環(huán)氧樹(shù)脂基輕質(zhì)吸聲材料.pdf

1、本論文以環(huán)氧樹(shù)脂(EP)為基體,填充空心微珠,制備了可在水下使用、具有較高力學(xué)性能和吸聲性能的復(fù)合泡沫塑料.在基體樹(shù)脂方面,將高阻尼性能的聚氨酯(PU)加入到環(huán)氧樹(shù)脂中,不但增韌了環(huán)氧樹(shù)脂基體,還使其阻尼性能得到改善;在空心微珠方面,進(jìn)行了高阻隔性偏氯乙烯(VDC)/丙烯腈(.AN)/苯乙烯(St)共聚物空心微珠性能的改進(jìn)研究,研究了VDC/AN/St共聚物引入環(huán)氧樹(shù)脂基體對(duì)材料聲學(xué)性能的影響;利用國(guó)產(chǎn)玻璃空心微珠和酚醛空心微珠填充(改

2、性)環(huán)氧樹(shù)脂制備了具有吸聲性能的復(fù)合泡沫塑料,對(duì)材料的機(jī)械性能和聲學(xué)性能進(jìn)行了研究. 比較了不同類型聚氨酯對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的改性效果,包括基于不同聚二元醇和不同二異氰酸酯的聚氨酯.首先利用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)與PPG-A、PPG-C和Hp-A三種聚二元醇分別制備了相應(yīng)的聚氨酯預(yù)聚體,通過(guò)聚氨酯與環(huán)氧樹(shù)脂的預(yù)反應(yīng)和環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng),將聚氨酯引入了環(huán)氧樹(shù)脂固化物網(wǎng)絡(luò).結(jié)果表明,各種聚氨酯的引入均起到了增強(qiáng)增韌的改性效果;分子量

3、相同的PPG-A聚醚型聚氨酯增韌效果優(yōu)于HP-A聚酯型聚氨酯,而后者更有利于拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的提高,分子鏈較短的PPG-C型聚氨酯對(duì)韌性、拉伸和彎曲強(qiáng)度的改善效果均優(yōu)于PPG-A:1,4-丁二醇(1,4-BD)/三羥甲基丙烷(TMP)的引入可以進(jìn)一步提高材料的拉伸和彎曲強(qiáng)度.與利用IPDI制備聚氨酯預(yù)聚體相比,利用己二異氰酸酯(HDI)原位聚合的方式同樣可以達(dá)到對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂增韌增強(qiáng)的改性目的,但效果稍差. 通過(guò)加大交聯(lián)劑二乙烯基

4、苯(DVB)的用量與共聚單體中VDC的含量進(jìn)行了VDC/AN/St共聚物空心微珠性能改進(jìn)的研究.結(jié)果表明,交聯(lián)劑DVB的用量增大可以提高樹(shù)脂的凝膠含量;DVB用量在臨界用量0.4﹪以下時(shí),低VDC含量的共聚樹(shù)脂發(fā)泡能夠得到致密泡孔結(jié)構(gòu)的多泡孔微珠,VDC含量升高,會(huì)導(dǎo)致泡孔密度減小,泡孔增大;DVB用量高于臨界用量時(shí),樹(shù)脂發(fā)泡只能得到微弱發(fā)泡的單泡孔微珠;環(huán)氧樹(shù)脂中溶解5﹪的VDC/AN/St共聚樹(shù)脂后,就會(huì)引起環(huán)氧固化物彎曲強(qiáng)度和沖擊

5、強(qiáng)度的極大降低. 用兩種國(guó)產(chǎn)玻璃空心微珠填充環(huán)氧樹(shù)脂制備了復(fù)合泡沫塑料,對(duì)其機(jī)械性能進(jìn)行了研究.與國(guó)外公司玻璃空心微珠不同,國(guó)產(chǎn)玻璃空心微珠的填充導(dǎo)致了壓縮模量的降低;兩種國(guó)產(chǎn)玻璃空心微珠相比,利用B型微珠制備的復(fù)合泡沫塑料壓縮強(qiáng)度、壓縮模量、沖擊強(qiáng)度均優(yōu)于A型;B型玻璃空心微珠表面經(jīng)偶聯(lián)劑處理后,材料的壓縮強(qiáng)度、壓縮模量和沖擊強(qiáng)度得到較大提高:將聚氨酯引入環(huán)氧樹(shù)脂基體可以在不增加密度的同時(shí),使材料的機(jī)械性能得到一定程度的改善;

6、加大玻璃空心微珠的填充量,可以制備密度在0.40～0.55g/cm<'3>水平的復(fù)合泡沫塑料,此時(shí)材料的壓縮強(qiáng)度和壓縮模量較低. 研究了PU/EP材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能與復(fù)合泡沫塑料的聲學(xué)性能.對(duì)動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究表明,PU的引入可以使材料的阻尼溫域增寬,同時(shí)阻尼峰向低溫移動(dòng);阻尼峰值溫度隨測(cè)試頻率的降低有向低溫移動(dòng)的趨勢(shì);EP儲(chǔ)能模量～頻率主曲線上的阻尼區(qū)出現(xiàn)在極低的頻率上,PU的加入可以使其向高頻移動(dòng);PU/EP材料在16～22

7、kHz的頻率范圍內(nèi)阻尼性能較差,聲衰減常數(shù)較低,聲速在2000～3500m/s的范圍內(nèi)隨頻率單調(diào)增大;1,4-BD/TMP引入基體可以使聲衰減常數(shù)稍有增加,相應(yīng)聲速略有降低;基體樹(shù)脂中溶解了VDC/AN/St共聚樹(shù)脂后,復(fù)合泡沫塑料的聲衰減常數(shù)基本不變,聲速有所降低;基體樹(shù)脂中VDC/AN/St共聚樹(shù)脂的引入有利于實(shí)現(xiàn)材料與水介質(zhì)的阻抗匹配.等體積的A型與B型玻璃空心微珠填充制備的復(fù)合泡沫塑料具有相近的聲衰減常數(shù),略低于純環(huán)氧樹(shù)脂.采用