多元雜化抗阻尼復合材料及制作方法
【專利摘要】多元雜化抗阻尼復合材料及制作方法，涉及工程用材料制備，按照復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?環己基?5甲基)?苯環)、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量百分比為50～60：50～40，多元雜化體各組份的質量百分比為ZKF:EBP:PC＝60～80:30～15:10～5，通過選取ZKF和EBP，容合了雜化體中極性基體與多功能有機小分子之間形成氫鍵網絡的“斷裂?重建”的可逆性，具有多重能量耗散機理，因此具有優異的減振、消音功能；復合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并產生協同作用，從而達到調整雜化體材料振動吸收峰的位置，使材料在不同的使用溫度下達到滿意的減振效果。
【專利說明】
多元雜化抗阻尼復合材料及制作方法
技術領域
[0001] 本發明涉及工程用材料制備，具體的說是多元雜化抗阻尼復合材料及制備方法。
【背景技術】
[0002] 高聚物阻尼材料是基于高聚物的粘彈性，即在玻璃化轉變區域內，由分子鏈運動 產生的內摩擦，將外場作用的機械能或聲能部分地轉變為熱能散逸，而具有減振降噪作用 的功能材料，被廣泛地用于航天事業、交通運輸、機械設備、建筑以及日常生活等領域。通常 阻尼材料的評價標準之一是玻璃化轉變區域內損耗峰(tanS)的高低。而單一的高聚物往往 由于阻尼損耗峰不夠高，需要進行改性處理。
[0003] 但在極性高聚物與有機小分子相容體系中（如CPE與有機小分子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域偏移， 稱作增塑作用;反之稱作抗增塑作用。）的存在，隨著有機小分子質量百分比的增加，損耗峰 的高度顯著增加，同時損耗峰對應的溫度(玻璃化溫度)也向高溫方向移動，如當ZKF的質量 百分比達到40wt %時，對應損耗峰的溫度在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，從而使雜化體阻尼材料的實際應用受到了一定程度的限制，因此 有必要進一步研究新的減振機理，研制出損耗峰溫度可控的雜化體減振復合材料。
【發明內容】
[0004] 本發明意在提供一種多元雜化抗阻尼復合材料及制作方法，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] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：多元雜化抗阻尼復合材料，其特征 是，按照復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-環己基-5甲基)-苯環）、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 體混合的質量百分比為50~60:50~40，多元雜化體各組份的質量百分比為ZKF: EBP: PC = 60 ~80:30 ~15:10 ~5〇
[0006] 進一步的，所述多元雜化抗阻尼復合材料為兩層，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 分的質量百分比為ZKF :EBP:PC = 80:15:5,復合材料的厚度為2mm。
[0007] 進一步的，所述多元雜化抗阻尼復合材料為三層，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 料各組分的質量百分比為ZKF: EBP: PC = 60:30:10，復合材料的厚度為2mm。
[0008] 進一步的，所述的多元雜化抗阻尼復合材料中其tan5>0.3、0.4以及0.5的溫度范 圍分別達到了 80 °C、65 °C和55 °C。
[0009] -種多元雜化抗阻尼復合材料制作方法，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)所得熔融態的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻 到室溫得到復合體，然后將復合體放入-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，混合過程中根據整體需要按質量比取各組分，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鋪在模子內腔中，夾緊 后送入硫化機在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 滿模子內腔，反復加壓兩到三次，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合材料；
[0014] 5)將步驟4)的模子根據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，然后再放入硫化機進行加壓保壓即可得到三層厚的多元化抗阻尼復合材料。
[0015] 本發明的有益效果是:通過選取ZKF和EBP，容合了雜化體中極性基體與多功能有 機小分子之間形成氫鍵網絡的"斷裂一重建"的可逆性，具有多重能量耗散機理，因此具有 優異的減振、消音功能;聚碳酸酯無色透明，耐熱，抗沖擊，在普通使用溫度內都有良好的機 械性能，同時聚碳酸酯的耐沖擊性能好;復合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并產生協 同作用，從而達到調整雜化體材料振動吸收峰的位置，使材料在不同的使用溫度下達到滿 意的減振效果。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合具體實施例對本發明做進一步的說明。
[0017] 實施例一
[0018] 用兩層雜化體材料來構建多元雜化抗阻尼符合材料，多元雜化體各組分質量比采 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得到呈熔融態的聚碳酸酯， 備用；
[0021 ] 2)取CPE粉體加入到步驟1)所得熔融態的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫 得到復合體，然后將復合體放入_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鋪在模子內腔中，夾緊 后送入硫化機在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 滿模子內腔，反復加壓兩到三次，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合材料；
[0025] 實施例二
[0026] 用三層雜化體材料來構建多元雜化抗阻尼符合材料，多元雜化體各組分質量比采 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得到呈熔融態的聚碳酸酯， 備用；
[0029] 2)取CPE粉體加入到步驟1)所得熔融態的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫 得到復合體，然后將復合體放入_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鋪在模子內腔中，夾緊 后送入硫化機在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 滿模子內腔，反復加壓兩到三次，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合材料放入 三層雜化體材料適用的模子中，在已形成的復合材料上再鋪一層多元化材料，然后再放入 硫化機進行加壓保壓即可得到三層厚的多元化抗阻尼復合材料。
[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混雜時損 耗峰的位置大幅下降，且損耗峰的值分別達到了 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的溫度范圍分別達到了 80°C、65°C和55°C，因此本復合材料 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于純的CPE基體材 料的減震消音效果。
【主權項】
1. 多元雜化抗阻尼復合材料，其特征是，按照復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-環己基-5甲基)-苯環）、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量百分比為50~60:50~40，多元雜化 體各組份的質量百分比為2狀58?:?0 = 60~80:30~15:10~5。2. 根據權利要求1所述的多元雜化抗阻尼復合材料，其特征是，所述多元雜化抗阻尼復 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量百分比為ZKF: EBP: PC = 80:15:5， 復合材料的厚度為2mm。3. 根據權利要求1所述的多元雜化抗阻尼復合材料，其特征是，所述多元雜化抗阻尼復 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量百分比為ZKF: EBP: PC = 60: 30:10，復合材料的厚度為2mm。4. 根據權利要求1所述的多元雜化抗阻尼復合材料，其特征是，所述的多元雜化抗阻尼 復合材料中其七&1^>0.3、0.4以及0.5的溫度范圍分別達到了80°(：、65°(：和55°(：。5. -種多元雜化抗阻尼復合材料制作方法，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)所得熔融態的PC中，并攪拌均勻，然后自然冷卻到室 溫得到復合體，然后將復合體放入-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，混合過程中根據整體需要按質量比取各組分，即可形成配比不同的多元雜 化材料； 4) 按質量比取CPE和步驟3)制成的多元雜化材料，先將CPE鋪在模子內腔中，夾緊后送 入硫化機在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 子內腔，反復加壓兩到三次，排出氣體后，用IOMPa的壓力加壓保形5分鐘，得到兩層厚的多 元雜化抗阻尼復合材料； 5) 將步驟4)的模子根據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，然后再放入硫化機進行加壓保壓即可得到三層厚的多元化抗阻尼復合材料。
【文檔編號】C08K5/13GK105906959SQ201610497899
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】晏雄, 陳靜, 王新厚, 陳夕方
【申請人】丹陽市宇晟紡織新材料有限公司