專利名稱：一種夾芯阻尼復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非金屬阻尼材料，特別是一種夾芯阻尼復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的阻尼型復(fù)合材料技術(shù)包括以下幾種(1)通過(guò)阻尼改性樹(shù)脂來(lái)提高復(fù)合材料的阻尼性能，日本專利JP61. 287. 934公開(kāi)了一種直接采用阻尼型不飽和樹(shù)脂制作的阻尼復(fù)合材料，樹(shù)脂的玻璃化溫度為3°C，增強(qiáng)材料為無(wú)紡布制作的預(yù)侵料，在0°C、500Hz條件下復(fù)合材料的損耗因子高達(dá)0. 32。另外，歐洲專利EP0337443 Al公開(kāi)了一種阻尼復(fù)合材料，其樹(shù)脂基體采用亞二甲苯基二胺和α末位直鏈脂肪族二元酯合成，簡(jiǎn)稱“MX尼龍”，增強(qiáng)材料采用玻璃纖維。采用上述方法制作的阻尼復(fù)合材料具有比較好的阻尼性能，但是力學(xué)性能下降非常嚴(yán)重，無(wú)法作為結(jié)構(gòu)材料使用；(2)通過(guò)鋪層設(shè)計(jì)來(lái)提高復(fù)合材料的阻尼性能，如采用阻尼性能較好的kevlar纖維和力學(xué)性能較好的玻璃纖維進(jìn)行混雜。這些復(fù)合材料阻尼處理技術(shù)都有難以實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能和阻尼性能的統(tǒng)一、成本較高等缺點(diǎn)，推廣和應(yīng)用較為困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種夾芯阻尼復(fù)合材料，通過(guò)結(jié)構(gòu)層、夾芯層、 阻尼層材料和結(jié)構(gòu)的合理配置，獲取的復(fù)合材料減振性能好、比剛度和比強(qiáng)度高。為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種夾芯阻尼復(fù)合材料，材料結(jié)構(gòu)包括外層、內(nèi)層和阻尼層，其中材料的外層為結(jié)構(gòu)層，由纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成；材料的內(nèi)層為夾芯層，由閉孔硬質(zhì)泡沫組成； 阻尼層位于在結(jié)構(gòu)層和結(jié)構(gòu)層之間或位于結(jié)構(gòu)層與夾芯層之間。材料的外層和內(nèi)層共同構(gòu)成夾芯結(jié)構(gòu)以提供材料整體的剛度和強(qiáng)度，并具有一定的降低振動(dòng)的作用，此外，夾芯層的存在還具有減重、保溫、隔音的功能，可以適應(yīng)不同的功能需求。阻尼層的存在大大提高了材料的結(jié)構(gòu)阻尼，使材料具有高阻尼的性質(zhì)。所述的結(jié)構(gòu)層的制造材料為纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料，增強(qiáng)材料選用高強(qiáng)玻璃纖維、高模玻璃纖維、玄武巖纖維織物的任一種，編織方式有平紋、緞紋、斜紋、雙軸向；樹(shù)脂基體要求為環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧值在ο. Γ0. 8之間，固化劑可以采用胺類或酸酐類固化劑，根據(jù)相應(yīng)的固化體系采用常溫固化或中高溫固化；結(jié)構(gòu)層的纖維重量百分比含量為409Γ70%。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)層厚度為1. 5mnT7. 5mm。本發(fā)明的一種夾芯阻尼復(fù)合材料，進(jìn)一步具體的結(jié)構(gòu)還可以為所述的夾芯層要求為閉孔硬質(zhì)泡沫塑料，種類可以為聚氯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料等，要求密度在8(T500kg/m3之間。優(yōu)選的夾芯層厚度為15mnTl00mm。本發(fā)明的一種夾芯阻尼復(fù)合材料，進(jìn)一步具體的結(jié)構(gòu)還可以為所述的阻尼層的制造材料為丙烯酸酯橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯化丁基橡膠類粘彈聚合物材料或改性聚合物材料。優(yōu)選的阻尼層厚度為0. 05mnT0. 5mm。這些技術(shù)方案也可以互相組合或者結(jié)合，從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下的有益效果
