一种三元压电阻尼材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三元压电阻尼材料的制备方法，包括：用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的碳纳米管粉末；用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末；将上述两种粉末加入到有机溶剂中，超声分散均匀；将聚氯乙烯与分散均匀的聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末按比例混合均匀，流延成膜，干燥，制得三元压电阻尼材料。本发明专利技术采用导电聚苯胺包覆导电相粒子和压电相粒子，结合溶液混合和流延方法制备薄膜，克服了粉末粒子团聚、分散不均匀的缺陷，且聚氯乙烯(PVC)具有自熄性以及聚苯胺被广泛应用在防腐材料中，两者结合制备智能压电阻尼材料有利于实现减震、降噪的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种三元压电阻尼材料及其制备方法
本专利技术涉及复合材料领域，具体而言，涉及一种三元压电阻尼材料及其制备方法。
技术介绍
机械设备高速运转引起的震动、噪音严重污染了环境，给人类的生活带来了诸多不便。阻尼材料在交通、建筑等领域的应用有望达到减震降噪的目的。智能型阻尼材料是在聚合物基体中填入压电粒子和导电粒子，当材料受到振动时，压电粒子将振动能量转换为电荷，导电粒子将其转换成热能散发出去，从而挥发减震作用。目前，高聚物阻尼材料用作吸振材料能防止或减轻机械震动对部件的破坏，已被广泛应用在HJ、dd、精密仪器等。但是，在现有的阻尼材料中，常由于偶联剂与聚苯胺和聚氨酯之间的相容性差或偶联剂选择不当而导致界面粘结性差，从而影响电能与机械能、热能之间的相互转换，此外，单独的聚苯胺导电性小于包覆了聚苯胺的CNTs的导电性。因此，导电相和偶联剂限制了聚合物三元压电阻尼材料性能的提升。且在将阻尼材料制备成薄膜的过程中，常出现粒子团聚、分散不均匀的缺陷。
技术实现思路
针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种用于制备三元压电阻尼材料的方法，以解决现有技术中的阻尼材料性能较差的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于制备三元压电阻尼材料的方法，包括：用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的碳纳米管粉末；用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末；将聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末加入到有机溶剂中，超声分散均匀；将聚氯乙烯与分散均匀的聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末按比例混合均匀，流延成膜，干燥，制得三元压电阻尼材料。在上述方法中，在用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的碳纳米管粉末的步骤中，包括：将碳纳米管与苯胺按比例加入到丙酮和盐酸中；在N2保护及冰水冷却下滴入过硫酸铵溶液，进行反应，反应后过滤洗涤反应产物；以及将过滤后的产物真空干燥，制得聚苯胺包覆的碳纳米管粉末。在上述方法中，将碳纳米管与苯胺按重量比3:1～5:1的比例加入到丙酮和1mol/L的盐酸中。在上述方法中，反应时间为1～2h，以及过滤并用稀盐酸溶液洗涤反应产物，直至洗涤滤液用BaCl2溶液滴定无沉淀为止。在上述方法中，将过滤后的反应产物在40～70℃下真空干燥10～15h。在上述方法中，在用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末的步骤中，包括：将苯胺、浓盐酸、蒸馏水、锆钛酸铅压电陶瓷按比例放入反应釜中,其中，浓盐酸的摩尔浓度为10～12mol/L；在N2保护及冰水冷却下滴入过硫酸铵溶液，进行反应，反应后过滤洗涤反应产物；将过滤洗涤后的反应产物真空干燥，制得聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末。在上述方法中，锆钛酸铅压电陶瓷与苯胺的重量比为3:1～5:1。在上述方法中，在反应后过滤洗涤反应产物的步骤中，包括反应1～2h后，将反应产物过滤，用异丙酮洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用氨水浸泡，再次过滤。在上述方法中，将过滤后的反应产物在40～70℃下真空干燥20～30h。在上述方法中，按质量份数，将100份的聚氯乙烯与分散均匀的8～12份的聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和45～55份的聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末混合均匀。在上述方法中，在流延成膜后，在40～70℃下真空干燥20～30h，制得三元压电阻尼材料。根据本专利技术的另一个方面，还提供了由权利要求1～11任一项方法制备而成的三元压电阻尼材料。本专利技术采用导电聚苯胺包覆导电相(碳纳米管)粒子和压电相(锆钛酸铅压电陶瓷)粒子，结合溶液混合和流延方法制备薄膜，克服了粉末粒子团聚、分散不均匀的缺陷，且聚氯乙烯(PVC)具有自熄性以及聚苯胺被广泛应用在防腐材料中，两者结合制备智能压电阻尼材料有利于实现减震、降噪的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本专利技术实施例的用于制备三元压电阻尼材料的方法的流程图。图2是根据本专利技术实施例的三元压电阻尼材料的结构示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。用于制备三元压电阻尼材料的方法如图1的步骤S101所示，用原位聚合的方法制备聚苯胺(PANI)包覆的碳纳米管(CNT)粉末。