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%；所述增強體材料為無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和噪聲，且其制備工藝簡單可行，能夠滿足實際工程應(yīng)用。
【專利說明】
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，降低振動噪聲水平的作用。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，尚無超過200°C且損耗因子較高的粘彈性阻尼材料的相關(guān)報道。有關(guān)高溫粘彈性阻尼材料的報道大多采用耐高溫的有機硅橡膠材料為基體材料，然而有機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技術(shù)難點，國內(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和噪聲，且其制備工藝簡單可行，能夠滿足實際工程應(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%;所述增強體材料為無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)嚢瑁故┗蛱技{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、與增強體材料復(fù)合
將增強體材料無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)浸液與增強體材料充分浸潤；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強體材料充分浸潤，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和噪聲的作用。且制備工藝簡單可行，能夠滿足實際工程應(yīng)用。
【附圖說明】
[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)明實施例1高溫阻尼性能測試結(jié)果；
圖3為本發(fā)明實施例2高溫阻尼性能測試結(jié)果。
【具體實施方式】
[0016]為使本發(fā)明的內(nèi)容更明顯易懂，以下結(jié)合具體實施例，對本發(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%;所述增強體材料為1-5層無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、與增強體材料復(fù)合
將增強體材料無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)浸液與增強體材料充分浸潤；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強體材料充分浸潤，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測試咔唑基高分子樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，測試結(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%;所述增強體材料為2層無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)嚢瑁故┰谌芤褐芯鶆蚍稚?，得到預(yù)浸液，備用；
步驟二、與增強體材料復(fù)合
將增強體材料無堿玻璃纖維布鋪設(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)浸液與增強體材料充分浸潤；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強體材料充分浸潤，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]對本實施例得到的高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料進(jìn)行性能測試，結(jié)果如圖2所示。
[0024]實施例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%;所述增強體材料為5層無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、與增強體材料復(fù)合
將增強體材料無堿玻璃纖維布鋪設(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)浸液與增強體材料充分浸潤；
步驟三、去除溶劑
待預(yù)浸液與增強體材料充分浸潤，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]對本實施例得到的高溫高阻尼的高分子復(fù)合材料進(jìn)行性能測試，結(jié)果如圖3所示。
【主權(quán)項】
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%;所述增強體材料為無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、與增強體材料復(fù)合 將增強體材料無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)浸液與增強體材料充分浸潤； 步驟三、去除溶劑 待預(yù)浸液與增強體材料充分浸潤，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】C08K7/24GK106084867SQ201610401746
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】王雯霏, 林新志, 楊寧, 馬玉亮
【申請人】中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所