多元雜化抗阻尼復(fù)合材料及制作方法
【專(zhuān)利摘要】多元雜化抗阻尼復(fù)合材料及制作方法，涉及工程用材料制備，按照復(fù)合材料厚度由上至下的方向，多元雜化材料的組份采用梯度變化，其中，基體材料采用氯化聚乙烯CPE，多元雜化體為ZKF((2?羥基?3?環(huán)己基?5甲基)?苯環(huán))、EBP(2，2?甲撐雙?(4?乙基?6?叔丁基苯酚))和PC(聚碳酸酯)的混合物，其中，基體材料CPE與多元雜化體混合的質(zhì)量百分比為50～60：50～40，多元雜化體各組份的質(zhì)量百分比為ZKF:EBP:PC＝60～80:30～15:10～5，通過(guò)選取ZKF和EBP，容合了雜化體中極性基體與多功能有機(jī)小分子之間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)的“斷裂?重建”的可逆性，具有多重能量耗散機(jī)理，因此具有優(yōu)異的減振、消音功能；復(fù)合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并產(chǎn)生協(xié)同作用，從而達(dá)到調(diào)整雜化體材料振動(dòng)吸收峰的位置，使材料在不同的使用溫度下達(dá)到滿意的減振效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
多元雜化抗阻尼復(fù)合材料及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及工程用材料制備，具體的說(shuō)是多元雜化抗阻尼復(fù)合材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高聚物阻尼材料是基于高聚物的粘彈性，即在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi)，由分子鏈運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生的內(nèi)摩擦，將外場(chǎng)作用的機(jī)械能或聲能部分地轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苌⒁?，而具有減振降噪作用 的功能材料，被廣泛地用于航天事業(yè)、交通運(yùn)輸、機(jī)械設(shè)備、建筑以及日常生活等領(lǐng)域。通常 阻尼材料的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一是玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)域內(nèi)損耗峰(tanS)的高低。而單一的高聚物往往 由于阻尼損耗峰不夠高，需要進(jìn)行改性處理。
[0003] 但在極性高聚物與有機(jī)小分子相容體系中（如CPE與有機(jī)小分子ZKF)，由于抗增塑 作用(通常，增塑劑加入到基體材料中，損耗峰的高度下降，損耗峰的位置向低溫區(qū)域偏移， 稱(chēng)作增塑作用;反之稱(chēng)作抗增塑作用。）的存在，隨著有機(jī)小分子質(zhì)量百分比的增加，損耗峰 的高度顯著增加，同時(shí)損耗峰對(duì)應(yīng)的溫度(玻璃化溫度)也向高溫方向移動(dòng)，如當(dāng)ZKF的質(zhì)量 百分比達(dá)到40wt %時(shí)，對(duì)應(yīng)損耗峰的溫度在40°C，而彈性體CPE的損耗峰在-9°C左右。由于 損耗峰向高溫方向移動(dòng)，從而使雜化體阻尼材料的實(shí)際應(yīng)用受到了一定程度的限制，因此 有必要進(jìn)一步研究新的減振機(jī)理，研制出損耗峰溫度可控的雜化體減振復(fù)合材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明意在提供一種多元雜化抗阻尼復(fù)合材料及制作方法，該材料具有較寬有效 阻尼溫域，損耗峰溫度可控，且耐熱性和抗沖擊性良好。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：多元雜化抗阻尼復(fù)合材料，其特征 是，按照復(fù)合材料厚度由上至下的方向，多元雜化材料的組份采用梯度變化，其中，基體材 料采用氯化聚乙烯CPE，多元雜化體為ZKF((2-羥基-3-環(huán)己基-5甲基)-苯環(huán)）、EBP(2,2-甲 撐雙-(4-乙基-6-叔丁基苯酚））和PC(聚碳酸酯）的混合物，其中，基體材料CPE與多元雜化 體混合的質(zhì)量百分比為50~60:50~40，多元雜化體各組份的質(zhì)量百分比為ZKF: EBP: PC = 60 ~80:30 ~15:10 ~5〇
