一种复合阻尼材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合阻尼材料及其制备方法。本发明专利技术提供的复合阻尼材料包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中纳米杂多酸粒子；所述聚合物具有式(1)所示结构。本发明专利技术将特定丙烯酸酯类化合物结构与特定乙烯基杂环化结构结合，其中，乙烯基杂环化结构提供缔合位点，再将该特定结构的聚合物与纳米杂多酸粒子结合，聚合物分子链与杂多酸粒子之间存在多个缔合点，产生物理缔合作用‑离子相互作用；当复合材料在高温条件下接收外界刺激后，会通过高分子链之间的解缔合来耗散能量，从而达到优异的阻尼效果；另外，本发明专利技术提供的复合阻尼材料在低频下也具有良好的阻尼效果，能够在较宽的频率范围下有效实现减振降噪。

A composite damping material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种复合阻尼材料及其制备方法
本专利技术涉及减振材料
，特别涉及一种复合阻尼材料及其制备方法。
技术介绍
随着国民经济的高速发展以及高速机械的广泛使用，振动和噪声的污染日益严重，噪声和污染的危害体现在：对人肉体和精神上的伤害，干扰设备、仪器仪表的正常使用以及降低武器装备的隐蔽性。针对上述问题，利用阻尼材料进行减振降噪是主要的技术措施之一，也是最经济、最简便、最有效的方法。由于高分子材料具有突出的粘弹性，巨大的内耗、超强的阻尼作用，所以成为目前工程上应用最广泛的降噪材料或阻尼材料。阻尼材料是一种振动衰减材料，在机械振动传递过程中具有消耗应变能的能力，使结构的共振频率降低或转移，故又称为减振材料、制振材料。阻尼材料一般要求有效阻尼的温度范围和频率范围尽可能的宽，以满足不同条件下的使用。聚丙烯酸酯类聚合物的玻璃化温度可在107℃(聚甲基丙烯酸叔丁酯)和-70℃(聚丙烯酸辛酯)之间有多种选择性，且丙烯酸酯类聚合物具有优良的耐候性、耐油性、物理机械性能等，故它们的均聚物或共聚物以及它们的共混物非常适于设计阻尼材料。例如CN102161726A、CN1654512，利用丙烯酸酯类与丁基橡胶或聚苯乙烯形成的互穿网络，产生优异的阻尼性能。然而，其中，CN1654512的有效阻尼区域的最高温度在120℃以下，最大阻耗因子对应的温度范围为10～40℃，更适用于室温条件的减振；CN102161726A的有效阻尼区域的最高温度在140℃以下。因此，上述阻尼材料在有效高温区域较窄，高温区域的阻尼效果较差，限制了其高温应用；另外，上述阻尼材料的制备过程较为复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种复合阻尼材料及其制备方法。本专利技术提供的复合阻尼材料能够有效提升材料在高温区域的阻尼效果、拓宽其有效温域范围和宽度。本专利技术提供了一种复合阻尼材料，包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中纳米杂多酸粒子；所述聚合物具有式(1)所示结构：其中：m为100～3000，n为3～420；R1为H或甲基；R2选自C1～C8的烷基；R3选自式3a～3c所示结构：优选的，所述杂多酸选自硅钨酸、磷钨酸、钼硅酸、钼磷酸、11-钼-1钒磷酸、10-钼-2-钒磷酸、9-钼-3-钒磷酸和18-钨二磷酸中的一种或几种。优选的，所述纳米杂多酸粒子的摩尔量与式(1)所示聚合物中n的比例为(0.5～1)∶1。优选的，R2选自甲基、乙基、丁基、己基或辛基。优选的，所述纳米杂多酸粒子的粒径为0.5～6nm。本专利技术还提供了一种上述技术方案中所述的复合阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：a)在引发剂的作用下，丙烯酸酯类单体、乙烯基杂环化合物与链转移剂进行聚合反应，得到聚合物基体；b)将所述聚合物基体与纳米杂多酸粒子混合，得到复合阻尼材料；所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯中的一种或几种；所述丙烯酸酯类单体中的酯基为C1～C8的酯基；所述乙烯基杂环化合物选自乙烯基咪唑、2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶中的一种或几种；所述链转移剂为1-(O-乙基磺酸基)乙基苯。优选的，所述步骤a)中：所述链转移剂与丙烯酸酯类单体的摩尔比为1∶(100～3000)；所述丙烯酸酯类单体与乙烯基杂环化合物的摩尔比为(7～30)∶1。优选的，所述步骤a)中：所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述引发剂与丙烯酸酯类单体的摩尔比为0.2∶(100～3000)。优选的，所述步骤a)中：所述聚合反应的温度为70～80℃，时间为8～24h。