[發明專利]一種結構型高阻尼纖維增強復合材料

有效

• 申請號: 200910172342.0
• 申請日: 2009-09-22
• 公開（公告）號: CN101704313A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 郭萬濤;冀冰;吳醫博
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: B32B27/04
• 分類號: B32B27/04;B32B27/38;B32B27/26;B32B27/20
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務所 41112
• 代理人: 王自剛

技術領域

本發明涉及一種非金屬復合材料技術，特別是一種結構型高阻尼纖維增強 復合材料。

背景技術

結構型阻尼復合材料是一種兼具良好阻尼性能和一定力學性能的纖維增強 樹脂復合材料，主要通過樹脂基體的阻尼改性、纖維表面的阻尼涂層、纖維鋪 層設計等手段來實現材料的結構功能一體化。

歐洲專利EP0337443?A1公開了一種阻尼復合材料，通過阻尼改性樹脂的應 用來提高復合材料的阻尼性能，其樹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，簡稱“MX尼龍”，增強材料采用玻璃纖維。采用上述方法制作 的阻尼復合材料具有比較好的阻尼性能，但是力學性能下降非常嚴重，無法作 為結構材料使用。國內有學者采用羧基丁腈橡膠改性環氧來提高復合材料阻尼 性能，加入18％(重量)的羧基丁腈橡膠，復合材料阻尼性能(損耗因子)增 加一倍，但強度受到較大損失。

在增強纖維表面涂覆阻尼涂層，利用高阻尼界面過渡層的大剪切變形耗散 振動能量，能顯著提高復合材料的阻尼性能。武漢工業大學聞荻江等人采用具 有柔性鏈段的鈦酸酯處理的玻璃纖維制備的復合材料與普通處理液處理的復合 材料相比阻尼性能有大幅提高。采用這種提高復合材料阻尼性能途徑的不足之 處在于：復合材料在阻尼性能提高的同時，其力學性能(尤其是層間剪切強度 和彎曲模量)下降顯著。

纖維鋪層設計也是提高復合材料阻尼性能另外一種常用的技術途徑，通過 纖維鋪層角度和優化或混雜鋪層設計來提高復合材料的阻尼性能。比較常用的 方法為采用阻尼性能好的kevlar纖維和力學性能優異的石墨纖維或高性能玻璃 纖維進行混雜，采用kevlar纖維鋪覆在材料外層，石墨纖維或高性能玻璃纖維鋪 覆在內層的夾芯混雜方式，能夠使材料的阻尼性能提高一倍，但其存在的問題 在于：盡管復合材料仍然保留較好力學性能，但材料的阻尼性能不夠高，一般 為0.01～0.03，另外成本太高，不利于材料的推廣應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構型高阻尼纖維增強復合材料， 利用剛性復合材料層和柔性阻尼復合材料層的合理組合，獲取一種低成本的兼 具良好阻尼性能和一定力學性能的纖維增強樹脂復合材料。

為了實現解決上述技術問題的目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明的一種結構型高阻尼纖維增強復合材料，包括材料中間層、材料 外層，材料中間層為柔性阻尼復合材料層，材料外層采用剛性復合材料層，材 料中間層和材料外層材料均為增強纖維和樹脂基體組成的復合材料，增強纖維 采用玄武巖纖維、高強或高模玻璃纖維；柔性阻尼復合材料層的樹脂基體采用 柔性環氧樹脂和普通環氧樹脂的配合物，剛性復合材料層樹脂基體采用普通環 氧樹脂；所述柔性環氧樹脂環氧值0.2～0.4，是用橡膠彈性體、熱塑性樹脂、有 機硅或者熱致液晶聚合物增韌改性后的環氧樹脂，市售常見的產品有美國陶氏 DER732、國產上海樹脂廠的6350，上海理億公司的LER0350等；所述的柔性 環氧樹脂和普通環氧樹脂按一定比例的配合物，其配方為普通環氧樹脂20～80 份，柔性環氧樹脂20～80份，T31固化劑10～20份，5784固化劑15～40份，KH560 偶聯劑0.5～3份，氣相白碳黑1～3份，501稀釋劑5～10份；所述的剛性復合材 料層的樹脂基體配方重量份組成為：普通環氧樹脂100份，T31固化劑10～20， 5784固化劑15～40份，KH560偶聯劑0.5～3份，氣相白碳黑1～3份，501稀釋 劑5～10份。柔性阻尼層和剛性層所使用玄武巖纖維、高強或高模玻璃纖維的性 價比較高，而且柔性阻尼層和剛性層樹脂基體采用相近類型的樹脂基體確保了 兩層之間的粘接強度。

本發明所述的柔性環氧樹脂和普通環氧樹脂按一定比例的配合物，其固化 條件可以普通環氧樹脂的固化條件，也可以為常溫固化24小時，80℃后固化6 小時。本發明中所使用的產品，未標明廠家的均為市售常見產品，牌號為通用 牌號，如E51環氧樹脂、E44環氧樹脂，固化劑T31、固化劑5784、固化劑5506、 稀釋劑501可在上海樹脂廠購買，KH560偶聯劑可在南京曙光偶聯劑公司購買， 氣相白碳黑可在沈陽化工股份公司購買；上述產品也可以選用其他廠家具有類 似結構的產品。