聚氨酯/聚丙烯酸酯阻尼材料的分子动力学模拟与实验研究

通过分子动力学模拟与实验相结合的方法,研究聚氨酯/聚甲基丙烯酸乙酯(PU/PEMA)阻尼材料中氢键网络、分子间结合能等因素与材料阻尼性能之间的关系.分子动力学模拟表明:PU/PEMA体系中存在两种类型的氢键,分别是PU内部羰基与胺基之间的Type A型氢键,以及PU中胺基与PEMA中羰基的Type B型氢键.随着PEMA比例的增加,聚合物体系的自由体积分数下降,结合能也逐步降低,同时体系中Type B型氢键数量增加,Type A型氢键数量减少.当PU与PEMA质量比为7∶3时,体系中氢键个数达到最大值,并通过红外光谱分析证实了体系中氢键网络的存在.动态力学分析结果表明:PU/PEMA质量比为9∶1时的阻尼材料具有IPN体系最高的阻尼峰值0.51;当PU/PEMA质量比为6∶4时,材料的有效阻尼温域达到99.2℃.根据结合能的计算结果和对氢键的统计分析可得Type A型氢键对分子链的束缚能力强于Type B型,并且Type A型氢键是影响阻尼峰值的主要因素,而Type B型氢键则有益于拓宽材料的有效阻尼温域.

改性炭黑掺杂聚氨酯/聚甲基丙烯酸乙酯阻尼复合材料的制备与分子动力学模拟

通过两步法合成了改性炭黑掺杂聚氨酯/聚甲基丙烯酸乙酯(M-CB@PU/PEMA)复合材料。研究M-CB含量及分散情况对复合材料阻尼性能、耐热性能、介电性能的影响。采用分子动力学模拟的方法分析M-CB加入后复合材料的径向分布函数和相对自由体积等参数的变化趋势。结果表明:M-CB的加入可提高复合材料的阻尼性能、耐热性能和介电性能。当M-CB的质量分数为5.0%,M-CB在PU基体中分散性最好,损耗因子为0.44,与纯聚合物相比,初始分解温度提高20.51℃。加入5.0%M-CB时,复合材料的结合能提高235.48 kJ/mol,相对自由体积最小。改性炭黑的加入,使聚合物链段堆砌更紧密,分子间结合力增大,从而提升复合材料阻尼性能。