[发明专利]粘弹性阻尼材料及嵌入式共固化阻尼复合材料制作工艺

说明书

技术领域

本发明属于复合材料动力学改性工艺研究领域，尤其是一种粘弹性阻尼材料及嵌入式共固化阻尼复合材料制作工艺。

背景技术

目前，嵌入式共固化复合材料阻尼结构是利用复合材料力学性能的可设计性将三种不同性质的材料，通过物理或化学的方法经人工或现代工艺复合而成的一种多相固体。从它的组成和结构上分析，其中有一相在层内基本上是连续的称为基体相如树脂，而另一相是分散在基体中，被基体所包容的称为增强相如碳纤维，还有一相是各向同性的粘弹性阻尼材料。其基体相、增强相和粘弹性阻尼材料在性能上起协调作用，从而达到大幅度地提高复合材料构件阻尼的目的，得到单一材料难以比拟的综合力学性能，具体结构如图1所示。与传统的阻尼结构相比这种事先阻尼处理形式是镶嵌在基体材料内部的，具有不脱落、抗老化等优点，在航空、航天、高速列车等高科技领域有着广泛的应用前景。然而这种材料的耐高温性能作为一个重要的考量指标影响其应用范围，目前最高固化温度(180℃)的嵌入式共固化阻尼复合材料使用温度最多能够达到150℃，在更高环境温度下，阻尼材料将快速老化，致使强度和层间结合性能迅速下降，导致嵌入式共固化阻尼复合材料结构失效。因此，需要一种能够耐高温并且同时保证高阻尼的嵌入式共固化阻尼复合材料结构。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种粘弹性阻尼材料及嵌入式共固化阻尼复合材料制作工艺，该工艺制作的嵌入式共固化阻尼复合材料结构能够耐高温而且常温情况能够保持高阻尼。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种粘弹性阻尼材料，按质量分数包括以下原材料组分：

氟橡胶99.5～100.5份；炭黑29.5～30.5份；三烯丙基异氰脲酸酯13.5～14.5份；硫化剂双-253.5～4.0份；N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.3～1.7份。

所述炭黑为990牌号炭黑。

一种利用粘弹性阻尼材料制备嵌入式共固化阻尼复合材料的工艺，步骤如下：

1)阻尼材料原胶的制作，按照粘弹性阻尼材料的配方称取各组分物质，在开炼机上将各个组分混炼成未硫化的原胶，胶料的加料顺序为：先将氟橡胶加入混炼机，混炼1分钟，氟橡胶便均匀充满压辊，再将混合在一起的三烯丙基异氰脲酸酯、硫化剂双-25和990牌号炭黑一同加入，混炼10分钟，混合物均匀充满压辊，再放入N，N’-间苯撑双马来酰亚胺，混炼5分钟均匀后，减小压辊的辊距，再打三角包滚炼10遍，确保混炼均匀后，调节辊距出2mm厚度的未硫化的原胶薄片，平铺放入聚四氟乙烯的隔离板中待用；

2)粘弹性阻尼薄膜的制作，采用刷涂或喷涂工艺制作粘弹性阻尼薄膜，所谓刷涂或喷涂工艺就是先将步骤1)制备的粘弹性阻尼材料原胶按照质量1:3.5的比例溶于四氢呋喃溶液中，制成胶浆，然后刷涂或喷涂在复合材料预浸料T700/QY260表面，晾干四氢呋喃溶剂后，检查阻尼层厚度是否满足设计要求，如果不满足就继续刷涂或喷涂直到满足设计厚度为止，在粘弹性阻尼材料原胶裸露面再铺上一层复合材料预浸料T700/QY260，这样就在复合材料预浸料T700/QY260上制备出粘弹性阻尼薄膜，放入隔离布后再放入冷藏室保存待用；

3)铺层和构件制作，从冷藏室取出已刷涂或喷涂有粘弹性阻尼材料原胶的复合材料预浸料T700/QY260，室温下放置4小时后，根据所需总厚度在其上下两侧各铺上复合材料预浸料T700/QY260，使整体达到所需厚度，置于模具中，密封好真空袋，放入热压罐，按照固化工艺曲线，经升温，加压，抽真空流程完成成型，降温泄压后打开热压罐，取出，即为已经制成的嵌入式共固化耐高温阻尼复合材料构件。

所述步骤2)中，将未硫化的原胶在开炼机上压制成薄片，再用剪刀切碎成细长薄条放入四氢呋喃溶液中后，搅拌均匀再密封48小时，待完全溶解之后，就配制成胶浆；将液态的胶浆均匀刷涂或喷涂在碳纤维预浸料T700/QY260表面，在通风良好处晾干，晾干后再进行下一次刷涂，直到阻尼层厚度满足设计要求为止。

所述步骤2)中，因为未硫化的原胶和有机溶剂的配比是确定的，所以刷涂一次的厚度是均匀的，通过改变刷涂或喷涂的次数来确定最终的阻尼层厚度，实验得出在预浸料上刷涂4次其阻尼薄膜的厚度能达到0.1mm。