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聚氨酯基互穿聚合物网络阻尼材料的研究

2020-12-02阅读(194)

聚氨酯基互穿聚合物网络阻尼材料的研究

论文摘要

本论文根据互穿聚合物网络(IPN)材料的阻尼机理,基于分子设计的思想,制备高阻尼性能的聚氨酯/乙烯基酯树脂(PU/VER )IPN阻尼材料;同时采用不同的方法对VER中环氧丙烯酸酯(AAEP)树脂进行封闭仲羟基改性处理,制备网络间无化学交联的PU/改性VER IPN阻尼材料。采用红外光谱(IR)方法研究了封羟基试剂、反应温度、投料比、后处理条件对AAEP中仲羟基的封闭效果,确定了最佳的工艺条件。对改性前后IPN材料的阻尼性能和力学性能进行测试,结果表明:由于改性VER中AAEP的仲羟基被封闭,PU和VER两网络间不存在化学交联,使IPN材料的拉伸强度比改性前降低,而断裂伸长率增加,拓宽了IPN的有效阻尼温域,提高了IPN材料的阻尼性能。为进一步提高材料的阻尼性能,论文将PU/VER IPN分别与钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(PZT)两种压电陶瓷复合制备BT/ IPN和PZT/IPN复合阻尼材料,确定了压电陶瓷/IPN复合材料的极化工艺,证实极化工艺使压电复合材料的阻尼性能提高。扫描电镜(SEM)对压电复合材料的微观结构观察表明,压电陶瓷微粒在IPN基质中分散较为均匀,孔洞和缺陷较少。论文考察了压电陶瓷种类和含量对压电复合材料的力学性能、阻尼性能、相对介电常数和压电常数的影响。结果表明:一般随着压电陶瓷含量的增加,压电复合材料的阻尼性能提高,拉伸强度和断裂伸长率下降,弹性模量提高,相对介电常数和压电常数d33增大,综合考虑压电陶瓷的质量百分含量为75%为宜。尽管BT/ IPN复合材料中局部区域BT压电陶瓷粉有团聚现象,但BT压电陶瓷的粒径明显小于PZT,使得BT/IPN复合材料的阻尼性能、力学性能、相对介电常数和压电常数均优于PZT/IPN复合材料。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究目的与意义
  • 1.2 互穿聚合物网络阻尼材料研究现状
  • 1.2.1 IPN 的特点及分类
  • 1.2.2 IPN 的合成原则
  • 1.2.3 影响IPN 阻尼性能的因素
  • 1.2.4 物理缠结型IPN 阻尼材料发展现状
  • 1.2.5 交联型IPN 阻尼材料研究现状
  • 1.3 压电复合阻尼材料的研究现状
  • 1.3.1 材料的压电机理
  • 1.3.2 常用的压电陶瓷种类
  • 1.3.3 基体相的选择
  • 1.3.4 聚合物基压电复合阻尼材料的研究现状
  • 1.4 研究的内容
  • 1.5 本章小结
  • 第2章 实验部分
  • 2.1 实验试剂及仪器
  • 2.1.1 实验试剂
  • 2.1.2 实验仪器
  • 2.2 PU/VER IPN 阻尼材料的制备
  • 2.2.1 设计思想
  • 2.2.2 PU 网络的制备及表征
  • 2.2.3 VER 网络的制备
  • 2.2.4 PU/VER IPN 阻尼材料的制备
  • 2.3 PU/改性VER IPN 阻尼材料的制备
  • 2.3.1 设计思想
  • 2.3.2 AAEP 的改性
  • 2.3.3 PU/改性VER IPN 阻尼材料的制备
  • 2.4 压电陶瓷/IPN 复合阻尼材料的制备
  • 2.4.1 设计思想
  • 2.4.2 压电陶瓷的预处理
  • 2.4.3 复合工艺的确定
  • 2.4.4 压电复合材料的极化
  • 2.5 性能测试
  • 第3章 PU/VER IPN 及PU/改性VER IPN 的结果讨论
  • 3.1 PU/VER IPN 的阻尼性能
  • 3.2 PU/改性VER IPN 的结果与讨论
  • 3.2.1 VER 的改性效果
  • 3.2.2 PU/改性VER IPN 的阻尼性能
  • 3.2.3 PU/改性VER IPN 的力学性能
  • 3.3 本章小结
  • 第4章 压电陶瓷/IPN 复合材料的结果讨论
  • 4.1 极化工艺的确定
  • 4.1.1 极化前后的对比
  • 4.1.2 极化温度的确定
  • 4.1.3 极化强度的确定
  • 4.1.4 极化时间的确定
  • 4.2 PZT/IPN 复合材料的结果讨论
  • 4.2.1 PZT/IPN 复合材料的阻尼性能
  • 4.2.2 PZT/IPN 复合材料的力学性能
  • 4.2.3 PZT/IPN 复合材料的相对介电常数
  • 4.2.4 PZT/IPN 复合材料的压电常数
  • 4.2.5 PZT/IPN 复合材料的微观形貌
  • 4.3 BT 压电复合材料的结果讨论
  • 4.3.1 钛酸钡压电陶瓷的XRD 表征
  • 4.3.2 BT/IPN 复合材料的阻尼性能
  • 4.3.3 BT/IPN 复合材料的力学性能
  • 4.3.4 BT/IPN 复合材料的相对介电常数
  • 4.3.5 BT/IPN 复合材料的压电常数
  • 4.3.6 BT/IPN 复合材料的微观形貌
  • 4.4 BT/IPN 复合材料与PZT/IPN 复合材料的性能比较
  • 4.4.1 阻尼性能比较
  • 4.4.2 力学性能比较
  • 4.4.3 相对介电常数比较
  • 4.4.4 压电常数比较
  • 4.4.5 微观形貌比较
  • 4.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

    • 相关论文文献

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