以多相聚合物为基体的压电阻尼复合材料

发布时间：2020-10-22 17:38

　　 震动及噪声在我们的生活中随处可见,不但会影响人们的身体健康同时也会对设备、建筑等产生危害影响其使用寿命。为了消除震动与噪声带来的危害,人们通常使用阻尼材料来吸收噪声及震动。为了降低传统阻尼材料对使用环境温度及频率的依赖性,研究人员开发出了压电阻尼材料。随着科技的进步,人们对压电阻尼材料提出了更高的要求,能够在高温、高湿等较严苛条件下使用的压电阻尼材料得到了人们越来越多的关注。本文制备了不同分子量的酚羟基封端的聚芳醚酮齐聚物,并将这些齐聚物与二甲氨基封端的聚有机硅氧烷齐聚物进行聚合,得到聚芳醚酮-聚硅氧烷嵌段共聚物(PAEK-b-PDMS),并采用流延法制备了一系列多壁碳纳米管/钛酸钡/聚芳醚酮-聚硅氧烷嵌段共聚物基压电阻尼材料。观察不同复合材料的微观形貌变化,研究多壁碳纳米管和钛酸钡填充量变化对复合材料阻尼性能的影响,尝试研制一类能够在高温,高湿等较严苛的条件下使用的压电阻尼材料。主要研究内容包括:第一部分,首先以不同过量比的4,4′-(六氟异亚丙基)二酚与4,4′-二氟二苯甲酮共聚制备了不同分子量酚羟基封端的聚芳醚酮齐聚物。再将其与二甲氨基封端的聚有机硅氧烷进行聚合,得到了一系列聚芳醚酮-聚硅氧烷嵌段共聚物(PAEK-b-PDMS)。由于聚有机硅氧烷的引入使PAEK-b-PDMS具有微相分离结构。随着聚有机硅氧烷含量的增加,嵌段共聚物的接触角逐渐增大,其中嵌段共聚物1100 F-PAEK-PDMS的接触角为112~oC,显示出了较好的疏水性能;玻璃化转变温度(T_g)逐渐下降,断裂伸长率提高。嵌段共聚物具有良好的热稳定性,5%的热分解温度为394 ~oC。第二部分,选取嵌段共聚物1100 F-PAEK-PDMS为基体,以钛酸钡(BT)为压电相,多壁碳纳米管(CNTs)为导电相,通过流延法制备了一系列CNTs/BT/1100 F-PAEK-PDMS压电阻尼复合材料。通过对复合材料的微观形貌研究发现,填充材料在基体中分布较为均匀,与树脂基体有较好的界面粘结性。EDX研究结果显示填充材料有选择性的分散在聚芳醚酮相中。阻尼性能研究结果表明,当CNTs的含量增加,复合材料的电导率逐渐升高为半导体时,且BT含量适当时,复合材料的阻尼性能最好。其中复合材料0.5 wt%CNTs/50 wt%BT/1100 F-PAEK-PDMS的阻尼性能最好,其有效阻尼温域达到60 ~oC(55~115 ~oC)。同时,我们还考察了经有机溶剂、沸水及酸碱溶液处理后的复合材料阻尼性能,发现经处理后的复合材料阻尼性能与未经处理的材料阻尼性能变化不大,说明我们的复合材料可以在高温高湿的情况下使用,是一类在苛刻环境下有应用潜力的压电阻尼材料。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 阻尼材料
        1.2.1 阻尼材料的发展状况
        1.2.2 粘弹性材料的阻尼机理
    1.3 压电阻尼材料的背景及研究进展
        1.3.1 阻尼材料的评价方法
        1.3.2 粘弹性阻尼材料的改性方法
        1.3.3 压电阻尼材料的机理及现状
        1.3.4 压电阻尼材料性能的影响因素
    1.4 聚芳醚酮
        1.4.1 聚芳醚酮简介
        1.4.2 聚芳醚酮的应用
    1.5 聚硅氧烷简介
        1.5.1 聚有机硅氧烷分类
        1.5.2 线性聚有机硅氧烷对聚合物的改性
    1.6 本论文设计思想
第二章 聚芳醚酮-聚有机硅氧烷嵌段共聚物（PAEK-B-PDMS）的合成与性能研究
    2.1 实验药品及来源
    2.2 表征技术与实验方法
    2.3 聚芳醚酮—聚硅氧烷嵌段共聚物（PAEK-B-PDMS）的合成、表征与性能研究
        2.3.1 酚羟基封端的聚芳醚酮齐聚物（F-PAEK）的合成
        2.3.2 聚芳醚酮-聚有机硅氧烷嵌段共聚物（PAEK-b-PDMS）的合成
        2.3.3 F-PAEK及F-PAEK-PDMS的表征
        2.3.4 F-PAEK-PDMS嵌段共聚物的溶解性
        2.3.5 F-PAEK-PDMS嵌段共聚物的热性能研究
        2.3.6 F-PAEK-PDMS嵌段共聚物的机械性能
        2.3.7 F-PAEK-PDMS嵌段共聚物的表面性能
        2.3.8 F-PAEK-PDMS嵌段共聚物的微观形貌
    2.4 本章小结
第三章 以PAEK-B-PDMS为基体的压电阻尼材料性能研究
    3.0 引言
    3.1 实验原料与设备
    3.2 制备方法与试样的测试
    3.3 形貌表征
        3.3.1 复合材料的微观形貌
        3.3.2 BT粒子的选择性分布
    3.4 复合材料的电学性能研究
        3.4.1 电导率研究
        3.4.2 介电损耗研究
        3.4.3 介电常数研究
    3.5 压电阻尼材料的阻尼性能研究
    3.6 压电阻尼材料模量研究
    3.7 本章小结
第四章 结论及展望
参考文献
学术成果
作者简介
致谢

【参考文献】

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本文编号：2851902