[发明专利]一种轻质高强多孔金属复合阻尼材料及其制备方法

说明书

本发明涉及复合阻尼材料领域，具体的说是一种轻质高强多孔金属复合阻尼材料及其制备方法。该阻尼材料以多孔金属为约束增强层，采用真空辅助成型工艺方法使液态的聚合物基体与多孔金属进行复合，固化后获得了一种新型的具有较高模量同时兼具高阻尼多孔金属复合阻尼材料。这种材料表观密度在1200kg/m³以下，10‑300Hz频率范围内，损耗因子均在0.5以上，最大损耗因子为0.8，损耗模量均在100MPa以上，最大损耗模量在220MPa以上，是一种新型的轻质高强复合阻尼材料，较一般阻尼材料具有更大的综合性能和应用效果的优势。

技术领域

本发明涉及复合阻尼材料领域，具体的说是一种轻质高强多孔金属复合阻尼材料及其制备方法。

背景技术

在舰船的舱室壁板、动力机械设备基座、管路系统等部位应用有大量的粘弹性阻尼材料，粘弹性阻尼材料通过将振动的机械能转变为热能而耗散，从而成为舰船减振降噪技术的关键材料，其应用效果直接关系到舰船的噪声控制水平。然而，现有的粘弹性阻尼材料模量较低，不能作为承力结构件使用，而且为了提高阻尼减振的效果，通常在粘弹性阻尼材料层表面粘贴一层金属板，采用约束阻尼的结构形式，这种处理方式大大增加了材料的表观密度，不能满足舰船减重的设计需求。

由于多孔金属具有轻质、高强的结构特点，其阻尼损耗因子较一般的金属材料更高，将多孔金属材料于液态的粘弹性高分子材料进行复合，多孔金属材料既可以作为约束层提高粘弹性阻尼材料的模量，也可通过其内部大量的孔隙与粘弹性高分子基体材料之间的界面摩擦起到进一步提高材料阻尼性能的作用，这是多孔金属复合阻尼材料轻质、高强、高阻尼的基本原理。

在测试或工作频率范围内，粘弹性阻尼材料的损耗因子应在0.3以上，具备较好的应用效果其损耗因子应在0.5以上。在多孔金属复合阻尼材料研究方面，马里兰大学最早开展了多孔金属复合阻尼材料的研究，结果表明，泡沫铝与环氧类高分子材料复合所形成的阻尼材料在常温下其最大损耗因子达到0.3左右，损耗模量在100MPa左右，是一种新型的高模量复合阻尼材料，但由于受到制备工艺的限制，采用了粘度较低、损耗因子较小的环氧树脂作为复合的高分子基体材料，因此导致该复合材料的阻尼性能与实际需求相比仍然不够高。

国内辽宁工程技术大学开展了泡沫铝复合材料的制备技术及其阻尼性能的研究，分别采用松香、环氧树脂、环氧树脂加填料与泡沫铝采用常压渗透法进行复合材料的制备，并对其阻尼性能进行了测试，所获得的复合材料最大损耗因子在0.4左右，但由于采用了常压渗透的制备方法，同样对粘度较高的液态高分子材料不适用，需要采用加热降低粘度的方法，使制备工艺复杂化，且由于粘度较高使泡沫铝内部孔隙不能完全填充，导致材料成型质量和性能均受到较大的影响。

发明内容

本发明为克服目前多孔金属复合材料由于受高分子材料粘度和种类限制所导致的材料阻尼性能较低、成型质量不高等问题，旨在提供一种具有轻质、高强、高阻尼的多孔金属复合阻尼材料及其制备方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种轻质高强多孔金属复合阻尼材料，其特征在于：所述复合阻尼材料包括以下质量份数的组分：高分子基体材料100份、多孔金属1.08～2份、固化剂1.53～78.5份。

优选的，所述高分子基体材料为聚氨酯类、环氧树脂类、改性环氧树脂类或者丙烯酸酯类中的任意一种。

优选的，所述多孔金属为泡沫铝、泡沫镍或者泡沫钛中的任意一种；所述泡沫金属的密度为0.1～0.99g/cm³，孔隙率为10～90%，通孔率为65～100%。

优选的，所述固化剂为多元胺、多元醇、酸酐或异氰酸酯中的任意一种。

优选的，所述复合阻尼材料还包括质量份数为1.4 ～1.6的扩链剂，所述扩链剂为三苯酚。

一种制备所述的轻质高强多孔金属复合阻尼材料的方法，包括以下步骤：