多元杂化抗阻尼复合材料及制作方法
【专利摘要】多元杂化抗阻尼复合材料及制作方法，涉及工程用材料制备，按照复合材料厚度由上至下的方向，多元杂化材料的组份采用梯度变化，其中，基体材料采用氯化聚乙烯CPE，多元杂化体为ZKF((2?羟基?3?环己基?5甲基)?苯环)、EBP(2，2?甲撑双?(4?乙基?6?叔丁基苯酚))和PC(聚碳酸酯)的混合物，其中，基体材料CPE与多元杂化体混合的质量百分比为50～60：50～40，多元杂化体各组份的质量百分比为ZKF:EBP:PC＝60～80:30～15:10～5，通过选取ZKF和EBP，容合了杂化体中极性基体与多功能有机小分子之间形成氢键网络的“断裂?重建”的可逆性，具有多重能量耗散机理，因此具有优异的减振、消音功能；复合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并产生协同作用，从而达到调整杂化体材料振动吸收峰的位置，使材料在不同的使用温度下达到满意的减振效果。
【专利说明】
多元杂化抗阻尼复合材料及制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及工程用材料制备，具体的说是多元杂化抗阻尼复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002] 高聚物阻尼材料是基于高聚物的粘弹性，即在玻璃化转变区域内，由分子链运动 产生的内摩擦，将外场作用的机械能或声能部分地转变为热能散逸，而具有减振降噪作用 的功能材料，被广泛地用于航天事业、交通运输、机械设备、建筑以及日常生活等领域。通常 阻尼材料的评价标准之一是玻璃化转变区域内损耗峰(tanS)的高低。而单一的高聚物往往 由于阻尼损耗峰不够高，需要进行改性处理。
[0003] 但在极性高聚物与有机小分子相容体系中（如CPE与有机小分子ZKF)，由于抗增塑 作用(通常，增塑剂加入到基体材料中，损耗峰的高度下降，损耗峰的位置向低温区域偏移， 称作增塑作用;反之称作抗增塑作用。）的存在，随着有机小分子质量百分比的增加，损耗峰 的高度显著增加，同时损耗峰对应的温度(玻璃化温度)也向高温方向移动，如当ZKF的质量 百分比达到40wt %时，对应损耗峰的温度在40°C，而弹性体CPE的损耗峰在-9°C左右。由于 损耗峰向高温方向移动，从而使杂化体阻尼材料的实际应用受到了一定程度的限制，因此 有必要进一步研究新的减振机理，研制出损耗峰温度可控的杂化体减振复合材料。
【发明内容】
[0004] 本发明意在提供一种多元杂化抗阻尼复合材料及制作方法，该材料具有较宽有效 阻尼温域，损耗峰温度可控，且耐热性和抗冲击性良好。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：多元杂化抗阻尼复合材料，其特征 是，按照复合材料厚度由上至下的方向，多元杂化材料的组份采用梯度变化，其中，基体材 料采用氯化聚乙烯CPE，多元杂化体为ZKF((2-羟基-3-环己基-5甲基)-苯环）、EBP(2,2-甲 撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚））和PC(聚碳酸酯）的混合物，其中，基体材料CPE与多元杂化 体混合的质量百分比为50~60:50~40，多元杂化体各组份的质量百分比为ZKF: EBP: PC = 60 ~80:30 ~15:10 ~5〇
[0006] 进一步的，所述多元杂化抗阻尼复合材料为两层，第一层为CPE，第二层为多元杂 化材料，其中，第一层CPE与第二层多元杂化材料的体积百分比为60:40,多元杂化材料各组 分的质量百分比为ZKF :EBP:PC = 80:15:5,复合材料的厚度为2mm。
[0007] 进一步的，所述多元杂化抗阻尼复合材料为三层，第一层为CPE，第二层和第三层 为多元杂化材料，其中，第一层CPE与第二层和第三层多元杂化材料的体积百分比为60:30: 10，第二层多元杂化材料各组分的质量百分比为ZKF: EBP: PC = 70:25:5，第三层多元杂化材 料各组分的质量百分比为ZKF: EBP: PC = 60:30:10，复合材料的厚度为2mm。
[0008] 进一步的，所述的多元杂化抗阻尼复合材料中其tan5>0.3、0.4以及0.5的温度范 围分别达到了 80 °C、65 °C和55 °C。
[0009] -种多元杂化抗阻尼复合材料制作方法，包括以下步骤：
