聚氨酯基压电阻尼复合材料阻尼性能的研究.pdf

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1、研究·开发弹性体C，H20IN12A—02—E2L5A，2S2T(O1)M：3E5R~IC37S聚氨酯基压电阻尼复合材料阻尼性能的研究*张一飞，文庆珍，朱金华一，余超，程清(海军工程大学化学与材料系，湖北武汉430033)摘要：用绝缘电阻测试仪研究了以聚氨酯(PPG2000)为基体材料，锆钛酸铅(PZT)为压电填料，导电炭黑(CB)为导电填料的压电复合阻尼材料的导电性能。以渗流理论分析了对于PPG2000导电炭黑的渗流阈值，以及PZT的加入对导电炭黑渗流阈值的影响。采用动态力学性能分析(DMA)技术对聚氨酯压电陶瓷

2、复合阻尼材料的阻尼性能进行研究，分析了导电性能对其阻尼性能的影响。关键词：聚氨酯；导电炭黑；锆钛酸铅；导电性；渗流阈值；阻尼性能中图分类号：TQ323文献标识码：A文章编号：1005—3174(2012)01—0035—03以高分子材料为基体制作的阻尼材料减振降导电性能会随着CB填充量的增加而增加，在CB噪效果较好，研制工艺比较成熟，因此应用最为广填充量质量分数为0．45％～0．51时，其电导率泛_】]。但其阻尼机理基于粘弹阻尼，阻尼性能强会有近1O次方的增大。梁瑞林等_4]研究了烈依赖于材料的玻璃化温度，从而随环

3、境温度、振PZT／氯化丁基橡胶复合体系tan随PZT含量、动频率等外部因素变化较大，阻尼性能的稳定性颗粒度的变化情况。研究发现tan与PZT含量难以控制。鉴于对阻尼材料功能结构一体化及对的变化曲线与抛物线相类似，当PZT质量分数为各种复杂环境(环境温度变化较大、振动频率复杂0．72～108时，tan最大值为1．3；PZT颗粒等)的适应能力的要求，人们开发了智能阻尼材度为1～3m时，提高阻尼性能作用最好。料。其中最典型的一种就是压电阻尼复合材料。以高分子材料为基体，添加压电陶瓷和导电目前人们在压电复合材料的研究领域中

4、，主要工填料为压电相和导电相制作的阻尼复合材料不仅作还是放在了压电陶瓷填料的种类及用量、导电可以通过高分子的粘弹性损耗振动能，同时，压电填料的种类及用量对阻尼性能的影响方面。陶瓷也会将一部分振动能转化为电能然后通过材Sumita等_2]在聚偏氟乙烯(PVDF)中分别加入锆料内部的微电流将其最后转化为热能损耗掉。但钛酸铅镧(PLZT)和锆钛酸铅(PZT)，相同条件下是，如果由压电陶瓷产生的电能不能顺利通过导PLZT体系的阻尼减振性能优于PZT体系，由此电相形成的导电网络消耗掉，就会产生逆压电效得出使用高压性能的压电陶

5、瓷可使复合体系具有应再次转化为振动能l6]。因此，要使压电效应产较高的压电性能，有利于复合体系的阻尼性能提生较好的阻尼效果则需要通过向高分子材料中加高。此外，陶瓷的退火及表面处理和粒径对其压入导电相，使其导电性能得到改善。本文选取了电性能也有较大影响。M．Horid等l3制备了CB为导电填料，PZT为压电填料，聚氨酯预聚物PZT、导电炭黑(CB)及环氧树脂(EP)组成的压电(PPG2000)为基体，用二步法制备了聚氨~／CB／复合材料。实验结果表明，EP／CB／PZT体系的PZT压电复合材料，研究了CB和PZT的用

6、量对收稿日期：2011—09—31压电复合材料导电性能的影响规律，并确定了最作者简介：张一飞(1987一)，男，山东日照人，硕士研究生，主要从事高分子材料研究工作。佳配方。采用动态力学性能分析(DMA)技术研*基金项目：总装维改项目；总装预研基金项目。**通讯联系人究了材料的阻尼性能。·36-弹性体第22卷从图1可以看出随着CB添加量的增加，复1实验部分合体系的电阻率呈下降趋势。并且在体系中添加1．1主要原料少量的CB时体系的电阻率迅速减小，CB含量越PPG2000：NCO质量分数为5．O，麻城降大，电阻率越小。当

7、CB添加质量分数从0～噪材料厂生产；3，3'-二氯一4，4'-二氨基二苯基甲4变化时，复合体系的电阻率从3．2×1OnQ·烷(MOCA)：苏州市湘园精细化工有限公司；CB：m减小至6．3×1OQ·m。而当CB的添加质量湖北兴银河化工有限公司；PZT：淄博宇海有限公分数在39／6～7之间变化时，复合材料的电阻率司；消泡剂：上海德谦化学有限公司；邻苯二酸二保持基本不变。丁酯：天津凯通化学试剂有限公司。1．2实验设备绝缘电阻测试仪：YD268，常州市扬子电子有限公司；动态热机械分析仪：DMTAIV，美国流变科学仪器公司；

8、电热恒温鼓风干燥箱：DHG9145A，上海一恒科技有限公司。1．3试样的制备称取一定质量的CB、PPG2000、PZT，置于容器中，常温下搅拌10min，然后将搅拌过的混合物用三辊机混合2遍。在三辊机处理过的混合物中加入定量的固化剂(MOCA与邻苯二酸二丁酯的图1复合体系电阻率(RS)随cB含量变化的曲线等质量溶液)，然后加入2～3滴消泡剂，常温下搅2．2P