一种新型低温共固化高阻尼复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型低温共固化高阻尼复合材料及其制备方法。本发明专利技术所述制备方法包括如下步骤：(1)将橡胶与疏基化合物混合得到粘弹性材料；(2)将纤维布裁剪成所需尺寸，采用双面刷涂法，将步骤(1)制备的粘弹性材料刷涂于纤维布的两面，制得双面刷涂粘弹性材料的预浸料纤维布；(3)制备含环氧树脂混合物的预浸料纤维布；(4)在金属模板上喷涂脱模剂，将步骤(2)制备的双面刷涂粘弹性材料的预浸料纤维布与步骤(3)的含环氧树脂混合物的预浸料纤维布依次铺设在下金属模板上，热压固化，得到低温共固化高阻尼复合材料。本发明专利技术制备的复合材料具有不脱落、抗老化、高阻尼等优点。高阻尼等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型低温共固化高阻尼复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料制备
，特别涉及一种新型低温共固化高阻尼复合材 料及其制备方法。

技术介绍

[0002]树脂基纤维增强复合材料由于其自身具有质轻、比强度高、比刚度大、耐老 化及阻尼特性优良等特点，近年来在航天航空、轨道交通、体育制品等领域得 到广泛的应用。随着航空航天、轨道交通、体育制品等装备向高速化、轻质化、 自动化及多功能方向发展，振动和噪声对精密电子仪器和设备稳定工作的恶性 影响不断加剧，高噪声和振动在降低设备和系统的精度和可靠性的同时，也大 幅降低了结构件的疲劳寿命和服役时间，对复合材料构件的安全性和舒适性提 出巨大的挑战。发展兼具高力学性能和高阻尼性能的新型结构－阻尼材料，对 于结构进行减振降噪处理以改善其力学环境，延长结构承受循环载荷和冲击的 服役时间等非常重要，也是近年来复合材料领域研究的热点之一。
[0003]传统的减振方法主要有采用加入阻尼材料的方法，阻尼材料是一种能吸收振 动机械能、声能并能将它们转化为热能、电能、磁能或其他形式能量而消耗掉 的一种功能材料，向结构中添加高损耗因子的阻尼材料是抑制振动和噪声最有 效的技术手段之一。目前添加阻尼材料的途径可以分为两大类，一是在结构外 添加阻尼层，它又分为自由阻尼处理和约束阻尼处理。自由阻尼处理是在结构 表面应变较大处粘贴高阻尼附加层，约束阻尼处理则是在附加阻尼层外再添加 高刚度的约束层以增大阻尼层的剪切形变，达到消耗振动能量的目的，这两种 方法都属被动阻尼处理，其显著特点是对结构的模态频率和振型影响较小，适 合结构的事后修改，主要用于梁、板和薄壳结构的弯曲振动减振。该方法的缺 点是施工容易受到结构尺寸、空间和质量等诸多条件的限制，另外阻尼层在使 用中容易出现分层剥离现象；另一种途径是将阻尼材料加入复合材料结构中并 与其共固化成型，它能改变结构的固有阻尼和共振频率。该方法的优点：首先 是一次性固化成型能降低工艺成本且不增加多余的质量(不需要附加约束层)。 其次，共固化阻尼处理的阻尼效果更好，因为阻尼材料位于结构内部，结构应 变能更大，耗能效果更好。再次，共固化阻尼处理是在结构设计的开始阶段考 虑，可根据结构的动力学环境和复合材料的阻尼影响因子进行多样性设计。通 过将具有阻尼功能的粘弹性材料直接与复合材料预浸料共固化，粘弹性材料通 过物理融合或化学交联与复合材料形成互穿网络结构，大大提高了黏弹性材料 与复合材料间的层间结合性能。但目前所开发的共固化阻尼复合材料所需的固 化温度较高，共固化阻尼复合材料的制备对工艺条件和设备要求比较高，广泛 使用成本相对较高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种新型低温共固化高阻尼复合材料及 其制备方法。本专利技术通过疏基化合物做固化剂，实现乙烯基封端的有机硅橡胶 与环氧树脂的低温共固化，制备的复合材料具有不脱落、抗老化的优点，既保 留了树脂基纤维复合材料
的强度，又在几乎不损失材料刚度的情况下，大大提 了结构的阻尼性能。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种低温共固化高阻尼复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0007](1)将橡胶与疏基化合物混合得到粘弹性材料；
[0008](2)将纤维布裁剪成所需尺寸，采用双面刷涂法，将步骤(1)制备的粘弹 性材料刷涂于纤维布的两面，制得双面刷涂粘弹性材料的预浸料纤维布；
[0009](3)将纤维布裁剪成所需尺寸，浸渍于环氧树脂混合物中，得到含环氧树 脂混合物的预浸料纤维布；
[0010](4)在上下金属模板上喷涂脱模剂，将步骤(2)制备的双面刷涂粘弹性材 料的预浸料纤维布与步骤(3)制备的含环氧树脂混合物的预浸料纤维布依次铺 设在喷涂有脱模剂的下金属模板上，热压固化，得到低温共固化高阻尼复合材 料。