[0010] 1)PC(聚碳酸酯）的制备，将聚碳酸酯加热到150-160°c得到呈熔融态的聚碳酸酯， 备用；
[0011] 2)按比例取CPE粉体加入到步骤1)所得熔融态的PC中，并搅拌均匀，然后自然冷却 到室温得到复合体，然后将复合体放入-160Γ液氮池中的液氮上部空间，保温15分钟，取出 后碎化和研磨得到粉体，备用；
[0012] 3)将步骤2)得到的粉体加入到辊筒中混炼5分钟，然后加入ZKF用切刀混合，混炼 15分钟，混炼均匀后，再加入EBP同样用切刀混合，混炼10分钟，在室温下冷却混炼料，剪碎 制成多元杂化材料，混合过程中根据整体需要按质量比取各组分，即可形成配比不同的多 元杂化材料；
[0013] 4)按质量比取CPE和步骤3)制成的多元杂化材料，先将CPE铺在模子内腔中，夹紧 后送入硫化机在170°C下加热5分钟，然后在5MPa的压力下加压10分钟，使多元杂化材料充 满模子内腔，反复加压两到三次，排出气体后，用lOMPa的压力加压保形5分钟，得到两层厚 的多元杂化抗阻尼复合材料；
[0014] 5)将步骤4)的模子根据厚度要求换成加厚的，在已形成的混炼料上再铺一层多元 化材料，然后再放入硫化机进行加压保压即可得到三层厚的多元化抗阻尼复合材料。
[0015] 本发明的有益效果是:通过选取ZKF和EBP，容合了杂化体中极性基体与多功能有 机小分子之间形成氢键网络的"断裂一重建"的可逆性，具有多重能量耗散机理，因此具有 优异的减振、消音功能;聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，在普通使用温度内都有良好的机 械性能，同时聚碳酸酯的耐冲击性能好;复合材料中抗增塑作用和增塑作用并存，并产生协 同作用，从而达到调整杂化体材料振动吸收峰的位置，使材料在不同的使用温度下达到满 意的减振效果。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
[0017] 实施例一
[0018] 用两层杂化体材料来构建多元杂化抗阻尼符合材料，多元杂化体各组分质量比采 用CPE: ZKF: EBP: PC = 60:32:6:2，CPE和第一层多元杂化体的体积百分比为60:40，
[0019] 制备多元杂化体：
[0020] 1)PC(聚碳酸酯）的制备，将聚碳酸酯加热到150-160°c得到呈熔融态的聚碳酸酯， 备用；
[0021 ] 2)取CPE粉体加入到步骤1)所得熔融态的PC中，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温 得到复合体，然后将复合体放入_160°C液氮池中的液氮上部空间，保温15分钟，取出后碎化 和研磨得到粉体，备用；
[0022] 3)将步骤2)得到的粉体加入到辊筒中混炼5分钟，然后加入ZKF用切刀混合，混炼 15分钟，混炼均匀后，再加入EBP同样用切刀混合，混炼10分钟，在室温下冷却混炼料，剪碎 制成多元杂化材料；
[0023]制备两层杂化体材料：
[0024] 4)按体积比取CPE和步骤3)制成的多元杂化材料，先将CPE铺在模子内腔中，夹紧 后送入硫化机在170°C下加热5分钟，然后在5MPa的压力下加压10分钟，使多元杂化材料充 满模子内腔，反复加压两到三次，排出气体后，用lOMPa的压力加压保形5分钟，得到两层厚 的多元杂化抗阻尼复合材料；
[0025] 实施例二
[0026] 用三层杂化体材料来构建多元杂化抗阻尼符合材料，多元杂化体各组分质量比采 用CPE: ZKF :EBP: PC = 60: 32:6:2，CPE和第一层多元杂化体、第二层多元杂化体的体积百分 比为60:30:10。
[0027] 制备多元杂化体：
[0028] 1)PC(聚碳酸酯）的制备，将聚碳酸酯加热到150_160°C得到呈熔融态的聚碳酸酯， 备用；
[0029] 2)取CPE粉体加入到步骤1)所得熔融态的PC中，并搅拌均匀，然后自然冷却到室温 得到复合体，然后将复合体放入_160°C液氮池中的液氮上部空间，保温15分钟，取出后碎化 和研磨得到粉体，备用；
[0030] 3)将步骤2)得到的粉体加入到辊筒中混炼5分钟，然后加入ZKF用切刀混合，混炼 15分钟，混炼均匀后，再加入EBP同样用切刀混合，混炼10分钟，在室温下冷却混炼料，剪碎 制成多元杂化材料；
[0031] 制备三层杂化体材料：
