金属橡胶-聚氨酯复合材料减振性能研究

针对单一减振材料无法兼具高阻尼与高刚度的弊端,本工作提出了一种新的复合材料,即将三维空间网状结构的金属橡胶(EMWM)作为基体,聚氨酯(PU)作为增强体,并采用真空渗流的方式制备了具有高阻尼与高刚度的金属橡胶-聚氨酯(EMWM-PU)复合材料。通过EMWM与EMWM-PU复合材料的准静态压缩试验,发现界面摩擦的引入使得EMWM-PU复合材料的耗能与刚度特性得到显著提升。此外搭建了复合材料管路减振测试平台,以平均振动加速度级和插入损失作为评价指标,研究了EMWM密度、激振量级、安装时的预紧间距对管路减振性能的影响。结果表明,EMWM-PU复合材料在5~1 000 Hz频段范围内均具有优异的减振效果,且复合材料中基体材料EMEM的密度越小、安装时的预紧间距越大,减振效果越好。本研究有效拓宽了复合材料的应用范围,也为金属橡胶复合材料的设计和应用提供了有效的指导。

聚环氧氯丙烷氨酯阻尼材料的阻尼性能研究

一般来讲,聚合物材料的阻尼性能来源于分子链运动带来的内摩擦力以及分子间物理键的破坏与再生,分子链运动所产生的阻尼在聚合物的玻璃化转变温度范围内最为有效。因此具有极性较强、体积较大的一CH_2Cl侧基的环氧氯丙烷聚合物应具有优异的阻尼性能,专利文献[1—2]报道过由多羟基(官能度≥2)聚环氧氯丙烷预聚物为原料制得的聚氨酯泡沫具有良好的阻燃性能,作者在聚环氧氯丙烷氨酯阻尼材料方面进行了尝试。

PU/VER IPN材料阻尼性能的研究

采用DMA法研究了热力学、动力学因素及组成比对聚氨酯/乙烯基酯树脂互穿聚合物网络(PU/VER IPN)材料阻尼性能的影响。研究发现:引入丙烯酸酯类单体为VER共聚单体,改善了常规以苯乙烯(St)为共聚单体的PU/VER(St)IPN材料的阻尼性能,含较长酯基的体系具有更优的阻尼性能;通过调整两网络的相对聚合速率及组成比,可使材料出现宽温域阻尼,合成的组成比为80/20、70/30及60/40的IPN材料,在至少近80℃的温域,阻尼因子(tanδ)>0.3。进一步通过TEM检测分析了IPN材料微观结构与阻尼性能的关系。

PMN掺杂酯醚共聚聚氨酯压电阻尼材料的制备及其表征

通过溶液共混法制备了铌镁锆钛酸铅(PMN)掺杂酯醚共聚聚氨酯压电阻尼材料,并研究了PMN含量对材料阻尼性能、压缩生热、压电性能及力学性能的影响。结果表明,PMN可有效改善材料的阻尼性能,并且可以降低材料因阻尼效应而产生的温度升高,同时也可赋予材料一定的压电性,但当PMN含量过高时反而不利于材料阻尼性能和力学性能的提高。

聚氨酯/聚硅氧烷IPN阻尼材料研究

以聚四氢呋喃醚MDI聚氨酯和聚二甲基硅氧烷合成了PU/PDMS IPN阻尼材料,用SEM和XPS分析了IPN的形态结构和元素分布,用 DMA 分析了动态力学性能。结果表明,各聚合物组分在 IPN 表面和内部的分布是不均匀的,这种不均匀性与 PU 与 PDMS 的相容性及组成比例有关。

锆钛酸铅/聚苯胺/聚氨酯三元阻尼复合材料

为减少压电陶瓷/导电填料/聚合物阻尼复合材料中填料的含量,制备了锆钛酸铅(PZT)/聚苯胺/聚氨酯三元复合材料,其中,聚苯胺(PANI)通过原位聚合的方法包覆于压电陶瓷粒子的表面.采用FTIR,TGA,SEM、EDS研究了PANI包覆PZT的组成和形态.用DMA评价了复合材料的阻尼性能.结果表明,通过原位聚合的方法能够制备PANI包覆的PZT粉末;三元复合材料的阻尼性能与PANI的导电率有关,在一定的PANI导电率时达到最大,并且在任意导电率下均高于单一聚氨酯.用PANI包覆的压电陶瓷与聚合物复合,能够提高聚合物的阻尼性能.通过调整PANI的导电率,可以使材料的阻尼性能达到相应振动频率下的最大值.

