带粘弹性薄膜的低温共固化高阻尼复合材料构件制作工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种振动噪声控制技术，尤其是一种带粘弹性薄膜的低溫共固化高阻 尼复合材料构件制作工艺。
【背景技术】
[0002] 嵌入式共固化复合材料是将Ξ种不同性质的材料(如玻璃纤维、粘弹性阻尼材料 和树脂），经过化学或物理的方法通过人工或现代加工工艺制作成的一种多相复合固体。从 它的结构组成上分析，其中有一相在层内是基本上连续的，称为基体相(如树脂）；另有一相 是分散在层内并且被基体所包容，称为增强相(如玻璃纤维）；还有一相是在事前就嵌入在 结构内部的粘弹性阻尼材料(如橡胶），该结构的基体相、增强相和粘弹性阻尼材料在性能 上相互协调，从而能达到大幅度地提高复合材料构件阻尼的目的，得到单一材料难W比拟 的综合力学性能。由于运种事前阻尼处理结构是嵌入在结构内部的，具有不脱落、抗老化等 优点，因而在大飞机、高速列车、太空运载器等高科技领域有着广泛的应用前景。
[0003] 通常被动阻尼处理的方法包括自由阻尼结构、约束阻尼结构和阻尼插入结构，而 运Ξ种办法都属于事后处理，往往受到结构尺寸、空间和重量等诸多因素的限制，并且在使 用中还容易出现剥离、脱落等现象。
[0004] 嵌入式共固化复合材料阻尼结构采用一种全新的事前阻尼处理方法，即在构件的 设计阶段就考虑了阻尼特性。目前嵌入式共固化阻尼复合材料的制作主要采取的是高溫共 固化(溫度高于180度）和中溫共固化(溫度在120-180度之间）工艺，而中、高溫共固化存在 W下问题：制造周期长，成型溫度高，耗能大，设备使用要求高等，从而大大提高了制造成 本。而嵌入式低溫共固化高阻尼复合材料能有效地降低制造成本，有利于复合材料的普及 应用。然而到目前为止还未发现关于嵌入式低溫共固化高阻尼复合材料的研究文献报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制作带粘弹性薄膜的低溫 共固化高阻尼复合材料构件工艺。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0007] -种带粘弹性薄膜的低溫共固化高阻尼复合材料构件制作工艺，包括：
[000引 A.粘弹性阻尼材料的制备，包括：
[0009] 1)原胶的塑炼，氨化下腊在混炼之前要先对其进行塑炼；
[0010] 2)原胶的混炼，用开炼机对塑炼好的氨化下腊进行混炼；
[00川 B.阻尼溶液的制作，包括：
[0012] 1)将混炼好的阻尼材料在开炼机上进行反炼；
[OOK] 2)按照阻尼材料质量和溶剂体积比1:4来称取溶剂，即每lOOg阻尼材料对应400ml 溶剂；
[0014] 3)将称量好的阻尼材料置于烧杯，加入称取好的溶剂，揽拌均匀，然后进行密封， 放置于阴凉处，溶解后得到阻尼材料的胶浆溶液；
[001引 C.阻尼溶液的刷涂，包括：
[0016] 1)在刷涂前12小时从冷库中取出复合材料预浸料，在常溫下放置；
[0017] 2)将复合材料预浸料平整铺好，将阻尼材料均匀刷涂在其表面，制成带阻尼薄膜 的预浸料；
[0018] 3)将两片分别在正面和背面单侧刷涂到预定厚度的复合材料预浸料面相互贴合 就制成了阻尼层，即为双面刷涂；
[0019] 4)将带粘弹性阻尼层的预浸料铺设在复合材料预浸料中，将铺好层的阻尼复合材 料放入已经铺好脱模布和隔离膜的模具中，然后密封好真空袋，通过真空阀抽出真空袋内 空气至设定压力，最后一同放入热压罐中，按照共固化工艺曲线完成共固化，即能得到嵌入 式低溫共固化高阻尼复合材料构件。
[0020] 所述粘弹性阻尼材料，包括W下质量比的组分
[0021]
[0022] 所述步骤A中1)的塑炼为通过开炼机的剪切力将其较长的分子链和支化侧链化 断，增强生胶的可塑性，采用多段塑炼的方法，一段塑炼后，停放地后，再进行二段塑炼。
[0023] 所述步骤A中2)的混炼包括：
[0024] a.将塑炼好的氨化下腊生胶在混炼开炼机2毫米W内的小漉距下通过10次，然后 调到3毫米的漉距，将氨化下腊生胶包到混炼开炼机的前后漉筒上，并保持前、后漉筒之间 有1毫米厚的余胶，左右翻割两刀；
[00巧]b.加入抗氧剂1010，左右翻割2次，调到最小漉距薄通5-6遍；
[0026] C.然后加入氧化锋、硬脂酸、防老剂和促进剂小料，翻割两刀，保持Imin的包漉时 间；
