[發明專利]一種輕質高強多孔金屬復合阻尼材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710076608.6
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106893261B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 王雯霏;候永振;林新志
• 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: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L33/14;C08L75/04;C08K7/24;B29C70/44;B29B13/10
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 孫笑飛

本發明涉及復合阻尼材料領域，具體的說是一種輕質高強多孔金屬復合阻尼材料及其制備方法。該阻尼材料以多孔金屬為約束增強層，采用真空輔助成型工藝方法使液態的聚合物基體與多孔金屬進行復合，固化后獲得了一種新型的具有較高模量同時兼具高阻尼多孔金屬復合阻尼材料。這種材料表觀密度在1200kg/m³以下，10?300Hz頻率范圍內，損耗因子均在0.5以上，最大損耗因子為0.8，損耗模量均在100MPa以上，最大損耗模量在220MPa以上，是一種新型的輕質高強復合阻尼材料，較一般阻尼材料具有更大的綜合性能和應用效果的優勢。

技術領域

本發明涉及復合阻尼材料領域，具體的說是一種輕質高強多孔金屬復合阻尼材料及其制備方法。

背景技術

在艦船的艙室壁板、動力機械設備基座、管路系統等部位應用有大量的粘彈性阻尼材料，粘彈性阻尼材料通過將振動的機械能轉變為熱能而耗散，從而成為艦船減振降噪技術的關鍵材料，其應用效果直接關系到艦船的噪聲控制水平。然而，現有的粘彈性阻尼材料模量較低，不能作為承力結構件使用，而且為了提高阻尼減振的效果，通常在粘彈性阻尼材料層表面粘貼一層金屬板，采用約束阻尼的結構形式，這種處理方式大大增加了材料的表觀密度，不能滿足艦船減重的設計需求。

由于多孔金屬具有輕質、高強的結構特點，其阻尼損耗因子較一般的金屬材料更高，將多孔金屬材料于液態的粘彈性高分子材料進行復合，多孔金屬材料既可以作為約束層提高粘彈性阻尼材料的模量，也可通過其內部大量的孔隙與粘彈性高分子基體材料之間的界面摩擦起到進一步提高材料阻尼性能的作用，這是多孔金屬復合阻尼材料輕質、高強、高阻尼的基本原理。

在測試或工作頻率范圍內，粘彈性阻尼材料的損耗因子應在0.3以上，具備較好的應用效果其損耗因子應在0.5以上。在多孔金屬復合阻尼材料研究方面，馬里蘭大學最早開展了多孔金屬復合阻尼材料的研究，結果表明，泡沫鋁與環氧類高分子材料復合所形成的阻尼材料在常溫下其最大損耗因子達到0.3左右，損耗模量在100MPa左右，是一種新型的高模量復合阻尼材料，但由于受到制備工藝的限制，采用了粘度較低、損耗因子較小的環氧樹脂作為復合的高分子基體材料，因此導致該復合材料的阻尼性能與實際需求相比仍然不夠高。

國內遼寧工程技術大學開展了泡沫鋁復合材料的制備技術及其阻尼性能的研究，分別采用松香、環氧樹脂、環氧樹脂加填料與泡沫鋁采用常壓滲透法進行復合材料的制備，并對其阻尼性能進行了測試，所獲得的復合材料最大損耗因子在0.4左右，但由于采用了常壓滲透的制備方法，同樣對粘度較高的液態高分子材料不適用，需要采用加熱降低粘度的方法，使制備工藝復雜化，且由于粘度較高使泡沫鋁內部孔隙不能完全填充，導致材料成型質量和性能均受到較大的影響。

發明內容

本發明為克服目前多孔金屬復合材料由于受高分子材料粘度和種類限制所導致的材料阻尼性能較低、成型質量不高等問題，旨在提供一種具有輕質、高強、高阻尼的多孔金屬復合阻尼材料及其制備方法。

為了解決以上技術問題，本發明采用的技術方案為：一種輕質高強多孔金屬復合阻尼材料，其特征在于：所述復合阻尼材料包括以下質量份數的組分：高分子基體材料100份、多孔金屬1.08～2份、固化劑1.53～78.5份。

優選的，所述高分子基體材料為聚氨酯類、環氧樹脂類、改性環氧樹脂類或者丙烯酸酯類中的任意一種。

優選的，所述多孔金屬為泡沫鋁、泡沫鎳或者泡沫鈦中的任意一種；所述泡沫金屬的密度為0.1～0.99g/cm³，孔隙率為10～90%，通孔率為65～100%。

優選的，所述固化劑為多元胺、多元醇、酸酐或異氰酸酯中的任意一種。

優選的，所述復合阻尼材料還包括質量份數為1.4 ～1.6的擴鏈劑，所述擴鏈劑為三苯酚。

一種制備所述的輕質高強多孔金屬復合阻尼材料的方法，包括以下步驟：