一种无机阻尼复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种无机阻尼复合材料及其制法，按重量计，该材料由无机材料基体100份，压电填料填料10～150份，导电填料1～50份，助剂1～50份组成，其中无机材料基体包括水泥，玻璃，陶瓷以及沥青；压电填料为平均粒径为100nm～100um的压电陶瓷，导电填料为碳系有机化合物，将上述组分按上述比例固化成型即得到无机阻尼复合材料。本发明专利技术提供的无机阻尼材料有较好的阻尼效应，能有效地消除噪声，可以广泛的应用于交通运输，大型建筑，医用卫生材料等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阻尼复合材料领域，更进一步的说，是涉及。
技术介绍
随着社会经济的发展,机械设备正向着高速,高效、自动化方向发展，但机械工作时产生的振动会严重破坏设备的精确度、可靠性和稳定性，产生的噪音也危害了人们的身心健康。在此需求上，减振降噪材料应运而生。阻尼材料是一种能够吸收震动机械能，并将它转化成热能，电能，磁能或其他形式的能量而损耗掉的一种功能材料，能够消除噪音，振动等带来的环境污染。随着我国客车、火车的提速，车速与之前相比有了很大的提高，但是，运行时不可避免的产生振动及其噪音，当这种振动及其噪音达到一定程度时，不可避免的对操作人员，乘客，居民造成一定程度的影响。在日常的家居以及工作中，外界噪音的影响常常使人疲惫，烦躁，严重影响人们的生活质量以及工作效率，因此，在无机建筑领域需要一种无机阻尼复合材料，能在一定程度上消除振动及噪音的影响。本专利技术所用的无机阻尼材料，是一种压电导电材料，所选用的无机材料基体包括包括水泥，陶瓷，浙青。就目前国内外而言，所选用的压电填料主要是压电陶瓷，所述的导电填料主要有金属类填料和非金属类填料，本专利技术所选用的是非金属填料，为碳系化合物。经对现有的文献技术的检索发现，张联盟和秦岩等人研究了混杂增强环氧树脂基压电阻尼复合材料及其制备方法，加入混杂纤维，能起到增强材料的力学性能，同时也有一定的阻尼效应，但是其阻尼效应并不能满足人们的需求。黄志雄，魏涛等人研究了一种环氧树脂既压电阻尼复合材料及其制备方法，利用二次成型制备具有梯度夹层结构的环氧树脂基压电复合材料，虽然材料的阻尼性能有了很大的提高，其力学性能却满足了人们的需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种能够抗振动、减噪音的无机阻尼复合材料及其制备的方法。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案:本专利技术提供的无机阻尼复合材料，按重量计，该材料由无机材料基体100份，压电填料填料10 150份，导电填料I 50份，助剂I 50份组成。可以将所述的无机材料基体、导电填料和压电填料按所述组份混合均匀，之后固化得到所述无机阻尼复合材料。所述无机材料基体可以采用水泥、液态浙青、陶瓷中的一种或几种。所述压电填料可以采用压电陶瓷，所述压电陶瓷可以为钛酸钡、锆钛酸铅、锆钛镧酸铅、含铋层状压电陶瓷和具有钙碳矿结构的无铅压电陶瓷中的一种或几种。 所述导电填料可以为碳系化合物，其用量更好的选择底限可以为I份、2份，选择高限为40份，50份。所述碳系化合物可以采用导电炭黑，碳纳米管，压电纤维中的一种或几种。所述助剂可以采用固化剂、粘结剂、分散剂中的一种或几种。本专利技术提供的上述无机阻尼复合材料，其制备方法包括以下步骤:(I)将压电填料过筛，得到300 8000目的过筛压电陶瓷粉；(2)将过筛后的导电填料和压电填料进行表面处理，过滤干燥后，得到改性后的压电填料和导电填料；(3)将改性后的 压电填料和导电填料按配方比例与无机材料基体混合均匀，机械搅拌混合均匀，得到混合料；(4)将混合料放入超声波震荡仪中，其采用的工艺条件是:温度为60 100°C，频率是50 100Hz，震荡时间为2 5h，得到成型后的无机复合材料；(5)将成型后的无机复合材料放入直流油浴电场中极化。所述直流油浴电场极化工艺条件可以是:电压是5 15km/mm,极化温度是20 150°C，极化时间是20 120min。本专利技术提供的上述无机阻尼复合材料，其制备方法可以随着无机材料基体种类的不同，也会有细微的差别，所述细微的差别是指所选助剂种类和工艺条件不同。本专利技术与现有技术相比具有以下的主要的优点:一.由于复合材料种存在压电粒子和导电粒子，能够吸收机械能，并将它转化成热能，电能，磁能或其他形式的能量而损耗掉，所以本专利技术的无机阻尼材料有较好的阻尼效应，能有效地消除噪声，减小振动。该材料可以广泛的应用于交通运输，大型建筑，家居，医用卫生材料等领域。二.本专利技术所制备的复合材料，导电填料既包括导电纤维又包括导电炭黑，导电纤维同时可以作为结构相，既提高了复合材料的阻尼性能又提高了材料的力学性能。