[發明專利]嵌入式共固化縫合阻尼薄膜復合材料及其制作工藝

有效

• 申請號: 201710618350.8
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107521123B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 梁森;袁麗華;古恒;鄭長升
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;C08L15/00;C08K13/02;C08K3/22;C08K3/04;C08K5/09;C08K3/06
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董潔

本申請公開了一種嵌入式共固化縫合阻尼復合材料的制作工藝，包括以下步驟：按下層貧膠預浸料、小部分硫化的阻尼薄膜或者帶阻尼薄膜的貧膠預浸料和上層貧膠預浸料的鋪層順序鋪設，形成預成型體；使用纖維紗線按照設計要求將該預成型體縫合起來，形成縫合預成型體；然后，對縫合預成型體導入樹脂，形成樹脂縫合預成型體；再對樹脂縫合預成型結構所在體系進行掃頻激震處理；最后，按照共固化工藝參數將掃頻激震后的樹脂縫合預成型體共固化，即得到嵌入式共固化縫合阻尼薄膜復合材料。該申請的最大創新在于利用低溫硫化阻尼材料組分、貧膠預浸料、掃頻震動實現了真空導入法制作嵌入式共固化縫合阻尼復合材料，提高了結構整體力學性能。

技術領域

本申請屬于功能結構一體化復合材料研究領域，具體涉及一種嵌入式共固化縫合阻尼薄膜復合材料及其制作工藝。

背景技術

在航空、航天技術迅速發展的今天，傳統材料及結構已不能滿足飛行器輕質、高剛度、大阻尼性能的設計要求，嵌入式共固化復合材料阻尼結構就是在幾乎保持傳統復合材料力學性能基礎上而提出的一種具有高阻尼減振性能的新結構，它將三種不同性質的材料通過物理或化學的方法復合而成，形成一種多相固體，從組成和結構上分析，其中有一相在層內基本上是連續的，稱為基體；另一相是被基體分散包容的，稱為增強相；還有一相是各向同性的粘彈性阻尼材料，它們之間在性能上相互協調，從而獲得可設計的力學性能。鑒于嵌入式共固化連續阻尼薄膜復合材料結構其阻尼特性明顯高于傳統復合材料，但由于粘彈性材料的承載能力明顯低于樹脂，導致其層間抗剪與面外抗拉能力較弱，極大地制約了這種復合材料在某些方向的承載能力。為了提高其層間力學性能，在保證嵌入式共固化復合材料大阻尼、高剛度特性的前提下，已經有人先后提出了穿孔阻尼結構和網格阻尼結構，即分別在粘彈性阻尼材料層穿孔或將其制成阻尼薄膜小片，按設計要求嵌入到復合材料預浸料中，共固化時與阻尼薄膜相鄰的復合材料預浸料樹脂就會變成液體順著穿孔或阻尼薄膜小片之間間隙上、下貫通阻尼層，形成“樹脂釘或樹脂條”，把與阻尼層相鄰的復合材料層偶聯起來，這樣的結構比連續阻尼薄膜嵌入的共固化復合材料結構的承載能力有明顯提高。研究表明，只有穿孔面積與總面積比在5％以內，且阻尼薄膜上的孔洞越小，單位面積的樹脂釘的個數愈多，層間結合應力集中系數就會愈小，整體結構的阻尼和剛度才能得到有效發揮，由于阻尼薄膜在嵌入到復合材料預浸料前就將孔洞加工在其中，在共固化的過程中預浸料樹脂處于熔融態后會貫通整個阻尼層，使阻尼層兩側的復合材料通過樹脂釘或樹脂條上下偶聯，但這種偶聯結構隨著穿孔直徑的減小，流動阻力的加大，熔融態樹脂流過該穿孔時的流動性就會變差，形成偶聯“樹脂釘或樹脂條”結構的可能性在降低，并使樹脂釘或樹脂條幾何尺寸精度難以控制，從而導致其層間結合性能和整體結構剛度不穩定。目前，雖有人提出了縫合夾層結構復合材料的制作工藝，但該復合材料中使用的是市售硫化后的橡膠材料，而市售硫化后的橡膠材料其特點之一就是粘彈性材料片受加工設備工藝力限制很難加工成均勻一致的阻尼薄膜，一般都在0.3mm以上，使用起來相對較厚；其二就是在與復合材料預浸料固化時，硫化后的阻尼材料同樣也要受到預浸料固化時高溫和壓力的考驗，這樣使嵌入預浸料前早已硫化好的阻尼材料出現老化、返原現象，而喪失其部分甚至大部分力學性能，導致整個結構的阻尼性能和承載能力喪失。一般而言，縫合夾層結構復合材料樹脂的固化工藝溫度愈高、時間愈長、壓力愈高，夾在其中的阻尼材料力學性能損失的就愈嚴重。因此，如何調整阻尼層面積比與損耗因子之間的關系，使嵌入阻尼薄膜的復合材料共固化后結構在滿足高剛度、大阻尼的力學性能要求下，盡可能地提高結構的層間力學性能，就成為一個值得研究的重要問題。

發明內容

針對現有技術中的問題，本申請的目的在于提供一種具有大阻尼，高剛度，層間力學性能優良的新型復合材料結構——嵌入式共固化縫合阻尼薄膜復合材料結構及其制備方法。

為了實現上述目的，本申請采用以下技術方案：

一種嵌入式共固化縫合阻尼薄膜復合材料的制作工藝，包括以下步驟：