[0006] 進(jìn)一步的，所述多元雜化抗阻尼復(fù)合材料為兩層，第一層為CPE，第二層為多元雜 化材料，其中，第一層CPE與第二層多元雜化材料的體積百分比為60:40,多元雜化材料各組 分的質(zhì)量百分比為ZKF :EBP:PC = 80:15:5,復(fù)合材料的厚度為2mm。
[0007] 進(jìn)一步的，所述多元雜化抗阻尼復(fù)合材料為三層，第一層為CPE，第二層和第三層 為多元雜化材料，其中，第一層CPE與第二層和第三層多元雜化材料的體積百分比為60:30: 10，第二層多元雜化材料各組分的質(zhì)量百分比為ZKF: EBP: PC = 70:25:5，第三層多元雜化材 料各組分的質(zhì)量百分比為ZKF: EBP: PC = 60:30:10，復(fù)合材料的厚度為2mm。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料中其tan5>0.3、0.4以及0.5的溫度范 圍分別達(dá)到了 80 °C、65 °C和55 °C。
[0009] -種多元雜化抗阻尼復(fù)合材料制作方法，包括以下步驟：
[0010] 1)PC(聚碳酸酯）的制備，將聚碳酸酯加熱到150-160°c得到呈熔融態(tài)的聚碳酸酯， 備用；
[0011] 2)按比例取CPE粉體加入到步驟1)所得熔融態(tài)的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻 到室溫得到復(fù)合體，然后將復(fù)合體放入-160Γ液氮池中的液氮上部空間，保溫15分鐘，取出 后碎化和研磨得到粉體，備用；
[0012] 3)將步驟2)得到的粉體加入到輥筒中混煉5分鐘，然后加入ZKF用切刀混合，混煉 15分鐘，混煉均勻后，再加入EBP同樣用切刀混合，混煉10分鐘，在室溫下冷卻混煉料，剪碎 制成多元雜化材料，混合過(guò)程中根據(jù)整體需要按質(zhì)量比取各組分，即可形成配比不同的多 元雜化材料；
[0013] 4)按質(zhì)量比取CPE和步驟3)制成的多元雜化材料，先將CPE鋪在模子內(nèi)腔中，夾緊 后送入硫化機(jī)在170°C下加熱5分鐘，然后在5MPa的壓力下加壓10分鐘，使多元雜化材料充 滿模子內(nèi)腔，反復(fù)加壓兩到三次，排出氣體后，用lOMPa的壓力加壓保形5分鐘，得到兩層厚 的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料；
[0014] 5)將步驟4)的模子根據(jù)厚度要求換成加厚的，在已形成的混煉料上再鋪一層多元 化材料，然后再放入硫化機(jī)進(jìn)行加壓保壓即可得到三層厚的多元化抗阻尼復(fù)合材料。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是:通過(guò)選取ZKF和EBP，容合了雜化體中極性基體與多功能有 機(jī)小分子之間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)的"斷裂一重建"的可逆性，具有多重能量耗散機(jī)理，因此具有 優(yōu)異的減振、消音功能;聚碳酸酯無(wú)色透明，耐熱，抗沖擊，在普通使用溫度內(nèi)都有良好的機(jī) 械性能，同時(shí)聚碳酸酯的耐沖擊性能好;復(fù)合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并產(chǎn)生協(xié) 同作用，從而達(dá)到調(diào)整雜化體材料振動(dòng)吸收峰的位置，使材料在不同的使用溫度下達(dá)到滿 意的減振效果。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0017] 實(shí)施例一
