共混改性PVC阻尼材料的制备与性能研究

发布时间：2020-08-01 11:13

【摘要】：生活和生产中存在的噪声和振动污染的处理方案中,抑制和消除污染源是解决其重要的有效途径,故阻尼材料的合理选择和恰当运用显得至关重要。因此,根据需求,近些年不同类型的阻尼材料研究成为主流趋势。阻尼材料因其优异的减振降噪、易加工、安全节能、柔韧性好、成本低和力学性能优良等,使其在诸多领域得到了广泛关注和应用研究。市场上其多以聚合物树脂材料为主,而PVC阻尼材料因其高性价比和优良使用性能等,使其成为汽车底盘涂料应用的主要产品。但它存在附着力差、阻尼性能不佳、环保性差、施工不易和力学性能不好等,故需对其进行改性增强。本文第一章叙述了阻尼材料的简介,从其定义、选择、评价标准、阻尼机理和表征,然后对近些年来国内外阻尼材料研究进展进行介绍,从其阻尼材料的类型,有油性阻尼材料、水性阻尼材料和复合型阻尼材料,并概述了阻尼材料改性研究,如共混、共聚和互穿网络聚合物(IPN)。本文第二章主要是以溶胶-凝胶法制备不同尺寸介孔二氧化硅,再利用其尺寸效应和高比面积等特点,制备出综合性能优异的PVC阻尼材料。不同尺寸的二氧化硅填料的PVC阻尼材料的粘度变化幅度都满足原胶性能中储存稳定性要求。随着填料尺寸增大,PVC阻尼材料硬度随之增大;且当MSN-B1、DMSNs的含量为0.8%时,PVC阻尼材料胶膜的拉伸强度与断裂伸长率达到最大。当加入比气相二氧化硅尺寸大的介孔二氧化硅时,tanδ0.3温域呈现增加趋势,而Tg呈现减小趋势,而tanδmax则有不一致变化,MSN-B1/PVC阻尼材料没增大反而不变,而DMSNs/PVC阻尼材料增加了。本文第三章是通过合成不同聚酯型热塑性聚氨酯,再以其作为改性材料,制备出不同优异性能的PVC阻尼材料。当A=1.6时,m(TPU)6%,TPU/PVC阻尼材料附着力达到最优:m(TPU)=6%时,A1.6,TPU/PVC阻尼材料附着力也达到最优等级。当在TPU含量相同时,随A值增大,阻尼复合材料的断面从较光滑平整到出现了沟壑状和局部圆坑,且TPU的共混加入没有改变PVC阻尼材料的热降解机理,且在一定程度上提高其热稳定性。当m(A2-TPU)=6%时,拉伸强度达到最大,断裂伸长率也达到较优值。随着A值增加,TPU/PVC阻尼材料的Tg、tanδmax和tanδ0.3温域都呈现增加趋势。当A=2.4和m=4%时,TPU/PVC阻尼材料的Tg、tanδmaX和tanδ0.3温域值都达到最优,分别为18.93℃、0.69、54.59 ℃。本文第四章是以三聚氯氰化学方法合成自增塑PVC,其可作为解决增塑剂易从PVC材料迁移解决途径,再以它与阻尼原料制备改性PVC阻尼材料。通过红外和核磁检测手段来佐证自增塑PVC合成,再通过其Tg变化来证实其增塑效果。从DSC图中可知,SPVC的Tg小于未改性的,故说明腰果型化合物接枝PVC具有内增塑作用。从TG图和DTG图可知,SPVC的热稳定比PVC的差一些,但不影响改性PVC阻尼材料整体的热稳定性。从动态力学性能测试结果可知,自增塑PVC加入可提升PVC阻尼材料的阻尼性能。
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ325.3
【图文】：

回复曲线,回复曲线,粘弹性材料,阻尼材料

图丨－１阻尼材料减振机理图逡逑阻尼材料在外力作用下都会产生一定程度形变过程，如弹性形变、塑性形变。逡逑如图１－１可知，Ｓ指的是阻尼材料的力学损耗角，则材料可分为：当８＝０时，材料逡逑为弹性材料；当０＜５＜７１／２时，材料为粘弹性材料；当５＝７１／２时，材料称为粘性材逡逑料。阻尼性能常以材料能量损耗水平为标准，即损耗角正切值（ｔａｎ５）与模量（Ｅ）逡逑的量化关系％为：逡逑Ｆ＝－＾ｃｏｓ８邋Ｅ＂＝＇ｓｉｎ５逦（１－１）逡逑￡0邋￡０逡逑ｔａｎＳ邋＝邋￡”／五’逦（１－２）逡逑以上公式中各项参数解释为：Ｅ＇指储能模量，即指定条件下材料体系的能逡逑量储存能力；Ｅ＂指损耗模量，即指定条件下材料体系的损耗能量能力；ｔａｎＳ为损逡逑耗因子，为表征材料阻尼性能优劣指标。逡逑１．２．２阻尼材料选择逡逑目前，减弱振动常采用的方法有主动和约束阻尼技术＾１５］。但随着新材料、逡逑新技术和高端设备的情况出现，主动阻尼技术无法单独满足使用条件。故在此之逡逑下

粘弹性阻尼材料,阻尼性能,温度关系

（３）玻璃化转变温度区域逡逑图１－３中，粘弹态区域（玻璃化转变区域）是指粘弹性聚合物从玻璃态为高弹态的可逆区域。由图可知，当粘弹性材料位于粘弹态区域时，随升，Ｅ’、Ｅ＂极速下降，而ｔａｎＳ则会呈现先增后减的趋势变化，且在ｔａ出现Ｔｇ值，即玻璃化转变温度。逡逑尼材料Ｔｇ指的是玻璃化转变过程中的有效温度范围。这是由于随温聚合物分子链段运动逐渐增强，各链段之间内摩擦增加，体系的黏度间摩擦产生的机械能通过热能耗散出去，这种方式是阻尼材料主要运粘弹性材料在外力作用下，撤去其后，分子链段间运动状态不会复原态，体现出粘性。故常说的阻尼指的是将作用到粘性部分的能量通过能消耗去除。综上所说，在粘弹态区域，可出现最佳内耗值，故此区域的主要阻尼区域逡逑

形貌,介孔二氧化硅

图２－１．不同介孔二氧化硅的（ａ）与（ｂ）邋ＴＥＭ逡逑Ｆｉｇ２－１．邋（ａ）邋ａｎｄ邋（ｂ）邋ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ邋ｓｉｌｉｃａ邋ｎａｎｏｓｐｈｅｒｅｓ逡逑从图２－１邋（ａ）和（ｂ）中我们可看出，ＭＳＮ－Ｂ１为具有蠕虫状形貌的介孔二逡逑氧化硅，分散性良好，粒径尺寸大小约为４３ｎｍ；同比之下，ＤＭＳＮｓ为具有树枝逡逑状介孔二氧化硅，分散性同样良好，且均一性优异，尺寸大小约为１１７ｎｍ。逡逑１７逡逑

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