水下吸声聚氨酯材料制备及其吸声性能的研究
本文关键词：水下吸声聚氨酯材料制备及其吸声性能的研究
更多相关文章： 聚氨酯发泡材料 分子结构设计 填料改性 吸声性能
【摘要】：随着经济的迅猛发展,各国对军事上也越来越重视,潜艇是公认的战略性武器,其研发需要高度和全面的工业能力。随着对潜艇结构性能要求的逐渐提高,对其功能性能的要求也越来越高,其中声隐身性能是其战斗力的决定性因素,同时,水下材料对吸声有一定的力学性能要求,因此研究力学性优异的水下吸声材料非常重要。由于聚氨酯材料的特性声阻抗与传播介质海水的特性声阻抗相匹配,并且材料具有很高的内耗。本文从水下吸声材料入手,以聚氨酯多孔材料为主要吸声材料,研究聚氨酯多孔材料的结构及填料与其吸声性能和力学性能之间的关系,这方面的研究对促进聚氨酯类材料在水下吸声方面的应用有着积极的意义,同时也为潜艇隐身设计提供了一些理论依据。本文依据其吸声性能的主要影响因素,设计了以PEG2000为软段、TDI与TEA为硬段的聚氨酯分子链结构。研究发现材料的分子结构影响其分子链柔顺性和微相分离程度,进而影响材料的吸声性能和力学性能。当硬段含量24.08%时材料的玻璃化转变温度Tg最低达到-43.39℃,材料的分子链更柔顺,更有利于材料产生微相分离,此时材料在3~16kHz频率范围内的平均吸声系数为0.66。由于助剂含量对材料的性能具有普世影响,因此本文研究了聚氨酯常用助剂催化剂DBTDL和发泡剂水对材料性能的影响,通过控制助剂含量来控制孔结构,进而控制材料的吸声和力学性能。当催化剂含量0.4%时材料的吸声性能较好达0.72。水含量3%时,材料的吸声性能和力学性能均有所提升,此时受应力5MPa时变形量56.6%,平均吸声系数0.71。综合两种最优方案,得到催化剂含量0.4%,水含量3%时,材料的综合性能最好,此时材料的平均吸声系数为0.74。此外,本文通过聚丙烯纤维和空心玻璃微珠对聚氨酯发泡材料进行了填料改性,结果表明空心玻璃微珠对材料的改性效果较好,空心玻璃微珠含量为20%时,材料受5MPa应力下变形仅为32.2%,此时平均吸声系数为0.86,较未添加空心玻璃微珠时提高了16.2%。
【关键词】：聚氨酯发泡材料 分子结构设计 填料改性 吸声性能
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U668
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第1章 绪论10-21
- 1.1 课题来源及研究的背景和意义10-11
- 1.1.1 课题的来源10
- 1.1.2 课题的研究背景和意义10-11
- 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析11-19
- 1.2.1 与吸声性能相关的声学机制11-12
- 1.2.2 聚氨酯材料概述12-13
- 1.2.3 国外聚氨酯吸声材料发展13-16
- 1.2.4 国内聚氨酯吸声材料发展16-17
- 1.2.5 填料改性吸声材料的发展17-19
- 1.2.6 国内外文献综述的简析19
- 1.3 本文主要研究内容19-21
- 第2章 实验原料与测试方法21-25
- 2.1 实验原料与实验设备21-22
- 2.1.1 实验原料21
- 2.1.2 实验设备21-22
- 2.2 材料分析测试方法22-25
- 2.2.1 傅立叶红外光谱测试22
- 2.2.2 扫描电子显微镜表征22-23
- 2.2.3 压缩性能测试23
- 2.2.4 表观密度测试23
- 2.2.5 孔隙率的测试表征23
- 2.2.6 比表面积测试23-24
- 2.2.7 DSC测试24
- 2.2.8 水下吸声性能表征24-25
- 第3章 多孔聚氨酯发泡材料分子设计25-42
- 3.1 引言25
- 3.2 多孔聚氨酯发泡材料分子设计25-28
- 3.2.1 聚氨酯材料结构设计25-27
- 3.2.2 聚氨酯软硬段配比设计27-28
- 3.3 聚氨酯微孔弹性体合成28-30
- 3.3.1 合成原理28-29
- 3.3.2 聚氨酯材料制备工艺29-30
- 3.4 分子结构对微孔聚氨酯弹性体的影响30-41
- 3.4.1 不同硬段含量下聚氨酯材料红外光谱表征30-31
- 3.4.2 硬段含量对聚氨酯材料微观形貌的影响31-32
- 3.4.3 硬段含量对聚氨酯材料密度及孔隙率的影响32-34
- 3.4.4 不同硬段含量下聚氨酯材料差热分析34-36
- 3.4.5 不同硬段含量下聚氨酯材料热重分析36-38
