一种压电陶瓷复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种压电陶瓷复合材料及其制备方法。其制备方法如下：先将硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硬脂酸酰胺、蜂蜡、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、赤藓糖醇、651低分子聚酰胺、间苯二胺、聚乙烯醇缩醛、丙酸钙、羧甲基纤维素钠、无水乙醇和水混合搅拌并抽真空，消除气体，然后将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动，继续浇注满模具，放入真空系统中进行抽真空，消除气体，放入标准养护室中养护，脱模，继续养护，最后进行切割，至样品两表面露出压电陶瓷片即得。本发明的压电陶瓷复合材料具有较低的声阻抗率和较高的抗压强度，同时对噪声能进行有效的屏蔽，传感器接收性能佳，另外，能有效的检测水泥的水化反应。
【专利说明】
一种压电陶瓷复合材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及材料领域，具体涉及一种压电陶瓷复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 在当今社会，建筑物就像丛林一样耸立在城市和乡镇间，近几十年，就如雨后春笋 般不断地冒出来，已成为现代化建设的一种标志，也是现代化建设中无法缺少的重要的组 成部分，极大的促进了人类社会的进步。而水泥作为建筑材料中必不可少的一部分，其具有 的各种性能指标如水化时间、流变性和耐久性等都具有重要的研究价值与意义。同时，随着 时间的过去，其各种性能的下降，伤害的累积，很容易造成重大事故。因此，对这些建筑物进 行有效的检测，提出预警，对于预防和减少事故都具有重要的意义。而压电材料就是一种能 够监测此类情况的材料，同时具有成本低、结构简单、性能可靠和响应速度快等优点，因此， 近几年也被得到了广泛的应用，对其进行不断地改善与研究也成为了一项重要的内容与工 作。
[0003]
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题:本发明的目的是提供一种压电陶瓷复合材料，具有较低的声 阻抗率和较高的抗压强度，同时对噪声能进行有效的屏蔽，传感器接收性能佳，另外，能有 效的检测水泥的水化反应。
[0005] 技术方案：一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成：硅酸盐水泥 20-40份、铝酸盐水泥10-30份、硬脂酸酰胺2-5份、蜂蜡1-2份、双酚A型环氧树脂5-10份、双 酚F型环氧树脂5-10份、赤藓糖醇0.2-0.5份、压电陶瓷片60-80份、651低分子聚酰胺2-4份、 间苯二胺1-3份、聚乙烯醇缩醛0.5-1份、丙酸钙0.1-0.3份、羧甲基纤维素钠0.5-0.8份、无 水乙醇8-10份、水30-50份。
[0006] 进一步优选的，所述的一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅 酸盐水泥25-35份、铝酸盐水泥15-25份、硬脂酸酰胺3-4份、蜂蜡1.2-1.8份、双酚A型环氧树 月旨6-9份、双酚F型环氧树脂6-9份、赤藓糖醇0.3-0.4份、压电陶瓷片65-75份、651低分子聚 酰胺2.5-3.5份、间苯二胺1.5-2.5份、聚乙烯醇缩醛0.6-0.9份、丙酸钙0.15-0.25份、羧甲 基纤维素钠0.6-0.7份、无水乙醇8.5-9.5份、水35-45份。
[0007] 上述压电陶瓷复合材料的制备方法包括以下步骤： 步骤1:将除压电陶瓷片以外的所有组分混合，用搅拌机在转速100-300r/min下搅拌5- 10分钟； 步骤2:放入真空系统中进行抽真空5-10分钟，消除气体； 步骤3:将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动2-5分钟； 步骤4:继续浇注满模具，放入真空系统中进行抽真空5-10分钟，消除气体； 步骤5:放入标准养护室中，养护温度18-22 °C，相对湿度95-98%，养护时间24-26小时； 步骤6:脱模，置于室温下继续养护28-30天； 步骤7:进行切割，至样品两表面露出压电陶瓷片即得。
[0008] 一步优选的，步骤1中转速为150-250r/min，搅拌时间为6-9分钟。
[0009] -步优选的，步骤2中抽真空时间为6-9分钟。
[0010] -步优选的，步骤3中振动时间为3-4分钟。
[0011] -步优选的，步骤4中抽真空时间为6-9分钟。
[0012] 一步优选的，步骤5中养护温度20°C，相对湿度96-97%，养护时间25小时。
[0013] -步优选的，步骤6中养护时间为29天。
[0014]有益效果:本发明的压电陶瓷复合材料的声阻抗率较低，最低为4.39M Rayl，具有 较高的抗压强度，最高可达12.4MPa，同时对噪声能进行有效的屏蔽，传感器接收性能佳，另 外，能有效的检测水泥的水化反应。
[0015]
【具体实施方式】
[0016] 实施例1 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥20份、铝酸盐水泥 10份、硬脂酸酰胺2份、蜂蜡1份、双酚A型环氧树脂5份、双酚F型环氧树脂5份、赤藓糖醇0.2 份、压电陶瓷片60份、651低分子聚酰胺2份、间苯二胺1份、聚乙烯醇缩醛0.5份、丙酸钙0.1 份、羧甲基纤维素钠0.5份、无水乙醇8份、水30份。