[0011]进一步地，步骤(1)中，所述橡胶为乙烯基封端的硅橡胶，所述硅橡胶的 结构式如下：
[0012][0013]式中：端基为乙烯基；n、m、p分别为含有不同侧基Si
‑
O链节的聚合度； R1为OH、Me、Vi或Ph；R2为Me、H、Vi、Ph或
‑
CF3CH2CH2。
[0014]进一步地，步骤(1)中，所述疏基化合物为含有双官能团、三官能团或四 官能团的疏基化合物。
[0015]进一步地，步骤(1)中，所述橡胶中乙烯基官能团与疏基化合物巯基官能 团的摩尔比为1：1.2～2。
[0016]进一步地，步骤(2)中，所述刷涂的量为单面20～100g/m2；
[0017]进一步地，步骤(3)中，所述环氧树脂混合物为环氧树脂与固化剂的混合 物；所述环氧树脂为液体环氧，所述液体环氧树脂为E51、E44中的一种或两种； 所述固化剂为脂肪族固化剂或脂环胺类固化剂；所述环氧树脂与固化剂的质量 比为(2.5～3.5)：1。
[0018]进一步地，步骤(4)中，所述铺设是将步骤(2)制备的双面刷涂粘弹性材 料的预浸料纤维布与步骤(3)制备的环氧树脂混合物的预浸料纤维布按2～3： 8～10的层数顺序铺设，且步骤(2)制备的双面刷涂粘弹性材料的预浸料纤维布 与喷涂有脱模剂的下金属模板接触。
[0019]进一步地，步骤(4)中，所述热压固化的压力0.5～3.5MPa。
[0020]进一步地，步骤(4)中，所述固化的具体过程为：先以45～60℃固化1.5～3.5h， 然后升温至65～80℃固化1.5～3.5h，最后升温至90～100℃固化1～3h。
[0021]一种所述制备方法制备的低温共固化高阻尼复合材料。
[0022]本专利技术所述巯基化合物采用双官能团、三官能团、四官能团的化合物；所述 巯基化合物包括但不限于以下化合物：
[0023][0024]基化合物的固化反应主要如下：
[0025][0026]或者
[0027][0028]橡胶与巯基化合物的固化反应如下：
[0029][0030]环氧树脂和橡胶与巯基化合物的共固化反应主要如下：
[0031][0032]本专利技术有益的技术效果在于：
[0033](1)本专利技术根据高分子理论，基于环氧树脂的固化条件及橡胶的硫化特性 (橡胶由线性变成网状的交联过程)设计了粘弹材料组分，将该粘弹性材料通过刷 涂工艺制作带阻尼材料的碳纤维预浸料，然后将环氧树脂混合物预浸料和双面 刷涂粘弹性材料的预浸料按照预定的铺层顺序铺层后，经过逐步升温热压固化 工艺制备出嵌入式的低温共固化复合材料制品，实现了树脂与粘弹性材料的低 温共固化。
[0034](2)本专利技术制备的复合材料结构具有不脱落、抗老化的优点，既保留了树 脂基纤维复合材料的强度，又在几乎不损失材料刚度的情况下，大大提了结构 的阻尼性能。
[0035](3)本专利技术所述巯基与环氧基团的反应以及巯基与乙烯基的反应所需的温 度较低，在100℃下可以完全反应，实现了低温共固化，大大降低了嵌入式阻尼 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温共固化高阻尼复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将橡胶与疏基化合物混合得到粘弹性材料；(2)将纤维布裁剪成所需尺寸，采用双面刷涂法，将步骤(1)制备的粘弹性材料刷涂于纤维布的两面，制得双面刷涂粘弹性材料的预浸料纤维布；(3)将纤维布裁剪成所需尺寸，浸渍于环氧树脂混合物中，得到含环氧树脂混合物的预浸料纤维布；(4)在上下金属模板上喷涂脱模剂，将步骤(2)制备的双面刷涂粘弹性材料的预浸料纤维布与步骤(3)制备的含环氧树脂混合物的预浸料纤维布依次铺设在喷涂有脱模剂的下金属模板上，热压固化，得到低温共固化高阻尼复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述橡胶为乙烯基封端的硅橡胶，所述硅橡胶的结构式如下：式中：端基为乙烯基；n、m、p分别为含有不同侧基Si
‑
O链节的聚合度；R1为OH、Me、Vi或Ph；R2为Me、H、Vi、Ph或
‑
CF3CH2CH2。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述疏基化合物为含有双官能团、三官能团或四官能团的疏基化合物。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述橡胶中的乙烯基与疏基化合物的巯基基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志健，周小安，
申请(专利权)人：江苏志纤复能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：