一种压电阻尼聚合物隔振垫片及其制备方法
【专利摘要】本发明提供的压电阻尼聚合物隔振垫片及其制备方法，所述压电阻尼聚合物隔振垫片是一种环氧互穿网络结构的压电阻尼聚合物隔振垫片，其由A与B两组份组成，A组份由100份环氧树脂，30-70份压电陶瓷粉末，10-30份预聚体，0.1-0.3份分散剂，5-15份低收缩添加剂，0.1-0.3份消泡剂组成；B组份由10-30份固化剂组成；均为质量份。该压电阻尼聚合物隔振垫片制作时，所用材料流动性良好，灌注便捷，常温固化，低收缩，固化不开裂，精度高，抗压强度高；可以任意调节所述垫片成型厚度，在保证该垫片力学性能的同时，同时使该垫片具有压电阻尼的性能。
【专利说明】—种压电阻尼聚合物隔振垫片及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压电阻尼聚合物隔振垫片，具体地说，涉及的是一种环氧互穿网络结构(IPN)的压电阻尼聚合物隔振垫片及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着现代工业飞速发展，机械设备趋于高速和自动化，随之引起振动问题日益严重，不容易引起螺栓松动及脱落导致机械故障，因此减振、防振阻尼技术的发展则显得非常重要，新型高性能阻尼垫片的制备非常关键。机座隔振垫片从结构上来说，有波浪形垫片，也有弹簧垫圈和 平垫片，上述垫片一般都只是从结构上进行了优化设计。从材料上来说，有金属垫片、聚合物垫片、石棉垫片，以满足不同的使用场合。
[0003]单一的均聚物的玻璃化转变温域较窄，不满足实际阻尼场合的应用，采用互穿网络聚合物(IPN)技术可有效改善均聚物的阻尼性能。环氧互穿网络结构压电阻尼机座隔振垫片，一方面通过互穿网络结构改性环氧树脂，克服了环氧树脂固化物脆性大的缺点，提高垫片的力学性能，拓宽了环氧的阻尼性能；另一方面该垫片综合了高聚物的粘弹性阻尼、聚合物与填料颗粒的界面摩擦及压电阻尼多重能量耗散途径，最终使得体系具备优良减振阻尼性能。此外，环氧互穿网络结构压电阻尼灌封料粘度可控，可方便快捷的注入两接触面之间，任意调节垫片厚度；机座、垫片、螺帽三者共同形成一种约束阻尼复合材料，垫片为压电阻尼复合材料，具有压电阻尼性能，够起到隔振作用。总之，环氧互穿网络结构压电阻尼机座隔振垫片具有灌注便捷、常温固化、低收缩、精度高、抗压强度高、阻尼性能优越等特点。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:提供一种压电阻尼聚合物隔振垫片及其制备方法，以克服上述现有技术的不足。
[0005]本发明解决其技术问题采用以下的技术方案:
[0006]本发明提供的压电阻尼聚合物隔振垫片是一种环氧互穿网络结构的压电阻尼聚合物隔振垫片，其由A组份与B组份固化而成，其中:A组份由100份环氧树脂，30-70份压电陶瓷粉末，10-30份预聚体，0.1-0.3份分散剂，5-15份低收缩添加剂，0.1-0.3份消泡剂组成；B组份由10-30份固化剂组成；均为质量份。
[0007]所述的压电陶瓷粉末可以为钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌酸锂中的一种，或几种的混合物，该压电陶瓷粉末粒径为0.5-3 μ m。
[0008]所述的低收缩添加剂可以为螺环原碳酸酯、羟基螺环原碳酸酯、螺环原酸酯中的一种，或几种的混合物。
[0009]所述的环氧树脂可以采用双酚A 二缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F 二缩水甘油醚、双酚S 二缩水甘油醚型中的一种，或几种的混合物。
[0010]所述的预聚体可以采用聚氨酯预聚体、丙烯酸预聚体、酚醛树脂预聚体中的一种，预聚体的粘度为0.1-1.0pa.S。[0011]所述的固化剂可以采用三乙烯二胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、聚醚胺、聚酰胺中的一种，或几种的混合物。
[0012]所述的分散剂可以为BYK-W966、BYK-W961及BYK-P104S中的一种，或几种的混合物。
[0013]所述的消泡剂可以采用BYK-501，BYK-505及甲基硅油中的一种，或几种的混合物。
[0014]本发明提供的压电阻尼聚合物隔振垫片的制备方法是一种环氧互穿网络结构压电阻尼隔振垫片的制备方法，其采用以下步骤的方法:
[0015](I)配制体积百分比为5%的硅烷偶联剂KH-550的乙醇水溶液，对压电陶瓷粉末进行表面处理，干燥，研磨，备用；所述的压电陶瓷粉末为钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌酸锂中的一种或几种的混合物，陶瓷粒径为0.5-3 μ m ;
[0016](2)将10-30质量份预聚体和100质量份环氧树脂的质量比例混合，得到环氧互穿网络结构基料；所述的预聚体采用聚氨酯预聚体、丙烯酸预聚体、酚醛树脂预聚体中的一种，预聚体的粘度控制在0.1-1.0pa.S ;所述的环氧树脂采用双酚A 二缩水甘油醚型环氧树月旨、双酚F 二缩水甘油醚、双酚S 二缩水甘油醚型中的一种，或几种的混合物；
[0017](3)将预先处理好的30-70质量份压电陶瓷粉末、0.1-0.3质量份分散剂、5_15质量份低收缩添加剂、0.1-0.3质量份消泡剂的质量比例加入环氧互穿网络结构基料中，通过三辊机搅拌均匀，得到A组分；所述的分散剂为BYK-W966、BYK-W961及BYK-P104S中的一种或几种的混合物；所述的低收缩添加剂为螺环原碳酸酯、羟基螺环原碳酸酯、螺环原酸酯中的一种，或几种的混合物；所述的消泡剂为BYK-501，BYK-505及甲基硅油中的一种，或几种的混合物；