[0017]上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速l〇〇r/min下搅拌5分钟，放入真空系统中进行抽真空5分钟，消除气体，然后 将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动2分钟，继续浇注满模具，放 入真空系统中进行抽真空5分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度18°C，相对湿度 95%，养护时间24小时，脱模，置于室温下继续养护28天，最后进行切割，至样品两表面露出 压电陶瓷片即得。
[0018] 实施例2 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥30份、铝酸盐水泥 20份、硬脂酸酰胺3.5份、蜂蜡1.5份、双酚A型环氧树脂7.5份、双酚F型环氧树脂7.5份、赤藓 糖醇0.35份、压电陶瓷片70份、651低分子聚酰胺3份、间苯二胺2份、聚乙烯醇缩醛0.75份、 丙酸钙0.2份、羧甲基纤维素钠0.75份、无水乙醇9份、水40份。
[0019]上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速200r/min下搅拌7.5分钟，放入真空系统中进行抽真空7.5分钟，消除气体， 然后将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动3.5分钟，继续浇注满模 具，放入真空系统中进行抽真空7.5分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度20°C，相 对湿度96%，养护时间25小时，脱模，置于室温下继续养护29天，最后进行切割，至样品两表 面露出压电陶瓷片即得。
[0020] 实施例3 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥40份、铝酸盐水泥 30份、硬脂酸酰胺5份、蜂蜡2份、双酚A型环氧树脂10份、双酚F型环氧树脂10份、赤藓糖醇 0.5份、压电陶瓷片80份、651低分子聚酰胺4份、间苯二胺3份、聚乙烯醇缩醛1份、丙酸钙0.3 份、羧甲基纤维素钠0.8份、无水乙醇10份、水50份。
[0021]上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速300r/min下搅拌10分钟，放入真空系统中进行抽真空10分钟，消除气体，然 后将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动5分钟，继续浇注满模具， 放入真空系统中进行抽真空10分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度22°C，相对湿 度98%，养护时间26小时，脱模，置于室温下继续养护30天，最后进行切割，至样品两表面露 出压电陶瓷片即得。
[0022] 实施例4 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥25份、铝酸盐水泥 15份、硬脂酸酰胺3份、蜂蜡1.2份、双酚A型环氧树脂6份、双酚F型环氧树脂6份、赤藓糖醇 0.3份、压电陶瓷片65份、651低分子聚酰胺2.5份、间苯二胺1.5份、聚乙烯醇缩醛0.6份、丙 酸钙0.15份、羧甲基纤维素钠0.6份、无水乙醇8.5份、水35份。
[0023] 上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速150r/min下搅拌6分钟，放入真空系统中进行抽真空6分钟，消除气体，然后 将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动3分钟，继续浇注满模具，放 入真空系统中进行抽真空6分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度20°C，相对湿度 96%，养护时间25小时，脱模，置于室温下继续养护29天，最后进行切割，至样品两表面露出 压电陶瓷片即得。
[0024] 实施例5 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥35份、铝酸盐水泥 25份、硬脂酸酰胺4份、蜂蜡1.8份、双酚A型环氧树脂9份、双酚F型环氧树脂9份、赤藓糖醇 0.4份、压电陶瓷片75份、651低分子聚酰胺3.5份、间苯二胺2.5份、聚乙烯醇缩醛0.9份、丙 酸钙0.25份、羧甲基纤维素钠0.7份、无水乙醇9.5份、水45份。
[0025] 上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速250r/min下搅拌9分钟，放入真空系统中进行抽真空9分钟，消除气体，然后 将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动4分钟，继续浇注满模具，放 入真空系统中进行抽真空9分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度20°C，相对湿度 97%，养护时间25小时，脱模，置于室温下继续养护29天，最后进行切割，至样品两表面露出 压电陶瓷片即得。
[0026] 对比例1 本实施例与实施例5的区别在于以硅酸盐水泥代替铝酸盐水泥。具体地说是： 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥60份、硬脂酸酰胺 4份、蜂蜡1.8份、双酚A型环氧树脂9份、双酚F型环氧树脂9份、赤藓糖醇0.4份、压电陶瓷片 75份、651低分子聚酰胺3.5份、间苯二胺2.5份、聚乙烯醇缩醛0.9份、丙酸钙0.25份、羧甲基 纤维素钠〇. 7份、无水乙醇9.5份、水45份。