本专利技术通过对试样进行动态力学分析后可以得出，最大阻尼因子tanS提高20% 90%，阻尼系数大于0.3的材料即为阻尼系数较好的材料，本专利技术制备的复合材料其阻尼系数大于0.3的阻尼温域提高了 30%以上。具体实施方案下面结合具体的实施方案对本专利技术做进一步的阐述。产品实施例:本实施例提供的无机阻尼复合材料包含以下组分:无机材料基体，压电填料，导电填料，其中，无机材料基体100重量份数，压电填料10 150重量份数，导电填料3 50重量份数。所述的无机材料基体、导电填料和压电填料按所述组份混合均匀，之后固化得到所述无机阻尼复合材料。所述无机材料基体采用水泥、液态浙青、陶瓷中的一种或几种。所述压电填料采用压电陶瓷，所述压电陶瓷为钛酸钡、锆钛酸铅、锆钛镧酸铅、含铋层状压电陶瓷和具有钙碳矿结构的无铅压电陶瓷中的一种或几种。所述导电填料为碳系化合物。所述碳系化合物采用导电炭黑，碳纳米管，压电纤维中的一种或几种。所述助剂采用固化剂、粘结剂、分散剂中的一种或几种。方法实施例1:取水泥熟料100重量份数，水泥熟料型号为P.C32.5/P.C32.5R，加入预先用硅烷偶联剂处理，并用乙醇水溶液清洗后的干燥锆钛酸铅粉，再加入导电填料中的一种或几种与石膏混合均匀，室温下机械搅拌lOmin，将混合料放入超声波震荡仪中，在90°C，80Hz下超声混合2小时，常温下固化成型后，将试样放入直流油浴电场中极化，极化温度为100°C，极化电压为10km/mm，极化时间为120min，然后将试样放入1.0Hz，500mN，室温至200°C条件下进行动态力学分析，以及力学性能测试。实施例1 5配方如表I所示，所得压电阻尼复合材料的阻尼性能如，力学性能表2，用此方法得到的水泥基压电复合材料应用于道路，桥梁以及大型建筑领域，有较好的降振减燥效果。方法实施例6 10:取水泥熟料100重量份数，水泥熟料型号为P.042.5/P.042.5R，加入预先用硅烷偶联剂处理，并用乙醇水溶液清洗后的干燥钛酸钡，再加入导电填料以及石膏混合均匀，室温下机械搅拌lOmin，将混合料放入超声波震荡仪中，在90°C，80Hz下震荡2小时，常温下固化成型后，将试样放入直流油浴电场中极化，极化温度为100°C，极化电压为10km/mm，极化时间为120min，然后将试样放入1.0Hz，500mN，室温至200°C条件下进行动态力学分析，以及力学性能测试。实施例6 10配方如表3所示，所得压电阻尼复合材料的阻尼性能，力学性能如表4。用此方法得到的水泥基压电复合材料应用于道路，桥梁以及大型建筑领域，有较好的降振减燥效果。方法实施例11 15:取配制好的液态浙青100质量份数，将锆钛镧酸铅粉末用硅烷偶联剂处理，并用乙醇水溶液清洗，干燥后取一定量，再加入导电填料，室温下机械搅拌lOmin，将混合料放入超声波震荡仪中，在80°C，90Hz下震荡3小时，常温下固化成型后，将试样放入直流油浴电场中极化，极化温度为60°C,极化电压为10km/mm,极化时间为IOOmin,然后将试样放入1.0Hz，500mN，室温至200°C条件下进行动态力学分析，以及力学性能测试。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无机阻尼复合材料，其特征在于按重量计，该材料由无机材料基体100份，压电填料填料10～150份，导电填料1～50份，助剂1～50份组成。

【技术特征摘要】
1.一种无机阻尼复合材料，其特征在于按重量计，该材料由无机材料基体100份，压电填料填料10 150份，导电填料I 50份，助剂I 50份组成。2.如权利要求1所述的无机阻尼复合材料，其特征是将所述的无机材料基体、导电填料和压电填料按所述组份混合均匀，之后固化得到所述无机阻尼复合材料。3.根据权利要求2所述无机阻尼复合材料，其特征是所述无机材料基体采用水泥、液态浙青、陶瓷中的一种或几种。4.根据权利要求2所述无机阻尼复合材料，其特征是所述压电填料采用压电陶瓷，所述压电陶瓷为钛酸钡、锆钛酸铅、锆钛镧酸铅、含铋层状压电陶瓷和具有钙碳矿结构的无铅压电陶瓷中的一种或几种。5.根据权利要求2所述无机阻尼复合材料，其特征是所述导电填料为碳系化合物。6.根据权利要求5所述无机阻尼复合材料，其特征是所述碳系化合物采用导电炭黑，碳纳米管，压电纤维中的一种或几种。7.根据权利要求1所述无机阻尼复合材料，其特征是所述助剂采用固化剂、粘结剂、分散剂中的一种或几种。8.权利要求1至7中任一权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄志雄，余龙颖，童亚军，黄坤，秦岩，梅启林，王雁冰，张联盟，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：