[0032] 4)按体积比取CPE和步骤3)制成的多元杂化材料，先将CPE铺在模子内腔中，夹紧 后送入硫化机在170°C下加热5分钟，然后在5MPa的压力下加压10分钟，使多元杂化材料充 满模子内腔，反复加压两到三次，排出气体后，用lOMPa的压力加压保形5分钟，得到两层厚 的多元杂化抗阻尼复合材料；
[0033] 5)将步骤4)的模子取下，将步骤4)得到的两层厚的多元杂化抗阻尼复合材料放入 三层杂化体材料适用的模子中，在已形成的复合材料上再铺一层多元化材料，然后再放入 硫化机进行加压保压即可得到三层厚的多元化抗阻尼复合材料。
[0034] 表一
[0035]
[0036]由表一可知，杂化材料中增加了EBP和PC后，比单纯的CPE或者CPE与ZKF混杂时损 耗峰的位置大幅下降，且损耗峰的值分别达到了 1.861和1.885,具有较高的阻尼减震性能。
[0037] 表二
[0038]
[0039] 由表二可知，与纯的CPE相比，所制备的多元杂化抗阻尼复合材料的有效阻尼温域 被拓宽，tanS >0.3、0.4以及0.5的温度范围分别达到了 80°C、65°C和55°C，因此本复合材料 不仅具有较高的阻尼性能，而且阻尼温域也较宽，减震消音效果要大大优于纯的CPE基体材 料的减震消音效果。
【主权项】
1. 多元杂化抗阻尼复合材料，其特征是，按照复合材料厚度由上至下的方向，多元杂化 材料的组份采用梯度变化，其中，基体材料采用氯化聚乙烯CPE，多元杂化体为ZKF((2-羟 基-3-环己基-5甲基)-苯环）、EBP(2,2-甲撑双-(4-乙基-6-叔丁基苯酚））和PC(聚碳酸酯） 的混合物，其中，基体材料CPE与多元杂化体混合的质量百分比为50~60:50~40，多元杂化 体各组份的质量百分比为2狀58?:?0 = 60~80:30~15:10~5。2. 根据权利要求1所述的多元杂化抗阻尼复合材料，其特征是，所述多元杂化抗阻尼复 合材料为两层，第一层为CPE，第二层为多元杂化材料，其中，第一层CPE与第二层多元杂化 材料的体积百分比为60:40，多元杂化材料各组分的质量百分比为ZKF: EBP: PC = 80:15:5， 复合材料的厚度为2mm。3. 根据权利要求1所述的多元杂化抗阻尼复合材料，其特征是，所述多元杂化抗阻尼复 合材料为三层，第一层为CPE，第二层和第三层为多元杂化材料，其中，第一层CPE与第二层 和第三层多元杂化材料的体积百分比为60:30:10，第二层多元杂化材料各组分的质量百分 比为ZKF: EBP: PC = 70:25:5，第三层多元杂化材料各组分的质量百分比为ZKF: EBP: PC = 60: 30:10，复合材料的厚度为2mm。4. 根据权利要求1所述的多元杂化抗阻尼复合材料，其特征是，所述的多元杂化抗阻尼 复合材料中其七&1^>0.3、0.4以及0.5的温度范围分别达到了80°(：、65°(：和55°(：。5. -种多元杂化抗阻尼复合材料制作方法，包括以下步骤： 1. PC(聚碳酸酯）的制备，将聚碳酸酯加热到150-160°C得到呈熔融态的聚碳酸酯，备 用； 2) 按比例取CPE粉体加入到步骤1)所得熔融态的PC中，并搅拌均匀，然后自然冷却到室 温得到复合体，然后将复合体放入-160°C液氮池中的液氮上部空间，保温15分钟，取出后碎 化和研磨得到粉体，备用； 3) 将步骤2)得到的粉体加入到辊筒中混炼5分钟，然后加入ZKF用切刀混合，混炼15分 钟，混炼均匀后，再加入EBP同样用切刀混合，混炼10分钟，在室温下冷却混炼料，剪碎制成 多元杂化材料，混合过程中根据整体需要按质量比取各组分，即可形成配比不同的多元杂 化材料； 4) 按质量比取CPE和步骤3)制成的多元杂化材料，先将CPE铺在模子内腔中，夹紧后送 入硫化机在170°C下加热5分钟，然后在5MPa的压力下加压10分钟，使多元杂化材料充满模 子内腔，反复加压两到三次，排出气体后，用IOMPa的压力加压保形5分钟，得到两层厚的多 元杂化抗阻尼复合材料； 5) 将步骤4)的模子根据厚度要求换成加厚的，在已形成的混炼料上再铺一层多元化材 料，然后再放入硫化机进行加压保压即可得到三层厚的多元化抗阻尼复合材料。
【文档编号】C08K5/13GK105906959SQ201610497899
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】晏雄, 陈静, 王新厚, 陈夕方
【申请人】丹阳市宇晟纺织新材料有限公司