[发明专利]一种三元压电阻尼材料及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体而言，涉及一种三元压电阻尼材料及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明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。

根据本发明的一个方面，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。