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壓電陶瓷材料由于具有脆性大、成型加工困難、不能獲得任意形狀以及耐沖擊性較差等缺點，其應(yīng)用受到限制。而另一方面，一些聚合物如聚偏氟乙譽(yù)烯（PVDF）則具有密度低、柔性好、阻抗低等優(yōu)點，但存在壓電常數(shù)低，使用溫度低以及極化困難等缺點。為了克服上述兩者的不足，人們研究發(fā)展了壓電陶瓷／聚合物復(fù)合材料，使其具有強(qiáng)的壓電性和介電性、脆性低、密度低、易制得大面積薄片以及復(fù)雜形狀制品、制造工藝簡單等優(yōu)點L1-4J。本文選擇
P82壓電陶瓷填充環(huán)氧樹脂，制備P82/EP復(fù)合材料，并對該材料進(jìn)行動態(tài)力學(xué)性能研究。
1實驗部分
1.1原材料與設(shè)備
實驗所用原材料為壓電陶瓷，P82，淄博宇海電子陶瓷有限公司；環(huán)氧樹脂，CYD127，岳陽石化環(huán)氧樹脂廠；聚醚胺T403，分析純，武漢宏大化學(xué)試劑廠。
實驗所用設(shè)備為BS210S電子分析天平QM-SB球磨機(jī)；動態(tài)力學(xué)分析儀DMA7/7 e .
1．2試樣制備與測試
實驗采用澆鑄成型。將P82 , CYD127按不同體積比混合均勻，加人聚醚胺，然后注入模具中，常溫固化，80℃后固化3h。澆鑄模具尺寸為50 x 10 x1．5mm。
用動態(tài)力學(xué)分析儀DMA7/7e對試樣采用三點彎曲模式進(jìn)行測試。外加應(yīng)力為SOOMN、1000mN,2000mN；應(yīng)力頻率為0. 1 Hz, l Hz、lOHz；升溫速度3℃，從室溫到180℃。
2結(jié)果與討論
2.1 P82體積含量的影響
圖1所示為交變應(yīng)力為1000mN，1 Hz頻率下，不同P82體積含量的P82/EP復(fù)合材料損耗因子隨溫度的變化曲線。將圖1中主要參數(shù)整理歸納于表1中。
對于顆粒填充聚合物復(fù)合體系來說，復(fù)合體系的動態(tài)力學(xué)性能受填充體的含量影響。相對于聚合物體系來說，壓電陶瓷／聚合物復(fù)合體系的內(nèi)耗較低。由于填料填充聚合物復(fù)合體系，填料的加人使體系的自由體積減少，體系粘度變大，同時，填料顆粒在聚合物基體中的不均勻分散，導(dǎo)致大分子鏈運(yùn)動能力下降，減少分子鏈間的磨擦損耗，其終結(jié)果是表現(xiàn)在復(fù)合體系的內(nèi)耗下降。隨著壓電陶瓷含量的增加，復(fù)合體系內(nèi)耗增大，聚合物間磨擦損耗。當(dāng)P82含量較高時，由于壓電陶瓷顆粒的摩擦損耗以及顆粒與聚合物之間摩擦損耗的能量對復(fù)合體系的貢獻(xiàn)增加，占有一定比例，復(fù)合體系的能量損耗也隨之增加。因此，損耗因子tanδmax先減小，后增大。
P82/EP復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度飛、阻尼溫域DT隨P82體積含量的變化呈波動性，主要是由于P82陶瓷顆粒與EP的界面粘結(jié)強(qiáng)度、聚合物基體的交聯(lián)密度有關(guān)。加人P82陶瓷顆粒后，阻礙了EP分子鏈運(yùn)動，低溫時需要較大的能量才能使分子鏈運(yùn)動，而較低的P82含量時，界面結(jié)合程度較好，交聯(lián)密度相近。因此，復(fù)合體系的Tg相近、pT稍拓寬。當(dāng)P82體積含量較高時，EP的交聯(lián)密度明顯降低，界面結(jié)合程度變差，只要較低的能量就能促使較短的EP分子鏈運(yùn)動，因此表現(xiàn)為飛降低、△T減小。 [-page-]
2. 2外加應(yīng)力的影響
圖2所示為交變應(yīng)力頻率為1 Hz下，體積含量50％的P82/ EP復(fù)合材料的損耗因子隨溫度的變化曲線。將圖2中主要參數(shù)整理歸納于表2中。
隨著交變應(yīng)力從500mN增加到2000mN，182/EP復(fù)合材料的阻尼峰顯著升高，tanδ～從0.667增加到0.738。對于剛性材料而言，交變應(yīng)力過大，容易造成材料的斷裂。實驗中，由于復(fù)合材料中P82的存在，導(dǎo)致復(fù)合材料剛性的增強(qiáng)。P82與環(huán)氧樹脂基體的界面上的微小裂紋會沿著兩相界面擴(kuò)展，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的不均勻性增大，導(dǎo)致了微觀缺陷增多，使得復(fù)合材料體系內(nèi)部摩擦損耗增多，因此導(dǎo)致tanδ, 減小， T9略向低溫方向移動，OT的略有增加。
2. 3外力頻率的影響
圖3所示為在固定交變應(yīng)力1000mN，不同頻率下P82/EP復(fù)合材料的損耗因子隨溫度的變化曲線。將圖3中主要參數(shù)數(shù)據(jù)整理歸納于表3。
對復(fù)合材料而言，頻率不僅會影響分子鏈的運(yùn)動，還會影響復(fù)合材料中壓電陶瓷顆粒的受力狀況。提高頻率相當(dāng)于減小瞬時作用力的時間，對同樣的分子鏈段來說必須在較高溫度下才能跟上外力而運(yùn)動，因此，提高頻率，幾向高溫移動，DT略有增加。隨著頻率的增大，分子鏈段的運(yùn)動開始跟不上應(yīng)力的變化，出現(xiàn)應(yīng)變落后于應(yīng)力，相位差s增大，導(dǎo)致tanδmax增大。當(dāng)溫度低于低頻下試樣飛時，由于分子鏈能跟上低頻的外力運(yùn)動，低頻的損耗因子較大；當(dāng)溫度高于高頻下試樣飛時，由于分子鏈能跟上高頻的外力運(yùn)動，高頻的損耗因子較大。
3結(jié)論
(1）隨著P82壓電陶瓷體積含量的增加，P82/IEP復(fù)合材料的tanδmax二先減小后增大，Tg, AT先增大后減小；
（2）隨著外加應(yīng)力的增大，P82/EP復(fù)合材料的tanδmax減小，Tg略向低溫方向移動，DT略有增加，變化不明顯；
(3)隨著外力頻率的增加，P82/EP復(fù)合材料的tanδmax增大。溫度低于介時，低頻的損耗因子較大。溫度低于T9時，高頻的損耗因子較大。T。向高溫移動，△T略有增加。