一种高阻尼智能减振片材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高阻尼智能减振片材料及其制备方法，一种高阻尼智能减振片材料，包括以下质量分数组分：聚丁二醇(PTMEG)30

【技术实现步骤摘要】
一种高阻尼智能减振片材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料领域，具体涉及一种装配式无砟轨道高阻尼智能减振垫配件的材料制备。

技术介绍

[0002]在铁路和轨道交通中，可根据轨道基座上有无散粒碎石道床来判断为有砟轨道和无砟轨道。无砟轨道，是采用混凝土和沥青作为道床基础，传递行车时列车的动静载荷。无砟轨道具备有砟轨道所不具有的优势，其中最为显著的是无砟轨道具有良好的长期稳定性，以便列车在高速行驶下的长期服役。然而，在总体技术上来看，无砟轨道的建设和维修尚未达到自动化的程度，因此在生产和维护上都需要花费额外的成本，而在建设期间遗留的缺陷会为之后的服役寿命留下隐患，从而需要花费高昂的代价去弥补。
[0003]随着时代发展，无论高铁轨道交通里程数还是城市轨道交通里程数都在逐年升高，相应的，无砟轨道的维护需求以及铺设新轨道的需求也极具提升。然而根据近期文献报告，为适应更便利的城市轨道交通建设，引入了一种适用于城市轨道交通的预制装配板式无砟轨道系统。该系统拥有预制精度更高、质量更好、机械化施工、现场铺设轨道高效率以及工期短等优点。而不同于现浇道床的工艺，预制装配轨道时可以根据减振需求，快速实现减振工件装配与升级，提升了轨道交通应用上，减振材料应用的灵活性。在新型装配式无砟轨道结构中，减振垫设计在自实密混凝土垫层与基座之间，减振层厚度为30mm，材料一般使用聚氨酯泡沫，且具有锥形突起结构的橡胶材料。
[0004]而在轨道交通工程与科学的发展与人民生活品质要求日益提升的背景下，对减弱轨道交通工具高速运作所产生噪声的需求也逐渐增大。一方面，长距离铁路交通中，无砟轨道的使用在让列车行驶速率更快的同时，其造成的噪声对铁轨旁的生态环境以及农村居民生活造成了一定程度的干扰；另一方面，短距离城市轨道交通中，由于轨道铺设环境复杂，加之城市环境对噪声指数更为敏感，城市轨道交通的建设对减振降噪的要求也会更高。于此同时，无砟轨道的疲劳失效的原因除了大部分驱动列车行进带来的持续应力，还有列车行驶过程中的机械振动所带来的循环应力，该循环应力不仅会加速疲劳裂纹的生成，强烈的振动还会使得装配构件出现松动的风险，这都加大了铁路维护的成本，降低了轨道的服役寿命。
[0005]因此，提供一种针对新型装配式无砟轨道技术下相应减振垫配件的具有高阻尼智能减振材料是相应领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高阻尼智能减振片材料及其制备方法，通过Mxenes在压电陶瓷上的自组装，在提升压电陶瓷在负载后表面电子传输以及比表面积的同时，改良颗粒与高分子基体的结合界面，防止颗粒团聚，优化压电相在基体中的分布，从而提升总体的阻尼性能。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高阻尼智能减振片材料，包括以下质量分数组分：
[0008]聚丁二醇(PTMEG)30
‑
90，多元醇7.5
‑
30，异氰酸酯.0.5
‑
2.5，甲基丙烯酸丁酯(BMA)0
‑
60，甲基丙烯酸甲酯(MMA)0
‑
60，引发剂0.2
‑
1，匀泡剂20
‑
40，MAX相陶瓷0.05
‑
0.5，压电陶瓷10
‑
20。
[0009]进一步地优选地，所述的高阻尼智能减振片材料包括以下质量分数组分：聚丁二醇(PTMEG)50
‑
80，多元醇15
‑
25，异氰酸酯1
‑
2，甲基丙烯酸丁酯(BMA)20
‑
40，甲基丙烯酸甲酯(MMA)20
‑
40，引发剂0.2
‑
0.6，匀泡剂30
‑
35，MAX相陶瓷0.1
‑
0.2，压电陶瓷15
‑
18。
[0010]进一步地，所述的压电陶瓷为高钛酸铅陶瓷(PZT)，粒径为300nm
‑
1000nm；
[0011]进一步地，所述的引发剂为偶氮类引发剂。
[0012]进一步地，所述的所述MAX相陶瓷为Ti2AlC陶瓷颗粒。
[0013]本专利技术还提供一种高阻尼智能减振片材料的制备方法，所述的高阻尼智能减振片材料以Mxenes作为导电相，陶瓷颗粒作为压电相，聚氨酯互穿交联网络泡沫作为聚氨酯IPN基体，通过Mxenes在压电陶瓷上自组装然后与基体复合得到聚氨酯IPN/压电陶瓷/Mxenes高阻尼智能减振片材料。