橡胶阻尼材料的研究进展

分析了橡胶材料的阻尼机理,重点讨论了丙烯酸酯橡胶、聚氨酯、丁基橡胶、丁腈橡胶和聚乙酸乙烯酯橡胶经过改性制备橡胶阻尼材料的研究进展,指出了橡胶阻尼材料的发展方向。

聚酯型聚氨酯阻尼材料的结构性能与表征

以羟基特戊酸新戊二醇单酯(HPHP)与丁二酸(SA)缩聚反应合成聚酯二醇,再与2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)和3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)反应制备聚氨酯(PU)阻尼材料,研究了聚酯二醇分子量对PU阻尼性能及力学性能的影响,并用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)以及扫描探针显微镜(SPM)对其结构进行了表征。结果表明,随聚酯二醇分子量增加,PU阻尼材料的损耗因子最大值(tanδmax)显著提高,Tg先降低后升高;PU阻尼材料的硬度、拉伸强度和撕裂(直角)强度明显下降,而扯断伸长率显著提高。

聚氨酯材料在轨道交通方面的应用及研究进展

按产品应用范围分类综述了近年来聚氨酯材料在轨道交通中的应用及研究进展,并针对应用中存在的问题提出相应的研究解决方向的建议。

聚酯型聚氨酯阻尼材料的改性研究

采用接枝、嵌段及交联的方法对聚酯型聚氨酯（PU）阻尼材料进行改性并对其阻尼性能和力学性能进行研究。结果表明，Pu材料的阻尼性能随接枝率增加而明显提高；当接枝率10％时，tanδmax为0．84，tanδ〉0．3的阻尼温域为0．8～61．6℃，拉伸强度19．6MPa，撕裂强度为27．0kN／m，伸长率500％，是综合性能良好的阻尼材料；嵌段可使PU材料的阻尼温域明显向低温移动；交联使PU阻尼材料的tanδmax值由0．78提高到1．19，阻尼温域向低温移动了13．9℃。接枝、嵌段和交联虽然使PU材料的力学性能有所降低，但仍可满足某些对力学性能要求较低的建筑用粘弹性阻尼器和桥梁减（隔）震支座的要求。

聚氨酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯)互穿聚合物网络聚合物的阻尼性能

采用本体聚合法合成出一系列阻尼性能良好的聚氨酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸丁酯)(PU/P(MMA-BMA))互穿聚合物网络(IPN)聚合物,通过动态力学分析方法表征了PU/P(MMA-BMA)IPN聚合物的阻尼性能。探讨了加入催化剂、高温后处理、交联剂用量及PU与P(MMA-BMA)的质量比对PU/P(MMA-BMA)IPN聚合物阻尼性能的影响。实验结果表明,经高温后处理后,以二月桂酸二丁基锡为催化剂、交联剂二乙烯基苯用量(占MMA和BMA的摩尔分数)为1.5%、PU与P(MMA-BMA)的质量比接近1或小于1时,PU/P(MMA-BMA)IPN聚合物具有良好的阻尼性能。

高分子阻尼材料进展

对高分子阻尼材料,尤其对聚氨酯互穿聚合物网络(IPN)阻尼材料和聚丙烯酸酯IPN阻尼材料进行了全面的综述,并对高分子阻尼材料的研究、应用以及发展趋势作了较详细的介绍。

聚酯型聚氨酯阻尼材料的制备与结构性能

以不同结构的聚酯二元醇与2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI-100)、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷(MOCA)为原料设计并制备了一系列具有阻尼特性的聚氨酯(PU)材料。采用傅立叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对其结构进行了表征;利用动态热机械分析(DMA)研究了不同聚酯二元醇软段结构对PU材料的阻尼性能的影响。结果表明,最大损耗因子(tanδmax)随大分子链上侧甲基含量的增加而增大;而tanδmax值所对应的温度随大分子主链上次甲基含量的增加而降低。当大分子链上侧甲基和次甲基含量分别为17.58%和19.65%时,最大损耗因子和相应的温度达到1.4和36.3℃。

汽车用微孔聚氨酯弹性体的研究

研究了以聚醚多元醇、二异氰酸酯、醇胺交联剂和水制备微孔聚氨酯弹性体的力学性能和压缩负荷性能。结果表明 :随异氰酸酯指数R的提高 ,微孔聚氨酯弹性体的硬度、拉伸强度和冲击弹性增加 ,而伸长率则下降 ;增加异氰酸酯指数和密度 ,微孔弹性体的压缩负荷显著提高 ,压缩变定性能改善。当R为 1 .0 5时 ,呈现出最佳性能。