本發(fā)明的一種夾芯阻尼復(fù)合材料，克服了以往阻尼復(fù)合材料力學(xué)性能和阻尼性能無(wú)法統(tǒng)一，成本較高不利于推廣的缺點(diǎn)，在材料具有高剛度和高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，使材料具有較高的結(jié)構(gòu)阻尼，從而具有較好的減振性能。并且由于該材料質(zhì)量較輕，有利于在航空航天、船舶、列車機(jī)車、風(fēng)電等對(duì)材料重量要求較高的行業(yè)的推廣。


圖1是兩層阻尼層結(jié)構(gòu)的夾芯阻尼復(fù)合材料。圖2是四層阻尼層結(jié)構(gòu)的夾芯阻尼復(fù)合材料。圖中，1為結(jié)構(gòu)層，2為夾芯層，3為夾芯層。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖1。(1)結(jié)構(gòu)層
樹(shù)脂配方(重量百分比):E51環(huán)氧樹(shù)脂100份、T-31固化劑25份、501稀釋劑5 10份、DMP-30促進(jìn)劑1 5份。增強(qiáng)材料選用緞紋高強(qiáng)玻璃纖維織物。纖維含量(重量百分比)55%，上下兩個(gè)結(jié)構(gòu)層厚度均為3. 5mm。固化方式室溫固化M小時(shí)，后固化80°C 5小時(shí)。(2)夾芯層
夾芯層采用密度為500Kg/m3的聚氨酯泡沫，厚度為15mm。(3)阻尼層
阻尼層采用3M公司的厚度為0. 5mm的丙烯酸酯橡膠阻尼材料。(4)性能測(cè)試
對(duì)該種結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行彎曲剛度和振動(dòng)性能的測(cè)試，并與同種結(jié)構(gòu)的無(wú)阻尼層的夾芯復(fù)合材料進(jìn)行頻響測(cè)試加速度總振級(jí)的對(duì)比。
該材料彎曲剛度2 3 X 10 · mm2 ；
對(duì)該材料進(jìn)行頻響測(cè)試分析，激勵(lì)信號(hào)為正弦掃頻激勵(lì)，分析頻率范圍10 2000HZ， 與同種結(jié)構(gòu)的無(wú)阻尼層的夾芯復(fù)合材料對(duì)比，插入損失可達(dá)到8 12dB (加速度總振級(jí))。實(shí)施例2 結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖2。(1)結(jié)構(gòu)層
樹(shù)脂配方(重量份):DER331環(huán)氧樹(shù)脂100份，甲基四氫苯酐固化劑80份。增強(qiáng)材料采用MW220高模玻璃纖維織物。纖維含量(重量百分比)40%，上下兩個(gè)結(jié)構(gòu)層厚度均為1. 5mm。
固化方式80°C固化3小時(shí)，后固化120°C 5小時(shí)。(2)夾芯層
夾芯層采用密度為300Kg/m3的聚氨酯泡沫，厚度為10mm。(3)阻尼層
阻尼層采用3M公司的厚度為0. 3mm的丙烯酸酯橡膠阻尼材料。(4)性能測(cè)試
對(duì)該種結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行彎曲剛度和振動(dòng)性能的測(cè)試，并與同種結(jié)構(gòu)的無(wú)阻尼層的夾芯復(fù)合材料進(jìn)行頻響測(cè)試加速度總振級(jí)的對(duì)比。該材料彎曲剛度3 4 X 10 · mm2 ；
對(duì)該材料進(jìn)行頻響測(cè)試分析，激勵(lì)信號(hào)為正弦掃頻激勵(lì)，分析頻率范圍10 2000HZ， 與同種結(jié)構(gòu)的無(wú)阻尼層的夾芯復(fù)合材料對(duì)比，插入損失可達(dá)到10 15dB(加速度總振級(jí))。實(shí)施例3 結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)圖2。(1)結(jié)構(gòu)層
樹(shù)脂配方(重量份)=Hexion RIM135低粘度環(huán)氧樹(shù)脂100份，RIMH137配套固化劑30份。增強(qiáng)材料選用0° /90°雙軸向高強(qiáng)玻璃纖維織物。纖維含量重量百分比70%，厚度為上下面層各2mm。固化方式室溫固化M小時(shí)，后固化60 V 5小時(shí)。(2)夾芯層
夾芯層采用密度為80kg/m3的PVC泡沫，厚度為15mm。(3)阻尼層
阻尼層采用厚度為0. 05mm的1152 丁腈橡膠阻尼材料。(4)性能測(cè)試
固化后，對(duì)該種結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行彎曲剛度和振動(dòng)性能的測(cè)試，并與同種結(jié)構(gòu)的無(wú)阻尼層的夾芯復(fù)合材料進(jìn)行頻響測(cè)試加速度總振級(jí)的對(duì)比。該材料彎曲剛度4 4. 5 X IO8N · mm2 ；