优选的，所述步骤b)具体包括：b1)将所述聚合物基体溶于溶剂中，得到聚合物溶液；b2)将所述纳米杂多酸粒子分散在溶剂中，得到杂多酸溶液；b3)将所述聚合物溶液与杂多酸溶液混合后，干燥，得到复合阻尼材料；所述步骤b1)和步骤b2)没有顺序限制；所述纳米杂多酸粒子与聚合物基体中聚合物分子链上乙烯基杂环结构的摩尔比为(0.5～1)∶1。本专利技术提供了一种复合阻尼材料，包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中纳米杂多酸粒子；所述聚合物具有上述式(1)所示结构。本专利技术将特定丙烯酸酯类化合物结构与特定乙烯基杂环化结构结合，其中，乙烯基杂环化结构提供缔合位点，再将该特定结构的聚合物与纳米杂多酸粒子结合，聚合物分子链与杂多酸粒子之间存在多个缔合点，产生物理缔合作用-离子相互作用；当复合材料在高温条件下接收外界刺激后，会通过高分子链之间的解缔合来耗散能量，从而达到优异的阻尼效果；另外，本专利技术提供的复合阻尼材料在低频下也具有良好的阻尼效果，能够在较宽的频率范围下有效实现减振降噪。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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术复合阻尼材料中式(1)所示聚合物分子链与纳米杂多酸粒子之间结构示意图；图2为实施例1所得复合阻尼材料的动态温度扫描测试分析图；图3为实施例2所得复合阻尼材料的动态温度扫描测试分析图；图4为实施例2所得复合阻尼材料的频率扫描测试分析图；图5为实施例3中材料的动态温度扫描曲线对比图；图6为实施例3所得复合阻尼材料的频率扫描测试分析图；图7为实施例4所得复合阻尼材料的动态温度扫描测试分析图。具体实施方式本专利技术提供了一种复合阻尼材料，包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中纳米杂多酸粒子；所述聚合物具有式(1)所示结构：其中：m为100～3000，n为3～420；R1为H或甲基；R2选自C1～C8的烷基；R3选自式3a～3c所示结构：其中，为连接位置；式(1)中单键末端未显示基团为甲基。本专利技术将特定丙烯酸酯类化合物结构与特定乙烯基杂环化结构结合，其中，乙烯基杂环化结构提供缔合位点，再将该特定结构的聚合物与纳米杂多酸粒子结合，聚合物分子链与杂多酸粒子之间存在多个缔合点，产生物理缔合作用-离子相互作用；当复合材料在高温条件下接收外界刺激后，会通过高分子链之间的解缔合来耗散能量，从而达到优异的阻尼效果。本专利技术中，m∶n优选为(7～30)∶1，更优选为(7～10)∶1。本专利技术中，R2选自C1～C8的烷基。优选的，R2选自甲基、乙基、丁基、己基或辛基。所述丁基选自正丁基、叔丁基或异丁基。所述辛基优选为正辛基。在本专利技术的一个实施例中，R1为H，R2为甲基。在本专利技术的另一个实施例中，R1为H，R2为乙基。在本专利技术的另一个实施例中，R1为H，R2为正丁基。在本专利技术的另一个实施例中，R1为H，R2为叔丁基。在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合阻尼材料，其特征在于，包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中纳米杂多酸粒子；/n所述聚合物具有式(1)所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种复合阻尼材料，其特征在于，包括聚合物基体和分散在所述聚合物基体中纳米杂多酸粒子；
所述聚合物具有式(1)所示结构：



其中：
m为100～3000，n为3～420；
R1为H或甲基；
R2选自C1～C8的烷基；
R3选自式3a～3c所示结构：





2.根据权利要求1所述的复合阻尼材料，其特征在于，所述杂多酸选自硅钨酸、磷钨酸、钼硅酸、钼磷酸、11-钼-1钒磷酸、10-钼-2-钒磷酸、9-钼-3-钒磷酸和18-钨二磷酸中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的复合阻尼材料，其特征在于，所述纳米杂多酸粒子的摩尔量与式(1)所示聚合物中n的比例为(0.5～1)∶1。


4.根据权利要求1所述的复合阻尼材料，其特征在于，R2选自甲基、乙基、丁基、己基或辛基。


5.根据权利要求1所述的复合阻尼材料，其特征在于，所述纳米杂多酸粒子的粒径为0.5～6nm。


6.一种权利要求1～5中任一项所述的复合阻尼材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)在引发剂的作用下，丙烯酸酯类单体、乙烯基杂环化合物与链转移剂进行聚合反应，得到聚合物基体；
b)将所述聚合物基体与纳米杂多酸粒子混合，得到复合阻尼材料；
所述丙烯酸酯类单体为丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈全，贺庆宾，张志杰，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22