(jìn)行極化，電場(chǎng)強(qiáng)度為1～3kv/mm，極化20～30min，即可獲得本發(fā)明的壓電阻尼材料。由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明制備的以聚砒硌為導(dǎo)電通道的壓電阻尼材料最大損耗因子（tanδmax）≥0.7，有效阻尼溫度范圍（ΔT0.7）≥40℃，在溫度30℃、頻率范圍1Hz～1000Hz損耗因子（tanα）≥0.5，在頻率范圍1Hz～1000Hz損耗因子（tanα）≥0.3的溫度范圍為20℃～100℃。具體實(shí)施方式通過(guò)下面的實(shí)施例可以詳細(xì)的解釋本發(fā)明，公開(kāi)本發(fā)明的目的旨在保護(hù)本發(fā)明范圍內(nèi)的一切技術(shù)改進(jìn)。實(shí)施例1：聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料組成及質(zhì)量份數(shù)為鈮鎂鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷100份，砒硌單體30份，鹽酸15份。首先向三口燒瓶中加入鈮鎂鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷粉，然后將三口燒瓶固定在帶攪拌裝置的鐵架臺(tái)上，將燒瓶約四分之三部分浸入到80℃的恒溫水浴中，開(kāi)啟攪拌器，再向三口瓶中加入蒸餾水，將粘在燒瓶壁上的物料沖入三口瓶底部，使其和蒸餾水混合。水浴80℃恒溫10min后，在攪拌狀態(tài)下，先將砒硌逐漸加入到三口瓶中，再將鹽酸逐漸加入到三口瓶中，在強(qiáng)力攪拌下，水浴恒溫反應(yīng)進(jìn)行24小時(shí)。反應(yīng)完成后，關(guān)閉水浴，待反應(yīng)物冷卻后，用真空抽濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，然后用無(wú)水乙醇洗滌，洗4次，將得到的黑色粉末裝入到培養(yǎng)皿中，在自然狀態(tài)下使乙醇逐漸揮發(fā)，24小時(shí)后用研缽研磨黑色粉末使其分散開(kāi)，再將材料放入到100℃的烘箱中干燥3小時(shí)，完成聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料的制備。壓電阻尼材料組成成份和質(zhì)量份數(shù)為：氯磺化聚乙烯100份，促進(jìn)劑二硫化二苯并噻DM1份，硫磺1份，防老劑4010NA1份，云母粉80目50份，環(huán)氧樹(shù)脂E-5110份，聚砒硌/壓電陶瓷粉100份。在開(kāi)煉機(jī)上將氯磺化聚乙烯塑煉，加入防老劑、云母粉、聚砒硌/壓電陶瓷粉、環(huán)氧樹(shù)脂、促進(jìn)劑、硫磺，混煉均勻，在平板硫化機(jī)上硫化成型，壓力12MPa，溫度160℃，硫化時(shí)間40min。將導(dǎo)電銀膠攪拌均勻，用毛刷均勻刷涂在硫化成型的膠料兩面，在溫度為100℃的干燥箱中干燥3h，在室溫環(huán)境中冷卻后，再放入高壓直流油浴裝置中進(jìn)行極化，電場(chǎng)強(qiáng)度為1kv/mm，極化30min，完成壓電阻尼材料的制備。實(shí)施例2：聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料組成及質(zhì)量份數(shù)為改性鈮鎂鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷100份，砒硌單體45份，鹽酸25份。首先向三口燒瓶中加入改性鈮鎂鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷粉，然后將三口燒瓶固定在帶攪拌裝置的鐵架臺(tái)上，將燒瓶約四分之三部分浸入到70℃的恒溫水浴中，開(kāi)啟攪拌器，再向三口瓶中加入蒸餾水，將粘在燒瓶壁上的物料沖入三口瓶底部，使其和蒸餾水混合。水浴70℃恒溫20min后，在攪拌狀態(tài)下，先將砒硌逐漸加入到三口瓶中，再將鹽酸逐漸加入到三口瓶中，在強(qiáng)力攪拌下，水浴恒溫反應(yīng)進(jìn)行28小時(shí)。反應(yīng)完成后，關(guān)閉水浴，待反應(yīng)物冷卻后，用真空抽濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，然后用無(wú)水乙醇洗滌，洗3次，將得到的黑色粉末裝入到培養(yǎng)皿中，在自然狀態(tài)下使乙醇逐漸揮發(fā)，28小時(shí)后用研缽研磨黑色粉末使其分散開(kāi)，再將材料放入到110℃的烘箱中干燥2小時(shí)，完成聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料的制備。壓電阻尼材料組成成份和質(zhì)量份數(shù)為：丁腈橡膠100份，促進(jìn)劑D3份，硫磺3份，防老劑AW2份，云母粉200目150份，E-4450份，聚砒硌/壓電陶瓷粉500份。在開(kāi)煉機(jī)上將丁腈橡膠塑煉，加入防老劑、云母粉、聚砒硌/壓電陶瓷粉、環(huán)氧樹(shù)脂、促進(jìn)劑、硫磺，混煉均勻，在平板硫化機(jī)上硫化成型，壓力10MPa，溫度150℃，硫化時(shí)間20min。