[0018] 用兩層雜化體材料來(lái)構(gòu)建多元雜化抗阻尼符合材料，多元雜化體各組分質(zhì)量比采 用CPE: ZKF: EBP: PC = 60:32:6:2，CPE和第一層多元雜化體的體積百分比為60:40，
[0019] 制備多元雜化體：
[0020] 1)PC(聚碳酸酯）的制備，將聚碳酸酯加熱到150-160°c得到呈熔融態(tài)的聚碳酸酯， 備用；
[0021 ] 2)取CPE粉體加入到步驟1)所得熔融態(tài)的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫 得到復(fù)合體，然后將復(fù)合體放入_160°C液氮池中的液氮上部空間，保溫15分鐘，取出后碎化 和研磨得到粉體，備用；
[0022] 3)將步驟2)得到的粉體加入到輥筒中混煉5分鐘，然后加入ZKF用切刀混合，混煉 15分鐘，混煉均勻后，再加入EBP同樣用切刀混合，混煉10分鐘，在室溫下冷卻混煉料，剪碎 制成多元雜化材料；
[0023]制備兩層雜化體材料：
[0024] 4)按體積比取CPE和步驟3)制成的多元雜化材料，先將CPE鋪在模子內(nèi)腔中，夾緊 后送入硫化機(jī)在170°C下加熱5分鐘，然后在5MPa的壓力下加壓10分鐘，使多元雜化材料充 滿模子內(nèi)腔，反復(fù)加壓兩到三次，排出氣體后，用lOMPa的壓力加壓保形5分鐘，得到兩層厚 的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料；
[0025] 實(shí)施例二
[0026] 用三層雜化體材料來(lái)構(gòu)建多元雜化抗阻尼符合材料，多元雜化體各組分質(zhì)量比采 用CPE: ZKF :EBP: PC = 60: 32:6:2，CPE和第一層多元雜化體、第二層多元雜化體的體積百分 比為60:30:10。
[0027] 制備多元雜化體：
[0028] 1)PC(聚碳酸酯）的制備，將聚碳酸酯加熱到150_160°C得到呈熔融態(tài)的聚碳酸酯， 備用；
[0029] 2)取CPE粉體加入到步驟1)所得熔融態(tài)的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫 得到復(fù)合體，然后將復(fù)合體放入_160°C液氮池中的液氮上部空間，保溫15分鐘，取出后碎化 和研磨得到粉體，備用；
[0030] 3)將步驟2)得到的粉體加入到輥筒中混煉5分鐘，然后加入ZKF用切刀混合，混煉 15分鐘，混煉均勻后，再加入EBP同樣用切刀混合，混煉10分鐘，在室溫下冷卻混煉料，剪碎 制成多元雜化材料；
[0031] 制備三層雜化體材料：
[0032] 4)按體積比取CPE和步驟3)制成的多元雜化材料，先將CPE鋪在模子內(nèi)腔中，夾緊 后送入硫化機(jī)在170°C下加熱5分鐘，然后在5MPa的壓力下加壓10分鐘，使多元雜化材料充 滿模子內(nèi)腔，反復(fù)加壓兩到三次，排出氣體后，用lOMPa的壓力加壓保形5分鐘，得到兩層厚 的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料；
[0033] 5)將步驟4)的模子取下，將步驟4)得到的兩層厚的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料放入 三層雜化體材料適用的模子中，在已形成的復(fù)合材料上再鋪一層多元化材料，然后再放入 硫化機(jī)進(jìn)行加壓保壓即可得到三層厚的多元化抗阻尼復(fù)合材料。
[0034] 表一
[0035]
[0036]由表一可知，雜化材料中增加了EBP和PC后，比單純的CPE或者CPE與ZKF混雜時(shí)損 耗峰的位置大幅下降，且損耗峰的值分別達(dá)到了 1.861和1.885,具有較高的阻尼減震性能。
[0037] 表二
[0038]
