柔性压电导电阻尼复合材料的制备及性能探讨

论文摘要

压电导电阻尼复合材料是由压电和导电材料与压电聚合物基体共混制备而成,在极化后具有一定的压电性能和减振降噪的效果,常用在机械和基建领域,对振动进行主动控制以及降低噪音。本课题采用0-3复合方法,分别采用湿法聚氨酯树脂为压电聚合物基体材料,适量偶联剂改性过的压电陶瓷粉体和导电石墨粉体为压电相和导电相,制备了一种新型压电导电阻尼复合材料:柔性压电导电阻尼复合材料,并尝试了初步的应用实例。该种材料较好的弥补了传统压电材料成型温度较高,制备特殊形状困难,使用温域较窄和柔韧性较差等缺点,但仍然存在0-3复合导致的复合材料压电特性和强度均不如传统片材的缺点。实验首先通过改变压电陶瓷粉体的含量研究其与压电导电阻尼复合材料压电阻尼性能和基本物理性能的关系;随后选择合适的压电陶瓷粉体含量为定值,通过改变导电石墨粉体的含量,研究其对压电导电阻尼复合材料压电阻尼性能和基本物理性能的影响;接着选择适当的压电陶瓷和导电石墨粉体为定值,通过改变改性偶联剂的量,研究其对压电导电阻尼复合材料力学性能的影响和其对无机粉体的改性效果;最后分别用模仿干法合成革的制备工艺,先制备干法聚氨酯膜,后在其表面涂湿法聚氨酯涂层的方式和模仿湿法合成革的制备工艺,在织物表面涂湿法聚氨酯涂层的方式制备了压电导电阻尼复合材料的初步应用产品,基本理论均是用另外一种不影响复合材料整体性能且具有较好力学性能的柔性载体和压电导电阻尼复合材料粘合成整体以提高其性能。实验过程通过对压电导电阻尼复合材料进行基本力学性能测试、透湿性能测试、红外光谱仪扫描测试、透射电子显微镜测试、压电性能测试、DMA动态力学测试等过程,研究压电相、导电相和偶联剂对复合材料的基本力学性能,透湿性能,大分子结构,微观形貌,压电性能、阻尼性能等特性的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 压电导电阻尼复合材料原理
• 1.1.1 压电效应
• 1.1.2 压电导电阻尼原理
• 1.1.3 极化原理
• 1.1.4 偶联剂改性原理
• 1.2 压电导电阻尼复合材料的结构
• 1.2.1 聚合物基体材料
• 1.2.2 压电填充材料
• 1.2.3 导电填充材料
• 1.3 压电导电阻尼复合材料压电阻尼性能表征
• 33)'>1.3.1 压电常数(d₃₃)
• 1.3.2 阻尼因子（tanδ）
• 1.3.3 储能模量（E′）
• 1.4 压电导电阻尼复合材料国内外发展
• 1.5 研究本课题的目的和意义
• 2 压电相对压电导电阻尼复合材料性能的影响
• 2.1 实验器材
• 2.1.1 聚氨酯
• 2.1.2 压电陶瓷粉体
• 2.1.3 导电石墨粉体
• 2.1.4 硅烷偶联剂
• 2.1.5 DMF 溶剂
• 2.1.6 其他器材
• 2.2 实验步骤
• 2.3 数据分析
• 2.3.1 不同量压电陶瓷粉体复合材料厚度测试
• 2.3.2 不同量压电陶瓷粉体复合材料力学性能测试
• 2.3.3 不同量压电陶瓷粉体复合材料透湿性能测试
• 2.3.4 不同量压电陶瓷粉体复合材料压电性能测试
• 2.3.5 不同量压电陶瓷粉体复合材料阻尼性能测试
• 2.4 本章小结
• 3 导电相对压电导电阻尼复合材料性能的影响
• 3.1 实验器材
• 3.2 实验步骤
• 3.3 数据分析
• 3.3.1 不同量导电石墨粉体复合材料厚度测试
• 3.3.2 不同量导电石墨粉体复合材料力学性能测试
• 3.3.3 不同量导电石墨粉体复合材料透湿性能测试
• 3.3.4 不同量导电石墨粉体复合材料压电性能测试
• 3.3.5 不同量导电石墨粉体复合材料阻尼性能测试
• 3.4 本章小结
• 4 改性偶联剂对压电导电阻尼复合材料性能的影响
• 4.1 实验器材
• 4.2 实验步骤
• 4.3 数据分析
• 4.3.1 不同量偶联剂改性复合材料厚度测试
• 4.3.2 不同量偶联剂改性复合材料力学性能测试
• 4.3.3 不同量偶联剂改性复合材料透湿性能测试
• 4.3.4 不同量偶联剂改性复合材料红外测试
• 4.3.5 不同量偶联剂改性复合材料微观形貌测试
• 4.4 本章小结
• 5 柔性压电导电阻尼复合材料的初步应用
• 5.1 聚氨酯干法膜增强的压电导电阻尼复合材料
• 5.1.1 实验器材
• 5.1.2 实验步骤
• 5.1.3 数据分析
• 5.2 白色平纹棉织物增强的压电导电阻尼复合材料
• 5.2.1 实验器材
• 5.2.2 实验步骤
• 5.2.3 数据分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录