將導(dǎo)電銀膠攪拌均勻，用毛刷均勻刷涂在硫化成型的膠料兩面，在溫度為120℃的干燥箱中干燥2h，在室溫環(huán)境中冷卻后，再放入高壓直流油浴裝置中進(jìn)行極化，電場(chǎng)強(qiáng)度為3kv/mm，極化20min，完成壓電阻尼材料的制備。實(shí)施例3：聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料組成及質(zhì)量份數(shù)為鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷100份，砒硌單體60份，鹽酸30份。首先向三口燒瓶中加入鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷，然后將三口燒瓶固定在帶攪拌裝置的鐵架臺(tái)上，將燒瓶約四分之三部分浸入到75℃的恒溫水浴中，開(kāi)啟攪拌器，再向三口瓶中加入蒸餾水，將粘在燒瓶壁上的物料沖入三口瓶底部，使其和蒸餾水混合。水浴75℃恒溫15min后，在攪拌狀態(tài)下，先將砒硌逐漸加入到三口瓶中，再將鹽酸逐漸加入到三口瓶中，在強(qiáng)力攪拌下，水浴恒溫反應(yīng)進(jìn)行26小時(shí)。反應(yīng)完成后，關(guān)閉水浴，待反應(yīng)物冷卻后，用真空抽濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，然后用無(wú)水乙醇洗滌，洗4次，將得到的黑色粉末裝入到培養(yǎng)皿中，在自然狀態(tài)下使乙醇逐漸揮發(fā)，26小時(shí)后用研缽研磨黑色粉末使其分散開(kāi)，再將材料放入到105℃的烘箱中干燥2.5小時(shí)，完成聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料的制備。壓電阻尼材料組成成份和質(zhì)量份數(shù)為：聚氨酯橡膠100份，促進(jìn)劑TMTD5份，硫磺5份，防老劑D3份，云母粉325目200份，E-4450份，E-5150份，聚砒硌/壓電陶瓷粉1000份。在開(kāi)煉機(jī)上將聚氨酯橡膠塑煉，加入防老劑、云母粉、聚砒硌/壓電陶瓷粉、環(huán)氧樹(shù)脂、促進(jìn)劑、硫磺，混煉均勻，在平板硫化機(jī)上硫化成型，壓力11MPa，溫度155℃，硫化時(shí)間30min。將導(dǎo)電銀膠攪拌均勻，用毛刷均勻刷涂在硫化成型的膠料兩面，在溫度為110℃的干燥箱中干燥2.5h，在室溫環(huán)境中冷卻后，再放入高壓直流油浴裝置中進(jìn)行極化，電場(chǎng)強(qiáng)度為2kv/mm，極化25min，完成壓電阻尼材料的制備。實(shí)施例4：聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料組成及質(zhì)量份數(shù)為鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷100份，砒硌單體60份，氯化鐵溶液30份。首先向三口燒瓶中加入鋯鈦酸鉛型壓電陶瓷，然后將三口燒瓶固定在帶攪拌裝置的鐵架臺(tái)上，將燒瓶約四分之三部分浸入到80℃的恒溫水浴中，開(kāi)啟攪拌器，再向三口瓶中加入蒸餾水，將粘在燒瓶壁上的物料沖入三口瓶底部，使其和蒸餾水混合。水浴80℃恒溫20min后，在攪拌狀態(tài)下，先將砒硌逐漸加入到三口瓶中，再將鹽酸逐漸加入到三口瓶中，在強(qiáng)力攪拌下，水浴恒溫反應(yīng)進(jìn)行24小時(shí)。反應(yīng)完成后，關(guān)閉水浴，待反應(yīng)物冷卻后，用真空抽濾裝置進(jìn)行過(guò)濾，然后用無(wú)水乙醇洗滌，洗4次，將得到的黑色粉末裝入到培養(yǎng)皿中，在自然狀態(tài)下使乙醇逐漸揮發(fā)，24小時(shí)后用研缽研磨黑色粉末使其分散開(kāi)，再將材料放入到120℃的烘箱中干燥2小時(shí)，完成聚砒硌/壓電陶瓷粉復(fù)合材料的制備。壓電阻尼材料組成成份和質(zhì)量份數(shù)為：天然橡膠橡膠100份，促進(jìn)劑DM2份，促進(jìn)劑D1份，硫磺5份，防老劑D3份，云母粉200目100份，云母粉325目500份，E-4450份，E-5150份，聚砒硌/壓電陶瓷粉1000份。在開(kāi)煉機(jī)上將天然橡膠塑煉，加入防老劑、云母粉、聚砒硌/壓電陶瓷粉、環(huán)氧樹(shù)脂、促進(jìn)劑、硫磺，混煉均勻，在平板硫化機(jī)上硫化成型，壓力10MPa，溫度150℃，硫化時(shí)間20min。將導(dǎo)電銀膠攪拌均勻，用毛刷均勻刷涂在硫化成型的膠料兩面，在溫度為110℃的干燥箱中干燥2h，在室溫環(huán)境中冷卻后，再放入高壓直流油浴裝置中進(jìn)行極化，電場(chǎng)強(qiáng)度為3kv/mm，極化30min，完成壓電阻尼材料的制備。實(shí)施例1～4配方性能測(cè)試結(jié)果如表1所示。表1實(shí)施例1～4配方性能測(cè)試結(jié)果本發(fā)明未詳述部分為現(xiàn)有技術(shù)。