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具有约束结构复合阻尼材料的制备及其性能研究

作　者: 刘正
导　师: 郭艳宏
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 应用化学
关键词: 聚氨酯环氧树脂约束阻尼约束阻尼材料设计
分类号: TQ317
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

作为一种普遍物理现象，振动存在于我们的日常生活以及工作中，然而，伴随着飞速发展的经济和腾飞的现代工业，层出不穷的振动及噪声干扰人们的休息、学习和工作：一方面，机械振动和噪声使周围的生存环境改变甚至恶化，对工作人员的身心健康造成不良影响；另一方面，还将影响仪器设备的精确性和稳定性，降低灵敏度、甚至最终导致仪器设备的失灵、失效，影响正常的工作。随着日新月异的工业化进程，振动和噪声的问题显得尤为突出，传统阻尼减振措施已不能满足人们对宁静环境的需要。约束阻尼材料作为一种新型材料应运而生，其相对于传统的自由阻尼材料而言，具有更多的耗能方式和更广泛的适应空间。但是由于目前对于约束阻尼材料的研究一直围绕在约束阻尼结构设计方面，而较少涉及材料的制备。为了提供一种普遍适应的高分子复合约束阻尼材料制的备方法，本文主要做了以下研究：首先，总结前人的研究成果，对复合约束阻尼材料的制备和选材做出设计，提出从约束层与阻尼层材料的玻璃化转变温度（Tg）和硬度两个因素，以探讨复合约束阻尼材料的阻尼性能。其次，根据课题设计，选取了聚氨酯弹性体以及环氧树脂两种材料，通过分子结构设计和成型工艺控制，制备不同Tg分布和不同硬度的阻尼层和约束层材料。研究其相关性能，并作出材料的选取：不同异氰酸根含量的聚氨酯弹性体作为复合材料中的阻尼层，聚醚胺增韧环氧树脂及高硬度的聚氨酯弹性体作为复合材料中的约束层。最后，制备出不同系列的约束阻尼材料，并利用动态力学分析仪对复合约束阻尼材料的阻尼性能进行表征和分析。探讨阻尼层材料及约束层材料对复合材料的影响。研究结果表明：阻尼层和约束层材料的Tg对复合约束阻尼材料的阻尼性能影响有限，而材料的硬度影响较为显著；在制备高分子复合约束阻尼材料过程中，应当选取阻尼层与约束层材料的Tg重合度较小以及硬度相差较大的组合，以提高复合材料的阻尼性能。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-25
  1.1 研究的意义  11
  1.2 自由型阻尼材料  11-17
    1.2.1 传统自由型阻尼材料  11-12
    1.2.2 改性自由型阻尼材料  12-15
    1.2.3 压敏阻尼材料  15
    1.2.4 电流变阻尼材料  15-16
    1.2.5 液晶聚合物阻尼材料  16
    1.2.6 磁流变阻尼材料  16-17
  1.3 结构阻尼材料  17-22
    1.3.1 结构阻尼材料的产生与发展  17-21
    1.3.2 约束阻尼材料的研究现状  21-22
  1.4 课题研究的目的及主要内容  22-25
    1.4.1 立题背景及目的  22-23
    1.4.2 课题主要研究内容  23-25
第2章实验部分  25-34
  2.1 实验原料及仪器  25-26
    2.1.1 实验原料  25-26
    2.1.2 实验仪器  26
  2.2 材料的制备  26-30
    2.2.1 阻尼层材料  26-28
    2.2.2 约束层材料  28-30
    2.2.3 复合约束阻尼材料  30
  2.3 相关化学计算  30-33
    2.3.1 聚氨酯预聚体制备的计算  30-31
    2.3.2 异氰酸酯基含量的测定  31-32
    2.3.3 聚氨酯预聚体用扩链剂计算  32
    2.3.4 环氧树脂用固化剂计算  32-33
  2.4 测试与表征  33
    2.4.1 红外光谱测试  33
    2.4.2 动态力学性能测试  33
    2.4.3 热学性能测定  33
    2.4.4 硬度  33
  2.5 本章小结  33-34
第3章单层材料的性能研究  34-51
  3.1 阻尼层材料的阻尼性能的研究  34-42
    3.1.1 NCO%对聚氨酯弹性体阻尼性能影响的研究  34-39
    3.1.2 不同扩链剂对弹性体阻尼性能影响的研究  39-42
  3.2 约束层材料的制备与研究  42-49
    3.2.1 聚醚胺增韧环氧树脂材料研究  42-46
    3.2.2 聚氨酯约束层材料的研究  46-49
  3.3 本章小结  49-51
第4章玻璃化转变温度对复合材料阻尼性能影响的研究  51-62
  4.1 不同 Tg 复合约束阻尼材料的制备方法  51
  4.2 阻尼层 Tg 对复合材料阻尼性能影响的研究  51-55
    4.2.1 复合约束阻尼材料的制备  51-52
    4.2.2 不同阻尼层复合材料的阻尼性能研究  52-55
  4.3 约束层 Tg 对复合材料阻尼性能的影响  55-60
    4.3.1 复合约束阻尼材料的制备  55-56
    4.3.2 不同约束层复合材料的阻尼性能研究  56-59
    4.3.3 约束层 Tg 对复合材料的阻尼性能影响的研究  59-60
  4.4 本章小结  60-62
第5章硬度对复合材料阻尼性能影响的研究  62-70
  5.1 不同硬度复合约束阻尼材料的制备方法  62
  5.2 阻尼层硬度对复合材料阻尼性能影响的研究  62-66
    5.2.1 复合约束阻尼材料的制备  62-63
    5.2.2 不同阻尼层复合材料阻尼性能的研究  63-64
    5.2.3 不同阻尼层硬度对复合材料的阻尼性能影响的研究  64-66
  5.3 不同约束层硬度对复合材料阻尼性能影响的研究  66-68
    5.3.1 约束阻尼材料的制备  66-67
    5.3.2 约束层硬度对复合材料阻尼性能影响的研究  67-68
  5.4 本章小结  68-70
结论  70-72
参考文献  72-78
致谢  78

具有约束结构复合阻尼材料的制备及其性能研究

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