[0018](4)将B组分加入到A组分中，B组分为10-30质量份固化剂，混合均匀，得到环氧互穿网络结构压电阻尼灌封料；所述的固化剂采用三乙烯二胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、聚醚胺、聚酰胺中的一种，或几种的混合物；
[0019](5)固化:将环氧互穿网络结构压电阻尼灌封料注入机座和固定螺帽之间进行固化，固化条件为室温/24h+60°C /4h，得到环氧互穿网络结构压电阻尼隔振垫片。
[0020]本发明制备的压电阻尼聚合物隔振垫片，其厚度可以由机座和固定螺帽之间的间隙来控制，机座、垫片、螺帽三者共同形成一种约束阻尼复合材料，垫片为压电阻尼复合材料。
[0021]本发明得到的环氧互穿网络结构的压电阻尼聚合物隔振垫片，与现有其他垫片相比有以下优点:
[0022](1)该垫片充分利用了互穿网络结构及压电阻尼技术，综合了高聚物粘弹阻尼，界面摩擦阻尼及压电阻尼效应多重能量耗散途径，阻尼特性良好。
[0023](2)互穿网络结构改性环氧树脂，改善了环氧树脂固化后脆性大，大大提升了垫片的力学性能，灌注料固化放热量低、低收缩、固化不开裂，强度高，抗冲击性能优越。
[0024](3)使用方便快捷，可直接将灌注料注入机座和螺栓帽之间，垫片厚度由机座和螺栓帽之间的间隙大小控制，不受机座面和螺栓面不规则的影响。
[0025](4)该垫片的阻尼性能优异，最大损耗因子大于0.8。【具体实施方式】
[0026]下面结合实例对本发明作进一步阐述，但本发明的内容不仅仅局限于以下实施示例。
[0027]实施例1:
[0028]用质量百分数为5 %的KH-550的乙醇水溶液处理30份铌镁锆钛酸铅颗粒，干燥，研磨，备用；取100份双酚A 二缩水甘油醚型环氧树脂与10份聚氨酯预聚体混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)基料；取50份铌镁锆钛酸铅颗粒，0.1份BYK-W966，0.1份BYK-501，10份螺环原碳酸酯加入到环氧互穿网络结构(IPN)基料，通过三辊机混合，得到A组份；取10份四乙烯三胺加入到A组份，混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料；将灌封料注入机座和固定螺帽之间，固化条件为室温/24h+60°C /4h，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼机座隔振垫片。经过测试，环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料的拉伸强度为 35.2MPa，最大损耗因子为0.81。
[0029]实施例2:
[0030]用质量百分数为5%的KH-550的乙醇水溶液处理50份锆钛酸铅颗粒，干燥，研磨，备用；取100份双酚F 二缩水甘油醚型环氧树脂与20份酚醛树脂预聚体混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)基料；取60份铌镁锆钛酸铅颗粒，0.3份BYK-P104S，0.3份BYK-501以及5份螺环原酸酯加入到环氧互穿网络结构(IPN)基料，通过三辊机混合，得到A组份；取30份聚酰胺加入到A组份，混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料；将灌封料注入机座和固定螺帽之间，固化条件为室温/24h+60°C /4h，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼机座隔振垫片。经过测试，环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料的拉伸强度为48.6MPa，最大损耗因子为0.89。
[0031]实施例3:
[0032]用质量百分数为5 %的KH-550的乙醇水溶液处理60份钛酸铅颗粒，干燥，研磨，备用；取100份双酚S 二缩水甘油醚型环氧树脂与20份丙烯酸预聚体混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)基料；取60份铌镁锆钛酸铅颗粒，0.3份BYK-W961，0.3份BYK-501以及10份羟基螺环原碳酸酯加入到环氧互穿网络结构(IPN)基料，通过三辊机混合，得到A组份；取10份多乙烯多胺加入到A组份，混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料；将灌封料注入机座和固定螺帽之间，固化条件为室温/24h+60°C /4h，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼机座隔振垫片。经过测试，环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料的拉伸强度为42.6MPa，最大损耗因子为0.93。
[0033]实施例4:
[0034]用质量百分数为5%的KH-550的乙醇水溶液处理70份钛酸铅颗粒，干燥，研磨，备用；取100份双酚F 二缩水甘油醚型环氧树脂与30份聚氨酯预聚体混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)基料；取70份铌镁锆钛酸铅颗粒，0.3份BYK-W961，0.3份甲基硅油以及15份螺环原碳酸酯加入到环氧互穿网络结构(IPN)基料，通过三辊机混合，得到A组份；取10份聚醚胺加入到A组份，混合均匀，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料；将灌封料注入机座和固定螺帽之间，固化条件为室温/24h+60°C /4h，得到环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼机座隔振垫片。经过测试，环氧互穿网络结构(IPN)压电阻尼灌封料的拉伸强度为31.4MPa，最大损耗因子为0.91。[0035] 上述实施 例中，原料用量均为质量份。
【权利要求】
1.一种压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是一种环氧互穿网络结构的压电阻尼聚合物隔振垫片，其由A组份与B组份固化而成，其中:A组份由100份环氧树脂，30-70份压电陶瓷粉末，10-30份预聚体，0.1-0.3份分散剂，5-15份低收缩添加剂，0.1-0.3份消泡剂组成；B组份由10-30份固化剂组成；均为质量份。
2.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是压电陶瓷粉末为钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌酸锂中的一种，或几种的混合物，该压电陶瓷粉末粒径为0.5-3 μ m。
3.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是所述的低收缩添加剂为螺环原碳酸酯、羟基螺环原碳酸酯、螺环原酸酯中的一种，或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是所述的环氧树脂采用双酚A 二缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F 二缩水甘油醚、双酚S 二缩水甘油醚型中的一种，或几种的混合物。
5.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是所述的预聚体采用聚氨酯预聚体、丙烯酸预聚体、酚醛树脂预聚体中的一种，预聚体的粘度为0.1-1.0pa.S。
6.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，压电阻尼隔振垫片，其特征是所述的固化剂采用三乙烯二胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、聚醚胺、聚酰胺中的一种，或几种的混合物。
7.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是所述的分散剂为BYK-W966、BYK-W961 及BYK-P104S中的一种，或几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的压电阻尼聚合物隔振垫片，其特征是所述的消泡剂采用BYK-501, BYK-505及甲基硅油中的一种，或几种的混合物。
9.一种压电阻尼聚合物隔振垫片的制备方法，其特征是一种环氧互穿网络结构的压电阻尼聚合物隔振垫片的制备方法，具体采用以下步骤的方法: (1)配制体积百分比为5%的硅烷偶联剂KH-550的乙醇水溶液，对压电陶瓷粉末进行表面处理，干燥，研磨，备用；所述的压电陶瓷粉末为钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅、铌镁锆钛酸铅、铌酸锂中的一种或几种的混合物，陶瓷粒径为0.5-3 μ m ; (2)将10-30质量份预聚体和100质量份环氧树脂的质量比例混合，得到环氧互穿网络结构基料；所述的预聚体采用聚氨酯预聚体、丙烯酸预聚体、酚醛树脂预聚体中的一种，预聚体的粘度控制在0.1-1.0pa.s ;所述的环氧树脂采用双酚A 二缩水甘油醚型环氧树脂、双酚F 二缩水甘油醚、双酚S 二缩水甘油醚型中的一种，或几种的混合物； (3)将预先处理好的30-70质量份压电陶瓷粉末、0.1-0.3质量份分散剂、5-15质量份低收缩添加剂、0.1-0.3质量份消泡剂的质量比例加入环氧互穿网络结构基料中，通过三辊机搅拌均匀，得到A组分；所述的分散剂为BYK-W966、BYK-W961及BYK-P104S中的一种或几种的混合物；所述的低收缩添加剂为螺环原碳酸酯、羟基螺环原碳酸酯、螺环原酸酯中的一种，或几种的混合物；所述的消泡剂为BYK-501，BYK-505及甲基硅油中的一种，或几种的混合物； (4)将B组分加入到A组分中，B组分为10-30质量份固化剂，混合均匀，得到环氧互穿网络结构压电阻尼灌封料；所述的固化剂采用三乙烯二胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、聚醚胺、聚酰胺中的一种，或几种的混合物；(5)固化:将环氧互穿网络结构压电阻尼灌封料注入机座和固定螺帽之间进行固化，固化条件为室温/24h+60°C /4h，得到环氧互穿网络结构的压电阻尼聚合物隔振垫片。
10.根据权利要求9所述的压电阻尼聚合物隔振垫片的制备方法，其特征是所制备的垫片，其厚度由机座和固定螺帽之间的间隙来控制，机座、垫片、螺帽三者共同形成一种约束阻尼复合材料， 垫片为压电阻尼复合材料。
【文档编号】C08L75/04GK103965589SQ201410202852
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】秦岩, 周勇, 黄志雄, 李洋 申请人:武汉理工大学