IPN压电阻尼材料的研究

论文摘要

本论文综合利用铌镁锆钛酸铅（PMN）压电陶瓷、互穿聚合物网络（IPN）两种材料各自的优点,制备了0-3型PMN/IPN压电复合材料,并对其阻尼性能、力学性能和电性能进行了研究。采用平衡溶胀法,通过改变配比、交联剂品种及用量,优化工艺条件合成出一系列丙烯酸酯LIPN复合体系。借用激光粒度仪测试乳液粒子大小及分布,动态力学分析仪研究其阻尼性能。研究表明:本实验选用MMA-EMA作为网络I组分,配比为1:1,交联剂二缩三丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）,用量为单体0.9wt%的复合体系性能最好,粒径分布较窄,乳液稳定性较好;在30～120℃的宽广温域范围内,tanδ均在0.4附近,阻尼效果较好。以丙烯酸酯LIPN体系为基体,添加PMN压电陶瓷粒子,分别采用化学法和物理混合法制备0-3型聚合物基PMN/IPN压电阻尼复合材料,物理混合法适宜于制备高含量PMN的复合体系,性能较好。分别利用日本电子公司的JSM-6380LV型扫描电镜观察复合材料断面形态,美国TA公司的Q50热重分析仪研究其热稳定性,万能击穿装置研究极化处理方式对复合材料电性能的影响,动态力学分析仪研究其阻尼性能。结果显示:本试验所制备的0-3型复合材料中PMN保持了原始粉体颗粒的尺寸和形状,且分布较均匀;PMN的加入,不仅提高了其阻尼性能,且明显提高复合体系的热稳定性,本研究选用PMN添加量的最佳值为70wt%;极化处理后其阻尼性能更加优越,在-30℃～120℃的宽广温域范围内,tanδ≥0.45;极化的最佳条件为:极化温度为85℃,极化时间为25min,极化场强为45KV。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 课题背景
• 1.2 高聚物阻尼材料
• 1.3 复合阻尼材料
• 1.4 智能阻尼材料
• 1.4.1 梯度材料
• 1.4.2 液晶聚合物阻尼材料
• 1.4.3 智能磁致伸缩阻尼材料
• 1.4.4 压电材料
• 1.4.5 压电复合材料
• 1.5 压电阻尼材料
• 1.6 聚合物基压电阻尼材料
• 1.7 本论文研究目的和意义
• 1.8 研究路线图
• 2 聚丙烯酸酯IPN复合乳液体系
• 2.1 实验
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 原料预处理
• 2.1.3 实验步骤
• 2.1.4 结构表征与性能测试
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 配方设计
• 2.2.2 聚合方法
• 2.2.3 工艺条件
• 2.2.4 核-壳结构的表征
• 2.2.5 红外光谱表征与分析
• 2.2.6 阻尼性能
• 2.3 结论
• 3 以聚丙烯酸酯IPN为基体的压电复合阻尼材料
• 3.1 实验原料及设备
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 制备工艺
• 3.2 性能测试
• 3.2.1 热重分析
• 3.2.2 介电性能
• 3.2.3 压电性能
• 3.2.4 阻尼性能
• 3.2.5 形态表征
• 3.2.6 力学性能
• 3.2.7 吸声性能
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 压电陶瓷的选择
• 3.3.2 复合材料的热重分析
• 3.3.3 复合材料的压电性能
• 3.3.4 复合材料的介电性能
• 3.3.5 复合材料的阻尼性能
• 3.3.6 复合材料的力学性能
• 3.3.7 复合材料的吸声性能
• 3.3.8 压电复合材料的形态分析
• 3.4 结论
• 4 展望
• 5 参考文献
• 6 攻读硕士学位期间论文发表情况
• 7 致谢