- 3.4.6 硬段含量对聚氨酯材料力学性能的影响38-40
- 3.4.7 硬段含量对聚氨酯材料吸声性能影响40-41
- 3.5 本章小结41-42
- 第4章 聚氨酯发泡材料的材料体系优化42-55
- 4.1 引言42
- 4.2 催化剂对聚氨酯材料的影响42-48
- 4.2.1 催化剂对聚氨酯材料分子结构的影响42-43
- 4.2.2 催化剂含量对聚氨酯发泡材料微观结构的影响43-44
- 4.2.3 催化剂含量对聚氨酯材料密度及孔隙率的影响44-45
- 4.2.4 催化剂含量对聚氨酯发泡材料比表面积的影响45-46
- 4.2.5 催化剂含量对聚氨酯发泡材料压缩性能的影响46-47
- 4.2.6 催化剂含量对聚氨酯材料吸声性能影响47-48
- 4.3 发泡剂对聚氨酯材料的影响48-54
- 4.3.1 发泡剂含量对聚氨酯材料分子结构的影响48-49
- 4.3.2 发泡剂含量对聚氨酯材料微观结构的影响49
- 4.3.3 发泡剂含量对聚氨酯材料密度及孔隙率的影响49-51
- 4.3.4 发泡剂含量对聚氨酯发泡材料比表面积的影响51
- 4.3.5 发泡剂含量对聚氨酯发泡材料压缩性能的影响51-53
- 4.3.6 发泡剂含量对聚氨酯材料吸声性能影响53-54
- 4.4 本章小结54-55
- 第5章 填料改性聚氨酯材料吸声性能55-69
- 5.1 引言55
- 5.2 聚丙烯纤维改性聚氨酯发泡材料55-61
- 5.2.1 聚丙烯纤维改性聚氨酯发泡材料的制备55-56
- 5.2.2 聚丙烯纤维添加量对聚氨酯发泡材料微观形貌的影响56-57
- 5.2.3 聚丙烯纤维添加量对聚氨酯材料密度及孔隙率的影响57-58
- 5.2.4 聚丙烯纤维添加量对聚氨酯材料压缩性能的影响58-60
- 5.2.5 聚丙烯纤维添加量对聚氨酯材料吸声性能影响60-61
- 5.3 空心玻璃微珠改性聚氨酯发泡材料61-68
- 5.3.1 空心玻璃微珠改性聚氨酯材料的制备61-62
- 5.3.2 空心玻璃微珠添加量对聚氨酯发泡材料微观形貌的影响62-64
- 5.3.3 空心玻璃微珠添加量对聚氨酯发泡材料密度及孔隙率的影响64-65
- 5.3.4 空心玻璃微珠添加量对聚氨酯材料压缩性能的影响65-66
- 5.3.5 空心玻璃微珠添加量对聚氨酯材料吸声性能影响66-68
- 5.4 本章小结68-69
- 结论69-70
- 参考文献70-75
- 致谢75
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 史爱娟,覃光明,王吉贵;聚氨酯包覆层的现状及展望[J];火炸药学报;2002年03期
2 任瑞周;聚氨酯应用现状和前景展望[J];建设科技;2005年22期
3 刘云佳;;第五大塑料——聚氨酯进入建筑领域[J];建设科技;2006年06期
4 方园;赵新;胡嘉琦;何丽娇;王玲;;废旧冰箱聚氨酯材料的回收利用技术研究[J];日用电器;2008年11期
5 罗振寰;黄自华;许双喜;曹彦海;;聚氨酯材料在铁道建筑上的应用与发展[J];铁道建筑;2011年09期
6 陈少云;吴红枚;吴斌;陈解放;刘芝芳;李飞;沈兰兰;;一种阳离子水性聚氨酯的合成及其性能分析[J];南华大学学报(自然科学版);2013年02期
7 ;英国推出一款新型抗冲击聚氨酯材料[J];中国包装工业;2013年17期
8 ;聚氨酯防火安全常见问题解答[J];建设科技;2013年19期
9 刘剑洪，，逄艳，李伦军;聚氨酯合成反应动力学研究[J];深圳大学学报;1994年Z2期
10 ;拜耳、华都举办建筑用聚氨酯材料技术研讨会[J];聚氨酯工业;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 梁存霞;李利;毛春;周宁琳;章峻;沈健;;生物懌用形r缞a毒郯滨ゲ牧系闹芇櫦捌溲合嗳菪匝芯縖A];2010年海峡两岸功能性复合材料论坛论文集[C];2010年
2 沈吉静;;水性聚氨酯及应用[A];中国聚氨酯工业协会第十次年会论文集[C];2000年
3 魏阳;李建树;钟银屏;何成生;樊翠蓉;;介入诊疗用脂肪族聚氨酯材料的合成与表征[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年
4 王鹏;罗建斌;韩静佳;钟银屏;;防水可呼吸聚氨酯材料的合成与表征[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年
5 孙奉瑞;宫涛;张昭;邱丽;;水性聚氨酯国内研究进展[A];中国聚氨酯工业协会第十二次年会论文集[C];2004年
