[发明专利]复合材料、弹性元件和隔振装置及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合材料、弹性元件和隔振装置及其制备方法，该复合材料包括聚氨酯基材、作为导电填料的碳纤维和作为压电填料的压电陶瓷，聚氨酯基材由异氰酸酯预聚物和助剂反应生成，异氰酸酯预聚物中的异氰酸酯基的含量为2～10％；碳纤维为纳米级；碳纤维和压电陶瓷被包覆于聚氨酯基材中。本发明提供的复合材料不仅可以作为结构材料或与结构材料一起使用，而且具有较佳的隔振、减振性能，能够实现机械能、电能和热能三者的转变。

技术领域

本发明涉及减振、降噪技术领域，且更具体地涉及一种复合材料，一种采用该复合材料制备的弹性元件、包括该弹性元件的隔振装置，及用于制备该隔振装置的方法。

背景技术

目前国内外设计制造的传统隔振装置，是以橡胶为主要材料，通过炭黑补强，硫化成型。当振动传递到隔振装置时，利用橡胶内部分子链的振动滞后性，产生相对位移和摩擦，将振动的机械能转化为热能耗散。

随着设备隔振效果的要求日趋严格，需要进一步降低设备振动，将能量传递到目标区域。但是，由于橡胶隔振装置的阻尼性能的优劣与隔振效果的好坏在一定范围内呈相反的关系。例如，阻尼增加，隔振装置的固有频率随之增加，隔振效果则会下降。因此，隔振装置在利用材料的阻尼特性的情况下，提高隔振效果是最近研究的热点。

近年来，诸如聚氨酯的阻尼材料作为减振降噪材料引起了广泛关注和应用。例如聚氨酯阻尼材料通常是采用无机填料作为添加剂以提高材料的阻尼性能。但是，由于现有配方中无机填料在聚氨酯基材中具有分散不均匀的问题，因此，会影响电能转化为热能的效率，使得隔振装置的隔振效果不佳。

因此，需要一种复合材料、采用该复合材料制备的弹性元件、包括该弹性元件的隔振装置，及用于制备该隔振装置的方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种复合材料，该复合材料包括：

聚氨酯基材，所述聚氨酯基材由异氰酸酯预聚物和助剂反应生成，所述异氰酸酯预聚物中的异氰酸酯基的含量为2～10％；

作为导电填料的碳纤维，所述碳纤维为纳米级；以及

作为压电填料的压电陶瓷，

其中，所述碳纤维和所述压电陶瓷包覆于所述聚氨酯基材中。

根据本方案，聚氨酯作为基材，使得复合材料形成为聚氨酯阻尼材料。碳纤维作为导电材料，压电陶瓷作为压电材料，使得复合材料形成为压电阻尼材料。

本发明提供的复合材料不仅可以作为结构材料或与结构材料一起使用，而且具有较佳的隔振、减振性能，能够实现机械能、电能和热能三者的转变。

优选地，所述异氰酸酯预聚物、所述碳纤维、所述压电陶瓷和所述助剂的质量份数比为(30～100)：(0.1～10)：(20～50)：(5～40)。

优选地，所述碳纤维的直径为50～200nm，长径比为50～100。

优选地，所述聚氨酯基材为浇注型，并且/或者

制备所述异氰酸酯预聚物的原料为聚酯型多元醇或聚醚型多元醇中的至少一种，以及多异氰酸酯。

优选地，所述助剂为扩链剂，并且/或者

所述助剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、三羟甲基丙烷、1,4-丁二醇和对苯二酚二羟乙基醚中的至少一种。