[0027] d.然后加入补强填料炭黑，在加补强填料炭黑时要分次加入，W保持加工过程中 原胶溫度变化不得超过± 10度，割胶翻胶；
[00%] e.最后加入硫横硫化剂，翻割4min后，下漉；
[0029] f.将漉距调到最小出薄片，打Ξ角包，薄通7-10次，观察胶片表面，如果光滑无斑 点，说明已经混炼均匀，将漉距调至3毫米后出片，制得混炼好的阻尼材料。
[0030] 所述步骤B中1)的反炼时间为5分钟，然后将漉距调至最小，薄通4-5遍，再出薄片， 然后将阻尼材料薄片裁碎。
[0031] 所述步骤B中的溶剂为四氨巧喃溶剂。
[0032] 所述步骤B中3)的阻尼材料和溶剂揽拌均匀，密封，放置于阴凉处，溶解24小时后， 进行一次揽拌，再溶解24小时后就得到阻尼材料的胶浆溶液。
[0033] 所述步骤C中的复合材料预浸料为120°C固化增初环氧树脂BA9913碳纤维或玻璃 纤维预浸料。使用120°C固化双酪A型环氧树脂作为复合材料的基相，使用碳纤维或玻璃纤 维作为复合材料的增强相，使用氨化下腊橡胶作为复合材料的阻尼相，实现阻尼复合材料 构件的低溫共固化，提高了复合材料构件的模态阻尼。
[0034] 所述步骤C中2)的刷涂过程，取配好的胶浆溶液，并在刷涂前再进行一次揽拌，使 胶浆溶液均匀，并在每次刷涂之后，需要放在通风处30分钟，待溶剂挥发后才可W进行下一 次的刷涂。
[0035] 所述步骤C中4)的共固化工艺曲线为，首先按照0.5-3°C/min升溫至120-125°C保 持120min，然后W小于等于1.5°C/min降溫速率降溫至60°CW下，并卸压。
[0036] 所述步骤C中4)的真空袋的真空度小于0.074MPa，热压罐中施加 0.6MPa的压力。
[0037] 本发明中的阻尼材料主要是高分子的聚合物，它特有的粘弹性会使其在交变应力 下形变落后于应力，发生滞后而形成阻尼。阻尼材料作为嵌入式共固化复合材料结构中的 某层，主要起到提高整体结构动力学性能的作用。作为中间层，阻尼材料必须要与其相邻的 上下复合材料层牢固地连接起来，在微观角度上就是阻尼材料在固化时要与复合材料中的 树脂发生物理溶合和化学反应，从而形成互穿网络结构（Interpenetrating Polymer NetworkJPN);在宏观角度上阻尼材料的硫化条件要与复合材料的固化条件基本一致，只 有运样，才能使阻尼材料和复合材料预浸料共固化，制成嵌入式共固化阻尼复合材料构 件。
[0038] 氨化下腊橡胶化NBR)是由下腊橡胶进行特殊加氨处理而得到的一种高度饱和的 粘弹性体，由于分子链上的饱和度增加，它不仅使HNBR具有下腊橡胶的高阻尼峰值特点，与 NBR相比还具有优良的耐油、耐热和耐氧老化性能，优良的耐磨性W及较高的定伸强度，同 时选择性氨化保留了分子链中少量的不饱和双键，为过氧化物硫化或硫黄硫化提供了交联 点，并且双键有助于改善它的压缩永久变形和耐寒性。
[0039] 通过橡胶加工助剂硬脂酸(SA)
和多元受阻 酪类抗氧剂1010(结构如图2所示)的加入，向HNBR中引入簇基和径基，环氧树脂中环氧基团 分别与簇基和径基发生醋化反应(a)和酸化反应(b)形成互穿共聚结构（即IPN结构），可W 大大提高复合材料的层间结合力。
[0040] a醋化反应
[0044] 使用刷涂法将橡胶阻尼材料溶解在有机溶剂中（本发明使用四氨巧喃），得到一定 浓度的阻尼溶液，然后将阻尼溶液均匀刷涂或喷涂在复合材料预浸料上，制成带粘弹性阻 尼薄膜的复合材料预浸料。同时橡胶阻尼材料溶液和树脂在共固化之前得到一定程度的浸 润，使得阻尼橡胶分子和树脂分子可W相互缠绕，运样在固化过程中粘弹性材料层和固化 树脂层之间可W更好地形成互穿共聚结构（IPN)。
[0045] 另外抗氧剂1010的加入还可W改善橡胶的阻尼性能。其原理是，受阻酪类抗氧剂 中的径基与氨化下腊中的氯基之间能产生强氨键作用，使得HNBR/1010橡胶体系具有较好 的阻尼性能。另外小分子物质的加入能增加材料体系内分子之间的摩擦，从而增大体系的 阻尼性能。通过1010的改性能增大氨化下腊的阻尼峰值，同时随着1010量的增大，阻尼峰值 所对应的溫度在提高，通过大量试验得出，每增加10份抗氧剂，氨化下腊的峰值溫度向高溫 处移动5-7度。但是，随着1010量的增加，橡胶的交联程度下降，拉伸强度、定伸强度、硬度 下降。化断伸长率、拉伸永久变形增加。通过大量配合试验确定合适的1010量使得氨化下腊 的阻尼峰值接近室溫。通过试验确