6 修福晓;刘海蓉;姚克俭;;高性能仿木聚氨酯的开发研究[A];中国聚氨酯工业协会第十四次年会论文集[C];2008年
7 郭龙;张敏;;聚氨酯运动场面层的生产及环保问题[A];中国聚氨酯工业协会第十二次年会论文集[C];2004年
8 栾琪涛;田恒水;朱云峰;缪建军;郝晔;;聚氨酯材料的绿色合成[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集（下）[C];2006年
9 李凤红;孙勇;邹雪梅;姜涛;马少君;;壳聚糖改性可生物降解聚氨酯的制备[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
10 张静星;李青山;王海燕;;聚氨酯材料紫外老化效应研究[A];全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2013年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王飞 张杰;聚氨酯产业发展空间巨大[N];中国化工报;2006年
2 本报记者 冯威力 实习记者 李悦;专家再议聚氨酯材料安全性[N];中国化工报;2011年
3 记者 徐岩;车用聚氨酯材料确立研发方向[N];中国化工报;2011年
4 记者 王建高 通讯员 官杰;青岛能源所开发出新型聚氨酯材料[N];科技日报;2014年
5 青岛日报、青报网记者 李魏;青岛开发出新型聚氨酯材料[N];青岛日报;2014年
6 本报记者 陈培吉;聚氨酯应用：一个革命性的变化？[N];中国化工报;2002年
7 本报记者 陈亮;建筑节能照亮聚氨酯前程[N];中国证券报;2005年
8 李宏乾;水性聚氨酯材料成新宠[N];中国化工报;2008年
9 本报记者 赵鸿飞 通讯员 康利全 谭峰;我市全面清除“夺命聚氨酯”[N];深圳商报;2009年
10 严凯;聚氨酯在世界杯上有所为[N];中国石化报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈媛;AMF-鸢尾—聚氨酯载体生物净化体系对水中氮磷的去除效能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 张哲;合成革用水性聚氨酯的制备及工程技术应用研究[D];陕西科技大学;2015年
3 徐四喜;有机硅改性聚脲/聚氨酯的设计、合成与性能研究[D];武汉大学;2015年
4 陆浩翔;含氨基酸的生物医用可降解聚氨酯的合成与性能研究[D];上海交通大学;2012年
5 王婧;谷胱苷肽响应型生物可降解聚氨酯的合成与性能研究[D];上海交通大学;2013年
6 张军瑞;高性能透明聚氨酯涂层的制备、结构与性能关系研究[D];华南理工大学;2013年
7 刘洪涛;含丝素肽链的聚氨酯纤维与纤维膜[D];东华大学;2011年
8 周玉波;新型聚膦腈/聚氨酯无机/有机共聚材料的制备及性能研究[D];上海交通大学;2009年
9 鲍利红;马来酸酐改性蓖麻油制备水性聚氨酯的研究[D];大连理工大学;2006年
10 于深;生物启发的高性能聚氨酯制备与结构性能研究[D];南开大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙培育;贻贝仿生聚氨酯的合成与性能研究[D];上海交通大学;2009年
2 马洁林;含防污因子的可降解聚氨酯的合成及性能研究[D];华南理工大学;2015年
3 王磊;用于软骨不同层区聚氨酯支架材料的设计与支架功能化研究[D];华南理工大学;2015年
4 张潇;耐水解MDI型水性聚氨酯的研制与性能研究[D];华南理工大学;2015年
5 兰静;壳聚糖改性水性有机硅聚氨酯/丙烯酸酯的制备及成膜性能[D];陕西科技大学;2015年
6 李朦;香豆素衍生物AFC封端的高固含量阳离子水性聚氨酯的制备及性能[D];陕西科技大学;2015年
7 赵志芳;氟碳阴离子水性聚氨酯/聚丙烯酸酯分散体的制备及性能研究[D];陕西科技大学;2015年
8 白晓鹏;微孔聚氨酯弹性材料力学性能研究及应用[D];湖南工业大学;2015年
9 袁吉童;桐油改性水性聚氨酯及其在油墨中的应用研究[D];湖南工业大学;2015年
10 黄福实;生物可降解聚氨酯刺激响应胶束的设计合成及细胞内药物释放[D];苏州大学;2015年
本文编号：900337
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/900337.html
