帶粘彈性薄膜的低溫共固化高阻尼復(fù)合材料構(gòu)件制作工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種振動噪聲控制技術(shù)，尤其是一種帶粘彈性薄膜的低溫共固化高阻 尼復(fù)合材料構(gòu)件制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 嵌入式共固化復(fù)合材料是將Ξ種不同性質(zhì)的材料(如玻璃纖維、粘彈性阻尼材料 和樹脂），經(jīng)過化學(xué)或物理的方法通過人工或現(xiàn)代加工工藝制作成的一種多相復(fù)合固體。從 它的結(jié)構(gòu)組成上分析，其中有一相在層內(nèi)是基本上連續(xù)的，稱為基體相(如樹脂）；另有一相 是分散在層內(nèi)并且被基體所包容，稱為增強相(如玻璃纖維）；還有一相是在事前就嵌入在 結(jié)構(gòu)內(nèi)部的粘彈性阻尼材料(如橡膠），該結(jié)構(gòu)的基體相、增強相和粘彈性阻尼材料在性能 上相互協(xié)調(diào)，從而能達到大幅度地提高復(fù)合材料構(gòu)件阻尼的目的，得到單一材料難W比擬 的綜合力學(xué)性能。由于運種事前阻尼處理結(jié)構(gòu)是嵌入在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的，具有不脫落、抗老化等 優(yōu)點，因而在大飛機、高速列車、太空運載器等高科技領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003] 通常被動阻尼處理的方法包括自由阻尼結(jié)構(gòu)、約束阻尼結(jié)構(gòu)和阻尼插入結(jié)構(gòu)，而 運Ξ種辦法都屬于事后處理，往往受到結(jié)構(gòu)尺寸、空間和重量等諸多因素的限制，并且在使 用中還容易出現(xiàn)剝離、脫落等現(xiàn)象。
[0004] 嵌入式共固化復(fù)合材料阻尼結(jié)構(gòu)采用一種全新的事前阻尼處理方法，即在構(gòu)件的 設(shè)計階段就考慮了阻尼特性。目前嵌入式共固化阻尼復(fù)合材料的制作主要采取的是高溫共 固化(溫度高于180度）和中溫共固化(溫度在120-180度之間）工藝，而中、高溫共固化存在 W下問題：制造周期長，成型溫度高，耗能大，設(shè)備使用要求高等，從而大大提高了制造成 本。而嵌入式低溫共固化高阻尼復(fù)合材料能有效地降低制造成本，有利于復(fù)合材料的普及 應(yīng)用。然而到目前為止還未發(fā)現(xiàn)關(guān)于嵌入式低溫共固化高阻尼復(fù)合材料的研究文獻報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制作帶粘彈性薄膜的低溫 共固化高阻尼復(fù)合材料構(gòu)件工藝。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
[0007] -種帶粘彈性薄膜的低溫共固化高阻尼復(fù)合材料構(gòu)件制作工藝，包括：
[000引 A.粘彈性阻尼材料的制備，包括：
[0009] 1)原膠的塑煉，氨化下臘在混煉之前要先對其進行塑煉；
[0010] 2)原膠的混煉，用開煉機對塑煉好的氨化下臘進行混煉；
[00川 B.阻尼溶液的制作，包括：
[0012] 1)將混煉好的阻尼材料在開煉機上進行反煉；
[OOK] 2)按照阻尼材料質(zhì)量和溶劑體積比1:4來稱取溶劑，即每lOOg阻尼材料對應(yīng)400ml 溶劑；