[0014]进一步地，所述的Mxenes在压电陶瓷上自组装如下：
[0015](1)制备Mxenes 2D片层：将MAX相陶瓷加入NH4F与H2SO4的混合液中，搅拌20h
‑
30h，随后使用去离子水清洗，离心后倒去上清液，得到清洗的混合液pH为5
‑
7；
[0016](2)剥离Mxenes 2D片层：将步骤(1)所得混合液经超声处理1h
‑
3h，超声结束后经离心处理10min
‑
30min，取上层浑浊液为剥离好的Mxenes 2D片层水溶液，封盖保存；
[0017](3)Mxenes自组装：将压电陶瓷颗粒，加入去离子水超声分散30min
‑
6min，同时添加步骤(2)中剥离好的Mxenes 2D片层水溶液，搅拌混合液2h
‑
10h完成自组装，封盖保存，即为压电陶瓷/Mxenes组装悬浊液。
[0018]进一步地，步骤(1)中NH4F与H2SO4的摩尔比为1～3:10～24；离心的速度为8000
‑
10000rad/min；
[0019]步骤(2)中离心的速度为2000
‑
4000rad/min；
[0020]步骤(3)中压电陶瓷与去离子水、Mxenes 2D片层水溶液的质量比为：10
‑
20：20
‑
50:10
‑
20。
[0021]进一步地，所述的聚氨酯IPN基体的制备方法包括以下步骤：
[0022]a)一次共混：按照配比称取聚丁二醇、多元醇和异氰酸酯后共混20min
‑
30min；
[0023]b)二次共混：按配比称取甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯后与步骤a)中共混液共混20min
‑
30min；
[0024]c)IPN三次共混：将步骤b)得到的共混液体加入引发剂共混10min
‑
20min，封盖保存，即为聚氨酯IPN基体溶液。
[0025]进一步地，所述的高阻尼智能减振片材料通过以下方法制得：
[0026]i)预聚合：将聚氨酯IPN基体溶液在70℃
‑
80℃下保温4h
‑
8h，完成预聚合；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高阻尼智能减振片材料，其特征在于，包括以下质量份组分：聚丁二醇(PTMEG)30
‑
90，多元醇7.5
‑
30，异氰酸酯0.5
‑
2.5，甲基丙烯酸丁酯(BMA)0
‑
60，甲基丙烯酸甲酯(MMA)0
‑
60，引发剂0
‑
1，匀泡剂20
‑
40，MAX相陶瓷0.05
‑
0.5，压电陶瓷10
‑
20。2.根据权利要求1所述的一种高阻尼智能减振片材料，其特征在于，优选的高阻尼智能减振片材料包括以下质量份与组分：聚丁二醇(PTMEG)50
‑
80，多元醇15
‑
25，异氰酸酯1
‑
2，甲基丙烯酸丁酯(BMA)20
‑
40，甲基丙烯酸甲酯(MMA)20
‑
40引发剂10.2
‑
0.6，匀泡剂30
‑
35，MAX相陶瓷0.1
‑
0.2，压电陶瓷15
‑
18。3.根据权利要求1所述的一种高阻尼智能减振片材料，其特征在于，所述的压电陶瓷为高钛酸铅陶瓷(PZT)，粒径为300nm
‑
1000nm；所述的引发剂为偶氮类引发剂。4.根据权利要求1所述的一种高阻尼智能减振片材料，其特征在于，所述的所述MAX相陶瓷为Ti2AlC陶瓷颗粒。5.一种如权利要求1所述的一种高阻尼智能减振片材料的制备方法，其特征在于，所述的高阻尼智能减振片材料以Mxenes作为导电相，陶瓷颗粒作为压电相，聚氨酯互穿交联网络泡沫作为聚氨酯IPN基体，通过Mxenes在压电陶瓷上自组装然后与基体复合得到聚氨酯IPN/压电陶瓷/Mxenes高阻尼智能减振片材料。6.根据权利要求5所述的一种高阻尼智能减振片材料，其特征在于，所述的Mxenes在压电陶瓷上自组装如下：(1)制备Mxenes 2D片层：将MAX相陶瓷加入NH4F与H2SO4的混合液中，搅拌20h
‑
30h，随后使用去离子水清洗，离心后倒去上清液，得到清洗的混合液pH为5
‑
7；(2)剥离Mxenes 2D片层：将步骤(1)所得混合液经超声处理1h
‑
3h，超声结束后经离心处理10min
‑
30min，取上层浑浊液为剥离好的Mxenes 2D片层水溶液，封盖保存；(3)Mxenes自组装：将压电...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉洁，陈文正，刘河洲，李华，余启立，范群福，郑栖潭，
申请(专利权)人：马鞍山经济技术开发区建设投资有限公司，
类型：发明
国别省市：