聚苯胺包覆的碳纳米管粉末的制备方法包括：a)将碳纳米管与苯胺按重量比3:1～5:1的比例，优选地4:1的比例，加入到丙酮和盐酸中，以及在步骤a)中，盐酸的浓度为1mol/L，以及盐酸与丙酮的体积比为6:1～10：1，其中，控制酸的比例，不同浓度的盐酸掺杂的聚苯胺导电性不同，进而影响材料的阻尼性能；b)在N2保护及冰水冷却下滴入过硫酸铵溶液，进行反应，反应时间为1～2h，优选为1.5h，反应后过滤反应产物并用稀盐酸溶液洗涤反应产物，直至洗涤滤液用BaCl2溶液滴定无沉淀为止；以及c)将过滤后的反应产物在40～70℃下真空干燥10～15h,优选地，在60℃下真空干燥12h，制得聚苯胺包覆的碳纳米管粉末。如图1的步骤S103所示，用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)粉末。在该步骤中，聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末的制备方法包括：a)将苯胺、浓盐酸、蒸馏水、锆钛酸铅压电陶瓷按比例放入反应釜中,其中，锆钛酸铅压电陶瓷与苯胺的重量比为3:1～5:1，优选的为4：1，其中，浓盐酸的摩尔浓度为10～12mol/L，控制盐酸的浓度，不同浓度的盐酸掺杂的聚苯胺的导电性是不同，进而影响材料的阻尼性能；b)在N2保护及冰水冷却下滴入过硫酸铵溶液，进行反应，反应1～2h后，将反应产物过滤，用异丙酮洗涤，再用蒸馏水洗涤至中性，用氨水浸泡后，再次过滤；c)将过滤洗涤后的反应产物在40～70℃下真空干燥20～30h，优选地，在60℃下真空干燥24h，制得聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末。如图1的步骤S105所示，将聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末加入到有机溶剂中，超声分散均匀。其中，有机溶剂可选用乙醇、丙酮等。如图1的步骤S107所示，将聚氯乙烯(PVC)与分散均匀的聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末按比例混合均匀，流延成膜，干燥，制得三元压电阻尼材料。在该步骤中，将100份的聚氯乙烯与分散均匀的8～12份的聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和45～55份的聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末混合均匀，优选地，将100份的聚氯乙烯与分散均匀的10份的聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和50份的聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末混合均匀。在流延成膜后，在40～70℃下真空干燥20～30h，优选地，在60℃下真空干燥24h，制得三元压电阻尼材料，三元压电阻尼材料的结构示意图如图2所示，其中，1表示聚苯胺，2表示碳纳米管，3表示锆钛酸铅压电陶瓷。本专利技术采用导电聚苯胺包覆导电相(碳纳米管)粒子和压电相(锆钛酸铅压电陶瓷)粒子，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备三元压电阻尼材料的方法，其特征在于，包括：用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的碳纳米管粉末；用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末；将所述聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和所述聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末加入到有机溶剂中，超声分散均匀；将聚氯乙烯与分散均匀的所述聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和所述聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末按比例混合均匀，流延成膜，干燥，制得三元压电阻尼材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备三元压电阻尼材料的方法，其特征在于，包括：用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的碳纳米管粉末；用原位聚合的方法制备聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末；将所述聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和所述聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末加入到有机溶剂中，超声分散均匀；将聚氯乙烯与分散均匀的所述聚苯胺包覆的碳纳米管粉末和所述聚苯胺包覆的锆钛酸铅压电陶瓷粉末按比例混合均匀，流延成膜，干燥，制得三元压电阻尼材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在用原位聚合的方法制备所述聚苯胺包覆的碳纳米管粉末的步骤中，包括：将碳纳米管与苯胺按比例加入到丙酮和盐酸中；在N2保护及冰水冷却下滴入过硫酸铵溶液，进行反应，反应后过滤洗涤反应产物；以及将过滤后的反应产物真空干燥，制得所述聚苯胺包覆的碳纳米管粉末。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将碳纳米管与苯胺按重量比3:1～5:1的比例加入到丙酮和1mol/L的盐酸中。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，反应时间为1～2h，以及过滤并用稀盐酸溶液洗涤所述反应产物，直至洗涤滤液用BaCl2溶液滴定无沉淀为止。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，将所述过滤后的反应产物在40～70℃下真空干燥10～15h。6.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：洛阳尖端技术研究院，洛阳尖端装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41