[0014] 3)將稱量好的阻尼材料置于燒杯，加入稱取好的溶劑，攬拌均勻，然后進行密封， 放置于陰涼處，溶解后得到阻尼材料的膠漿溶液；
[001引 C.阻尼溶液的刷涂，包括：
[0016] 1)在刷涂前12小時從冷庫中取出復(fù)合材料預(yù)浸料，在常溫下放置；
[0017] 2)將復(fù)合材料預(yù)浸料平整鋪好，將阻尼材料均勻刷涂在其表面，制成帶阻尼薄膜 的預(yù)浸料；
[0018] 3)將兩片分別在正面和背面單側(cè)刷涂到預(yù)定厚度的復(fù)合材料預(yù)浸料面相互貼合 就制成了阻尼層，即為雙面刷涂；
[0019] 4)將帶粘彈性阻尼層的預(yù)浸料鋪設(shè)在復(fù)合材料預(yù)浸料中，將鋪好層的阻尼復(fù)合材 料放入已經(jīng)鋪好脫模布和隔離膜的模具中，然后密封好真空袋，通過真空閥抽出真空袋內(nèi) 空氣至設(shè)定壓力，最后一同放入熱壓罐中，按照共固化工藝曲線完成共固化，即能得到嵌入 式低溫共固化高阻尼復(fù)合材料構(gòu)件。
[0020] 所述粘彈性阻尼材料，包括W下質(zhì)量比的組分
[0021]
[0022] 所述步驟A中1)的塑煉為通過開煉機的剪切力將其較長的分子鏈和支化側(cè)鏈化 斷，增強生膠的可塑性，采用多段塑煉的方法，一段塑煉后，停放地后，再進行二段塑煉。
[0023] 所述步驟A中2)的混煉包括：
[0024] a.將塑煉好的氨化下臘生膠在混煉開煉機2毫米W內(nèi)的小漉距下通過10次，然后 調(diào)到3毫米的漉距，將氨化下臘生膠包到混煉開煉機的前后漉筒上，并保持前、后漉筒之間 有1毫米厚的余膠，左右翻割兩刀；
[00巧]b.加入抗氧劑1010，左右翻割2次，調(diào)到最小漉距薄通5-6遍；
[0026] C.然后加入氧化鋒、硬脂酸、防老劑和促進劑小料，翻割兩刀，保持Imin的包漉時 間；
[0027] d.然后加入補強填料炭黑，在加補強填料炭黑時要分次加入，W保持加工過程中 原膠溫度變化不得超過± 10度，割膠翻膠；
[00%] e.最后加入硫橫硫化劑，翻割4min后，下漉；
[0029] f.將漉距調(diào)到最小出薄片，打Ξ角包，薄通7-10次，觀察膠片表面，如果光滑無斑 點，說明已經(jīng)混煉均勻，將漉距調(diào)至3毫米后出片，制得混煉好的阻尼材料。
[0030] 所述步驟B中1)的反煉時間為5分鐘，然后將漉距調(diào)至最小，薄通4-5遍，再出薄片， 然后將阻尼材料薄片裁碎。
[0031] 所述步驟B中的溶劑為四氨巧喃溶劑。
[0032] 所述步驟B中3)的阻尼材料和溶劑攬拌均勻，密封，放置于陰涼處，溶解24小時后， 進行一次攬拌，再溶解24小時后就得到阻尼材料的膠漿溶液。
[0033] 所述步驟C中的復(fù)合材料預(yù)浸料為120°C固化增初環(huán)氧樹脂BA9913碳纖維或玻璃 纖維預(yù)浸料。使用120°C固化雙酪A型環(huán)氧樹脂作為復(fù)合材料的基相，使用碳纖維或玻璃纖 維作為復(fù)合材料的增強相，使用氨化下臘橡膠作為復(fù)合材料的阻尼相，實現(xiàn)阻尼復(fù)合材料 構(gòu)件的低溫共固化，提高了復(fù)合材料構(gòu)件的模態(tài)阻尼。
[0034] 所述步驟C中2)的刷涂過程，取配好的膠漿溶液，并在刷涂前再進行一次攬拌，使 膠漿溶液均勻，并在每次刷涂之后，需要放在通風(fēng)處30分鐘，待溶劑揮發(fā)后才可W進行下一 次的刷涂。
[0035] 所述步驟C中4)的共固化工藝曲線為，首先按照0.5-3°C/min升溫至120-125°C保 持120min，然后W小于等于1.5°C/min降溫速率降溫至60°CW下，并卸壓。
