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阻尼材料(dampingmaterial)是一种能够吸收机械振动能并将其转化为热能而耗散的功能材料,聚氨酯(PU)独特的软硬段微相分离结构使其成为目前研究最多、应用最广的高分子阻尼材料。但是传统的聚氨酯只在很窄的温域范围(20℃~30℃)内具有阻尼效果,无法满足实际应用中宽温域阻尼的需求,为了获得高阻尼性能的聚氨酯材料,就需要对其进行改性。近几年发展起来的利用有机功能小分子与极性聚合物进行杂化成为制备阻尼材料的新方法,该方法是利用“阻尼赋予剂(dampingimpartingagent)"与聚合物的极性基团形成分子间氢键,在交变应力的作用下这种氢键会断裂并耗散大量的能量,从而起到提高材料阻尼性能的作用。
本文将3,9-双{1,1-二甲基-2[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基-2,4,6,8-四氧杂螺环(5,5)十一烷}(AO-80)添加到聚氨酯/聚丙烯酸酯互穿聚合物网络(PU/PAcIPN)中进行改性,成功制备了高温阻尼性能好、有效阻尼温域宽的新型阻尼材料,深入研究了分子结构与阻尼性能之间的关系,本文的主要研究工作如下:
1.以聚酯(醚)多元醇为软段制备了一系列不同结构的PU材料,重点研究了软段相对分子量、极性和扩链剂对其阻尼性能的影响。通过对比实验发现:以芳香族聚碳酸酯二元醇(PC-2000)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)和3-羟乙基氧乙基-1-羟乙基苯二醚(HER-L)为原料制备的PU的高温阻尼性能优于其它类型的PU。
2.制备了AO-80改性的聚氨酯/聚甲基丙烯酸丁酯(PU/PBMAIPN)、聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯(PU/PMMAIPN)和聚氨酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯)(PU/P(MMA-St)IPN)材料。研究发现:热固化法制备的IPN的阻尼性能优于室温固化法,PU/P(MMA-St)IPN的高温阻尼性能优于其它两种IPN材料,当PU与PAc质量比为60/40,AO-80的用量为IPN质量的40%,过氧化二苯甲酰(BPO)用量为单体质量分数的0.5%,二乙烯基苯(DVB)用量为单体摩尔分数的2%时,IPN材料tanδ>0.3的温域超过100℃,在25℃~95℃的温域内tanδ>0.2。
3.制备了AO-80改性的聚酯/聚醚胺型PU/P(MMA-St)IPN,研究了AO-80的百分含量和两相组成比对IPN阻尼性能的影响。结果显示:当聚酯与聚醚胺质量比为80/20,AO-80的用量为IPN质量的20%,PU与P(MMA-St)质量为70/30时,IPN材料在-30℃~115℃的温域内tanδ>0.2。由此可见,本文成功制备了有效阻尼温域宽、高温阻尼性能好的阻尼材料。