[发明专利]一种共固化结构阻尼材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种共固化结构阻尼的复合材料的制备方法。 

背景技术

阻尼材料是一种能吸收振动机械能，并将它转化为热能、电能、磁能或其他形式的能量而损耗掉的一种功能材料。新兴的压电阻尼材料就是在高分子材料中加入压电材料和导电材料作为填料，其阻尼机理则是多重能量转换机制，其减振能力是几种能量耗散途径的综合:当材料受到振动时，高分子的粘弹性行为将部分机械能转化为热能;填料和基体之间以及填料之间的界面摩擦可以损耗部分机械能;压电陶瓷将部分机械能转化为电能，电能再通过导电网络转化为热能。将压电材料应用于阻尼材料中的研究，始于上世纪80年代末。钛酸铅(PZT),钛酸钡(BaTiO3),锆钛镧酸铅(PLZT)都具有比较高的压电常数，也是在压电阻尼材料中常使用的压电陶瓷。常见的导电填料可分为金属类填料和非金属类填料。金属类填料主要由银、铜、镍和铝的粉末、箔片、丝和纤维等。非金属填料常用的有碳黑、石墨、石墨烯和碳纤维及金属氧化物等。石墨烯具有良好的导热性、高强度、高透明度和超大的比表面积，今年来应用领域越来越广泛。结构阻尼材料是既有较高阻尼性能又保留很好强度和刚度的结构功能一体化的材料，如果直接将制备好的阻尼材料与结构材料复合使用则很容易造成结构剥离，且阻尼层的使用尤其是约束阻尼结构容易导致整体结构刚度和强度的大幅下降。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种在强度和刚度不便的条件下， 可以大幅提高树脂基复合材料阻尼性能的共固化结构阻尼复合材料的制备方法。 

本发明通过以下技术方案实现： 

一种共固化结构阻尼材料的制备方法，其特征在于：包括以下生产步骤： 

首先，取PZT纤维和石墨烯加入到环氧树脂中，再向环氧树脂中加入胺类固化剂室温凝胶后并进行压制得到粘弹性片材，PZT纤维与环氧树脂的质量比为20～40%，石墨烯与环氧树脂的质量比为1～5%，胺类固化剂与环氧树脂的质量比为5～15%； 

其次，对粘弹性片材进行极化处理，用极化处理后的粘弹性片材和碳纤维布铺叠得到结构阻尼材料基体， 

再次，采用液态缩水甘油醚型环氧树脂作为固化基体，对结构阻尼材料基体进行固化，采用胺类固化剂进行固化，固化后得到共固化结构阻尼材料。 

本制备方法中优选的极化方案，粘弹性片材的极化处理的条件为：采用油浴加热，极化温度为80～120℃，极化的电压为8～12KV/mm，极化的时间为20～30min。 

所述的粘弹性片材和碳纤维布的层数比为2:1～6:5。 

所述的胺类固化剂为二乙烯二胺、三乙烯四胺或者多乙烯多胺中的一种。 

所述的液态缩水甘油醚型环氧树脂是双酚A二缩水甘油醚、双酚F二缩水甘油醚和双酚S二缩水甘油醚型中的一种，对液态缩水甘油醚型环氧树脂的固化条件为：80℃固化2h后120℃再固化2h。 

所述的粘弹性片材的表面均布有通孔，所述的通孔的孔径为2～10mm，通孔的总面积小于粘弹性片材表面积的10%。 

本发明具有以下有益效果： 

采用本发明所述的制备方法制备的共固化结构阻尼材料首先保证了共 固化结构阻尼材料本身的刚度和强度，同时也提高了粘弹性片材和碳纤维布之间的连接强度，防止了结构剥离现象的发生，同时本发明所述的制备方法有效提高了共固化结构阻尼材料的阻尼性能，相比与不佳阻尼层的结构阻尼材料的阻尼性能提高了3倍多，本发明所述的制备同时保证了共固化结构阻尼材料的强度和韧性，采用本发明所述的方法制得的共固化结构阻尼材料的弯曲强度达到285MPa以上，弯曲模量达到21.8GPa以上，冲击韧性达到176KJ/m²以上。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。 

实施方式一 

称取自制的20份的PZT纤维，1份的石墨烯作为填料加入到100份环氧树脂E51内，加入10份固化剂三乙烯四胺后室温凝胶后压制成粘弹性片材，对粘弹性片材进行极化处理，粘弹性片材的极化处理的条件为：采用油浴加热，极化温度为80℃，极化的电压为8KV/mm，极化的时间为20min，对极化后的粘弹性片材进行打通孔处理，所述的通孔的直径为5mm，通孔的总面积占粘弹性片材表面积的5%，将粘弹性片材和碳纤维布铺叠得到结构阻尼材料基体，所述的碳纤维布与粘弹性片材的层数比为2:1，粘弹性片材位于中央，此外粘弹性片材应靠近材料中部，避免将粘弹性片材铺在复合材料表面；