[0036] 所述步驟C中4)的真空袋的真空度小于0.074MPa，熱壓罐中施加 0.6MPa的壓力。
[0037] 本發(fā)明中的阻尼材料主要是高分子的聚合物，它特有的粘彈性會使其在交變應(yīng)力 下形變落后于應(yīng)力，發(fā)生滯后而形成阻尼。阻尼材料作為嵌入式共固化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的 某層，主要起到提高整體結(jié)構(gòu)動力學(xué)性能的作用。作為中間層，阻尼材料必須要與其相鄰的 上下復(fù)合材料層牢固地連接起來，在微觀角度上就是阻尼材料在固化時要與復(fù)合材料中的 樹脂發(fā)生物理溶合和化學(xué)反應(yīng)，從而形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（Interpenetrating Polymer NetworkJPN);在宏觀角度上阻尼材料的硫化條件要與復(fù)合材料的固化條件基本一致，只 有運樣，才能使阻尼材料和復(fù)合材料預(yù)浸料共固化，制成嵌入式共固化阻尼復(fù)合材料構(gòu) 件。
[0038] 氨化下臘橡膠化NBR)是由下臘橡膠進行特殊加氨處理而得到的一種高度飽和的 粘彈性體，由于分子鏈上的飽和度增加，它不僅使HNBR具有下臘橡膠的高阻尼峰值特點，與 NBR相比還具有優(yōu)良的耐油、耐熱和耐氧老化性能，優(yōu)良的耐磨性W及較高的定伸強度，同 時選擇性氨化保留了分子鏈中少量的不飽和雙鍵，為過氧化物硫化或硫黃硫化提供了交聯(lián) 點，并且雙鍵有助于改善它的壓縮永久變形和耐寒性。
[0039] 通過橡膠加工助劑硬脂酸(SA)
和多元受阻 酪類抗氧劑1010(結(jié)構(gòu)如圖2所示)的加入，向HNBR中引入簇基和徑基，環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基團 分別與簇基和徑基發(fā)生醋化反應(yīng)(a)和酸化反應(yīng)(b)形成互穿共聚結(jié)構(gòu)（即IPN結(jié)構(gòu)），可W 大大提高復(fù)合材料的層間結(jié)合力。
[0040] a醋化反應(yīng)
[0044] 使用刷涂法將橡膠阻尼材料溶解在有機溶劑中（本發(fā)明使用四氨巧喃），得到一定 濃度的阻尼溶液，然后將阻尼溶液均勻刷涂或噴涂在復(fù)合材料預(yù)浸料上，制成帶粘彈性阻 尼薄膜的復(fù)合材料預(yù)浸料。同時橡膠阻尼材料溶液和樹脂在共固化之前得到一定程度的浸 潤，使得阻尼橡膠分子和樹脂分子可W相互纏繞，運樣在固化過程中粘彈性材料層和固化 樹脂層之間可W更好地形成互穿共聚結(jié)構(gòu)（IPN)。
[0045] 另外抗氧劑1010的加入還可W改善橡膠的阻尼性能。其原理是，受阻酪類抗氧劑 中的徑基與氨化下臘中的氯基之間能產(chǎn)生強氨鍵作用，使得HNBR/1010橡膠體系具有較好 的阻尼性能。另外小分子物質(zhì)的加入能增加材料體系內(nèi)分子之間的摩擦，從而增大體系的 阻尼性能。通過1010的改性能增大氨化下臘的阻尼峰值，同時隨著1010量的增大，阻尼峰值 所對應(yīng)的溫度在提高，通過大量試驗得出，每增加10份抗氧劑，氨化下臘的峰值溫度向高溫 處移動5-7度。但是，隨著1010量的增加，橡膠的交聯(lián)程度下降，拉伸強度、定伸強度、硬度 下降?；瘮嗌扉L率、拉伸永久變形增加。通過大量配合試驗確定合適的1010量使得氨化下臘 的阻尼峰值接近室溫。通過試驗確