[0039] 由表二可知，與純的CPE相比，所制備的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料的有效阻尼溫域 被拓寬，tanS >0.3、0.4以及0.5的溫度范圍分別達(dá)到了 80°C、65°C和55°C，因此本復(fù)合材料 不僅具有較高的阻尼性能，而且阻尼溫域也較寬，減震消音效果要大大優(yōu)于純的CPE基體材 料的減震消音效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 多元雜化抗阻尼復(fù)合材料，其特征是，按照復(fù)合材料厚度由上至下的方向，多元雜化 材料的組份采用梯度變化，其中，基體材料采用氯化聚乙烯CPE，多元雜化體為ZKF((2-羥 基-3-環(huán)己基-5甲基)-苯環(huán)）、EBP(2,2-甲撐雙-(4-乙基-6-叔丁基苯酚））和PC(聚碳酸酯） 的混合物，其中，基體材料CPE與多元雜化體混合的質(zhì)量百分比為50~60:50~40，多元雜化 體各組份的質(zhì)量百分比為2狀58?:?0 = 60~80:30~15:10~5。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料，其特征是，所述多元雜化抗阻尼復(fù) 合材料為兩層，第一層為CPE，第二層為多元雜化材料，其中，第一層CPE與第二層多元雜化 材料的體積百分比為60:40，多元雜化材料各組分的質(zhì)量百分比為ZKF: EBP: PC = 80:15:5， 復(fù)合材料的厚度為2mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料，其特征是，所述多元雜化抗阻尼復(fù) 合材料為三層，第一層為CPE，第二層和第三層為多元雜化材料，其中，第一層CPE與第二層 和第三層多元雜化材料的體積百分比為60:30:10，第二層多元雜化材料各組分的質(zhì)量百分 比為ZKF: EBP: PC = 70:25:5，第三層多元雜化材料各組分的質(zhì)量百分比為ZKF: EBP: PC = 60: 30:10，復(fù)合材料的厚度為2mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多元雜化抗阻尼復(fù)合材料，其特征是，所述的多元雜化抗阻尼 復(fù)合材料中其七&1^>0.3、0.4以及0.5的溫度范圍分別達(dá)到了80°(：、65°(：和55°(：。5. -種多元雜化抗阻尼復(fù)合材料制作方法，包括以下步驟： 1. PC(聚碳酸酯）的制備，將聚碳酸酯加熱到150-160°C得到呈熔融態(tài)的聚碳酸酯，備 用； 2) 按比例取CPE粉體加入到步驟1)所得熔融態(tài)的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻到室 溫得到復(fù)合體，然后將復(fù)合體放入-160°C液氮池中的液氮上部空間，保溫15分鐘，取出后碎 化和研磨得到粉體，備用； 3) 將步驟2)得到的粉體加入到輥筒中混煉5分鐘，然后加入ZKF用切刀混合，混煉15分 鐘，混煉均勻后，再加入EBP同樣用切刀混合，混煉10分鐘，在室溫下冷卻混煉料，剪碎制成 多元雜化材料，混合過(guò)程中根據(jù)整體需要按質(zhì)量比取各組分，即可形成配比不同的多元雜 化材料； 4) 按質(zhì)量比取CPE和步驟3)制成的多元雜化材料，先將CPE鋪在模子內(nèi)腔中，夾緊后送 入硫化機(jī)在170°C下加熱5分鐘，然后在5MPa的壓力下加壓10分鐘，使多元雜化材料充滿模 子內(nèi)腔，反復(fù)加壓兩到三次，排出氣體后，用IOMPa的壓力加壓保形5分鐘，得到兩層厚的多 元雜化抗阻尼復(fù)合材料； 5) 將步驟4)的模子根據(jù)厚度要求換成加厚的，在已形成的混煉料上再鋪一層多元化材 料，然后再放入硫化機(jī)進(jìn)行加壓保壓即可得到三層厚的多元化抗阻尼復(fù)合材料。
【文檔編號(hào)】C08K5/13GK105906959SQ201610497899
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】晏雄, 陳靜, 王新厚, 陳夕方
【申請(qǐng)人】丹陽(yáng)市宇晟紡織新材料有限公司