對(duì)該材料進(jìn)行頻響測(cè)試分析，激勵(lì)信號(hào)為正弦掃頻激勵(lì)，分析頻率范圍10 2000HZ， 與同種結(jié)構(gòu)的無(wú)阻尼層的夾芯復(fù)合材料對(duì)比，插入損失可達(dá)到11 13dB(加速度總振級(jí))。從以上三個(gè)實(shí)施例可以看出，該種內(nèi)夾阻尼層復(fù)合材料的彎曲剛度可達(dá)到 2 X IO8N-mm2以上，與無(wú)阻尼層夾芯復(fù)合材料相比，頻響測(cè)試的插入損失在SdB以上，達(dá)到了力學(xué)性能和減振性能較為良好的配合，可用于結(jié)構(gòu)阻尼材料，且該種結(jié)構(gòu)材料的基本配方采用較為普遍的環(huán)氧樹(shù)脂和玻纖，阻尼層材料價(jià)格相對(duì)較高，但在材料中用量較小，因此該種材料屬于較低成本的阻尼性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1.一種夾芯阻尼復(fù)合材料，其特征是材料結(jié)構(gòu)包括外層、內(nèi)層和阻尼層，其中材料的外層為結(jié)構(gòu)層，由纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成；材料的內(nèi)層為夾芯層，由閉孔硬質(zhì)泡沫組成；阻尼層位于在外層和內(nèi)層之間；結(jié)構(gòu)層的制造材料為纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料，增強(qiáng)材料選用高強(qiáng)玻璃纖維、高模玻璃纖維、玄武巖纖維織物的任一種，編織方式為平紋、緞紋、 斜紋、雙軸向；樹(shù)脂基體為環(huán)氧樹(shù)脂，環(huán)氧值在ο. Γ0. 8之間；結(jié)構(gòu)層的纖維重量百分比含量為409Γ70% ；夾芯層為閉孔硬質(zhì)泡沫塑料，硬質(zhì)泡沫塑料包括聚氯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料，硬質(zhì)泡沫塑料密度在8(T500kg/m3之間；阻尼層的制造材料為丙烯酸酯橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠、氯化丁基橡膠類粘彈聚合物材料或改性聚合物材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯阻尼復(fù)合材料，其特征是所述的結(jié)構(gòu)層厚度為 1. 5mm 7· 5mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯阻尼復(fù)合材料，其特征是所述的夾芯層厚度為 15mnTl00mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯阻尼復(fù)合材料，其特征是所述的阻尼層厚度為 0. 05mnT0· 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯阻尼復(fù)合材料，其特征是所述的環(huán)氧樹(shù)脂，的固化劑為用胺類或酸酐類固化劑，采用常溫固化或中高溫固化。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種夾芯阻尼復(fù)合材料，包括外層、內(nèi)層和阻尼層，其中材料的外層為結(jié)構(gòu)層，由纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成；材料的內(nèi)層為夾芯層，由閉孔硬質(zhì)泡沫組成；阻尼層位于在結(jié)構(gòu)層和結(jié)構(gòu)層之間或位于結(jié)構(gòu)層與夾芯層之間；材料的外層和內(nèi)層共同構(gòu)成夾芯結(jié)構(gòu)以提供材料整體的剛度和強(qiáng)度，并具有一定的降低振動(dòng)的作用，夾芯層還具有減重、保溫、隔音的功能，可適應(yīng)不同的需求；阻尼層提高了材料的結(jié)構(gòu)阻尼。本發(fā)明克服了以往阻尼復(fù)合材料力學(xué)性能和阻尼性能無(wú)法統(tǒng)一，成本較高不利于推廣的缺點(diǎn)，在材料具有高剛度和高強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，使材料具有較高的結(jié)構(gòu)阻尼，從而具有較好的減振性能。
文檔編號(hào)B32B27/04GK102179978SQ20111003799
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者冀冰, 吳醫(yī)博, 郭萬(wàn)濤 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所