VGCF／废弃PZT／PVC混杂复合材料的制备及声学性能探讨

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1、浙江理工大学硕士学位论文VGCF/废弃PZT/PVC混杂复合材料的制备及声学性能探讨姓名：俞来明申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：傅雅琴20090224浙江理工大学硕士学位论文VGCF／废弃PZT／PVC混杂复合材料的制备及声学性能探讨摘要高分子聚合物通常具有很长的分子链，当它受到声波作用而发生周期性形变时由于分子链间的摩擦，而能有效地损耗一部分声能。因此，设计适宜的高分子聚合物作为声学材料的基体材料，可有效地提高材料的阻尼性能，从而达到声波在材料中传播损失的目的。压电陶瓷(PZT)是一种能

2、将机械能转换为电能的功能材料。目前在很多领域都有实际应用。因此，无论在实际生产和使用过程中，都会造成大量的废弃物。本论文的目的是将废弃的PZT用于声学复合材料中，制备气相生长碳纤维(VGCF)／废弃PZT／聚氯乙烯(PVC)混杂复合材料，通过压电转换，将噪声的声能转化成电能，利用VGCF的电性能，将电能转化为热能，达到降低噪声的效果。由于PZT和VGCF为无机材料，在有机PVC基体中存在着分散性差，界面结合困难等问题。因此，为了制备分散性高、界面结合性能良好的复合材料，本研究中，首先，对VGCF进行氧化

3、再还原预处理，在此基础上用不同浓度的硅烷偶联剂对VGCF和PZT进行改性处理，用SEM—AFM、EDS—FTIR、TG和XRD等测试手段表征了改性前后材料表面形态、表面官能团、偶联剂的负载量和VGCF的晶格等的变化情况；采用模具成型工艺制备了一系列PVC基复合材料，用SEM观察了PZT和VGCF在基体树脂中的分散性和界面结合情况。研究表明：硅烷偶联剂的醇溶液改性能使PZT和VGCF表面接枝上一定量的硅氧烷低聚物；同时能有效提高PZT和VGCF与基体的界面结合性能。在此基础上，为了优化制备工艺，利用正交试

4、验法研究在VGCF／废弃PZT／PVC复合材料中复合不同比例的压电陶瓷颗粒和气相生长碳纤维以及不同成型温度对材料隔声性能和吸声性能的影响。实验结果表明：在基体及面密度一样的条件下，复合组分等工艺条件对材料的声学性能有较大的影响。在通过正交实验数据的分析处理后发现，在考虑成型工艺的条件下，获得材料较佳隔声性能的实验方案为PVC基体与废弃PZT用量之比为5：5，VGCF的用量为复合材料总质量的3％，成型温度160℃；获得复合材料较佳吸声性能的实验方案为PVC基体与压电陶瓷用量之比为9：1；VGCF的用量为复

5、合材料总质量的3％，成型温度为160℃。中低声波频段(2000Hz)以下，PZT／聚氯乙烯复合材料的隔声量好于传统材料的隔声量质量定律预测值；在材料的面密度相同的情况下，虽然由于PZT含量的增加，材料的厚度明显变薄，但材料隔声性能且随着PZT含量增加而提高；VGCF／废弃PZT／PVC复浙江理工大学硕士学位论文合材料随着VGCF含量的增加，其隔声性能在各个频率都有明显的提高。初步显示了废弃PZT用于声学复合材料具有可行性。关键词：聚氯乙烯；气相生长碳纤维；压电陶瓷；复合材料；声学性能浙江理工大学硕士学位

6、论文Soundenergycouldbedecreasedefficientlywhentransmittedthroughpolymermaterialbecauseoflongmolecularchains’frictiongeneratedbyperiodicaldeformation，therefore，suitablepolymermaterialcouldbeusedasacousticmaterialbymeansofenhancingdampingpropertyinordertoach

7、ievethegoalthatsoundenergycouldlosewhentransmitthroughmaterial．Inthisexperiment，CompositeWasconsistedofPVCasmatrix。abandonedPZTaspiezoelectricphaseandVGCFaselectricphase；SoundinsulationpropertyofCompositewasstudiedinthisexperiment．PZTandVGCFwereinorganic

8、materials．theproblemofpoordispersionandcombinationinthematrixPVCshouldbesolved，therefore，inordertoprepareCompositewithgooddispersionandcombination，inthisstudy,firstofa11，CarriedontheoxidizedtoVGCF'thenreduction．PZTandVGCFw