[0027] 上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速250r/min下搅拌9分钟，放入真空系统中进行抽真空9分钟，消除气体，然后 将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动4分钟，继续浇注满模具，放 入真空系统中进行抽真空9分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度20°C，相对湿度 97%，养护时间25小时，脱模，置于室温下继续养护29天，最后进行切割，至样品两表面露出 压电陶瓷片即得。
[0028] 对比例2 本实施例与实施例5的区别在于以双酚A型环氧树脂代替双酚F型环氧树脂。具体地说 是： 一种压电陶瓷复合材料，由以下成分以重量份制备而成:硅酸盐水泥35份、铝酸盐水泥 25份、硬脂酸酰胺4份、蜂蜡1.8份、双酚A型环氧树脂18份、赤藓糖醇0.4份、压电陶瓷片75 份、651低分子聚酰胺3.5份、间苯二胺2.5份、聚乙烯醇缩醛0.9份、丙酸钙0.25份、羧甲基纤 维素钠〇. 7份、无水乙醇9.5份、水45份。
[0029] 上述压电陶瓷复合材料的制备方法为:先将除压电陶瓷片以外的所有组分混合， 用搅拌机在转速250r/min下搅拌9分钟，放入真空系统中进行抽真空9分钟，消除气体，然后 将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动4分钟，继续浇注满模具，放 入真空系统中进行抽真空9分钟，消除气体，放入标准养护室中，养护温度20°C，相对湿度 97%，养护时间25小时，脱模，置于室温下继续养护29天，最后进行切割，至样品两表面露出 压电陶瓷片即得。
[0030] 本发明材料的各项性能指标见下表，我们可以看到本发明的声阻抗率较低，最低 为4.39M Rayl，具有较高的抗压强度，最高可达12.4MPa，同时对噪声能进行有效的屏蔽，传 感器接收性能佳，另外，能有效的检测水泥的水化反应。
[0031] 表1压电陶瓷复合材料的性能指标
【主权项】
1. 一种压电陶瓷复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：硅酸盐水泥 20-40份、铝酸盐水泥10-30份、硬脂酸酰胺2-5份、蜂蜡1-2份、双酚A型环氧树脂5-10份、双 酚F型环氧树脂5-10份、赤藓糖醇0.2-0.5份、压电陶瓷片60-80份、651低分子聚酰胺2-4份、 间苯二胺1-3份、聚乙烯醇缩醛0.5-1份、丙酸钙0.1-0.3份、羧甲基纤维素钠0.5-0.8份、无 水乙醇8-10份、水30-50份。2. 根据权利要求1所述的一种压电陶瓷复合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制 备而成:硅酸盐水泥25-35份、铝酸盐水泥15-25份、硬脂酸酰胺3-4份、蜂蜡1.2-1.8份、双酚 A型环氧树脂6-9份、双酚F型环氧树脂6-9份、赤藓糖醇0.3-0.4份、压电陶瓷片65-75份、651 低分子聚酰胺2.5-3.5份、间苯二胺1.5-2.5份、聚乙烯醇缩醛0.6-0.9份、丙酸钙0.15-0.25 份、羧甲基纤维素钠〇. 6-0.7份、无水乙醇8.5-9.5份、水35-45份。3. 权利要求1至2任一项所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:包括 以下步骤： 步骤1:将除压电陶瓷片以外的所有组分混合，用搅拌机在转速100_300r/min下搅拌5-10分钟； 步骤2:放入真空系统中进行抽真空5-10分钟，消除气体； 步骤3:将压电陶瓷片放入模具中，将上述混合料浇注于模具中并振动2-5分钟； 步骤4:继续浇注满模具，放入真空系统中进行抽真空5-10分钟，消除气体； 步骤5:放入标准养护室中，养护温度18-22°C，相对湿度95-98%，养护时间24-26小时； 步骤6:脱模，置于室温下继续养护28-30天； 步骤7:进行切割，至样品两表面露出压电陶瓷片即得。4. 根据权利要求3所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤1 中转速为150_250r/min，搅拌时间为6-9分钟。5. 根据权利要求3所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤2 中抽真空时间为6-9分钟。6. 根据权利要求3所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤3 中振动时间为3-4分钟。7. 根据权利要求3所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤4 中抽真空时间为6-9分钟。8. 根据权利要求3所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤5 中养护温度20°C，相对湿度96-97%，养护时间25小时。9. 根据权利要求3所述的一种压电陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤6 中养护时间为29天。
【文档编号】C04B18/02GK105837136SQ201610163315
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】姚振红
【申请人】苏州捷德瑞精密机械有限公司