改性聚硅氧烷/聚氨酯弹性体的阻尼性能研究

将异氰酸酯硬段引入聚硅氧烷(PDMS)链中合成改性聚硅氧烷(M-PDMS),采用不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)和2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)合成聚氨酯预聚体(PUP),通过交联聚合进行网络互穿,制备了改性聚硅氧烷/聚氨酯弹性体(M-PDMS/PUE)。讨论了PEG相对分子质量、M-PDMS/PUP质量比对材料阻尼性能和形态结构的影响。结果表明,M-PDMS/PUP互穿网络材料的阻尼性能良好,阻尼因子在0.2～0.7之间。当采用聚乙二醇Mn为1500、M-PDMS/PUP质量比为60∶40时,低频(振动频率f=1～10 Hz)下材料的阻尼因子最大值(tanδmax)为0.72。用扫描电镜(SEM)对材料微观结构的观察显示,分散相与连续相的结合程度即互穿程度对材料阻尼性能造成了较大影响。

聚氨酯阻尼材料研究进展

对聚氨酯阻尼材料的阻尼原理、成型方法、性能评价、影响其阻尼性能的关键因素、材料用途等方面作了综述 ,展望了其应用前景。

纳米SiO_2/蓖麻油封端聚氨酯/环氧树脂复合体系的合成及表征

采用活性稀释剂的环氧基团与纳米SiO2反应这种新型的改性方法,达到对纳米SiO2的表面改性、防止团聚等目的;以环氧树脂(E44)和缩水甘油(glycidyl)同时对蓖麻油聚氨酯预聚体进行封端,与TDE-85环氧树脂共混,组成纳米SiO2/蓖麻油聚氨酯/环氧树脂的复合体系。采用FT-IR、TGA、SEM和万能试验机对体系的相关性能进行表征并采用DMA对体系的阻尼性能进行了测试,结果表明,与传统的蓖麻油聚氨酯/环氧树脂体系相比,这种新型的纳米SiO2/蓖麻油聚氨酯/TDE-85的复合体系具有更加优异的热性能和力学性能,断面形貌显示体系相容性好且纳米SiO2没有发生团聚;加入改性后的纳米SiO2后,提高了复合体系的阻尼性能,随着改性后纳米SiO2的量不断增加,体系的阻尼性能也不断增强。

聚氨酯阻尼材料及其约束阻尼结构动态性能

分别采用聚己二酸新戊二醇酯–2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)–3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷(MOCA),聚己二酸新戊二醇酯–异弗尔酮二异氰酸酯(IPDI)–MOCA,聚丁二酸1115酯酯–TDI–MOCA体系合成3种聚氨酯阻尼材料——PU–1,PU–2,PU–3,并制备了3种四片型约束阻尼结构,进行动态性能试验,考察了加载频率、激励振幅、试验温度对约束阻尼结构的水平等效刚度、等效阻尼比的影响。结果表明,3种聚氨酯阻尼材料的损耗因子(tanδ)峰值均在0.8以上,其中PU–3的最高,为1.04,tanδ>0.3的有效阻尼温域都在60℃以上;随激励振幅和试验温度的上升,3种聚氨酯约束阻尼结构的水平等效刚度均下降,随加载频率的增加,PU–2体系的水平等效刚度升高,而其它两种体系均下降;随激励振幅的上升,PU–2体系的等效阻尼比基本不变,而其它两种体系均先升高后下降,在试验温度范围内3种约束阻尼结构的等效阻尼比均在0.20以上。综合分析,以聚丁二酸1115酯酯–TDI–MOCA合成的聚氨酯阻尼材料及其约束阻尼结构综合性能最优。

高强度浇注聚酯型聚氨酯阻尼材料的研究

以不同种类的聚酯多元醇为软段,2,4-甲苯二异氰酸酯和3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯甲烷为硬段,合成了聚氨酯(PUR)阻尼材料。考察了不同软段结构、硫化温度和测试频率对PUR材料阻尼性能和力学性能的影响。结果表明,所制备的可室温硫化并具有优异力学性能的PUR阻尼材料,其拉伸强度达到12.9MPa,1Hz时的tanδmax达到0.79,tanδ>0.3的阻尼温域达到45.5℃(-13.0～32.5℃)。

HTBN型聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼材料的合成及性能研究

以端羟基聚丁二烯/丙烯腈共聚物（HTBN）为软段,甲苯二异腈酸酯（TDI）为硬段的聚氨酯预聚体,以丙烯酸酯单体为自由基聚合单体,利用＂同步互穿＂工艺,制备了一系列室温固化HTBN型聚氨酯（HTBN-PU）/聚丙烯酸酯（PA）互穿网络（PU/PA-IPN）聚合物。研究表明：二月桂酸二丁基锡（T-12）用量为0.3%、过氧化苯甲酰（BPO）用量为1.0%时,PU/PA两相可形成较为理想的阻尼IPN结构。以甲基丙烯酸丁酯（BMA）为PA相的PU/PA-IPN材料阻尼性能最好,tanδ〉0.3的温域高达126℃（-46-80℃）,tanδ的峰值为0.85;PU/PA-IPN的频谱图表明,材料表现出较好的低频（10Hz）阻尼性能。