一种网络化阻尼减振复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及阻尼减振材料及其制备方法，尤其涉及一种网络化阻尼减振复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]工程构件在使用过程中在承受静载荷作用的同时，还会受到强烈动载荷的作用，例如振动、冲击与噪声。为了降低结构对动载荷的响应幅度，避免造成破坏问题，通常采用阻尼材料，阻尼材料能够有效降低结构传递振动能力，有效抑振降噪，提高结构的抗振性能和稳定性，从而得到了广泛的应用。
[0003]阻尼材料通常是高分子一类的粘弹性材料(橡胶、聚氨酯等)，利用分子内摩擦等粘滞特性实现对声波/机械振动的有效吸收。但由于高分子材料弹性模量较低，不能够直接作为结构件承载，因此通常是在结构表面辐射一层粘弹性的高分子材料，形成阻尼复合结构，实现抑振降噪。
[0004]阻尼复合结构通常包括自由阻尼结构和约束阻尼结构。其中自由阻尼结构通常是在基体表面直接铺设一层阻尼材料，当基层产生弯曲振动时，阻尼材料随基层一起振动，在其内部会产生拉压变形，通过料的弯曲、拉伸吸收能量。自由阻尼结构形式简单，但能量吸收率较低。
[0005]在自由阻尼结构的阻尼层外侧表面再粘贴一弹性模量较大的弹性层，便构成约束阻尼结构。当阻尼层随基层一起产生弯曲振动而使其产生拉压变形时，由于粘贴在外侧的弹性层的弹性模量远大于阻尼层的弹性模量，这一弹性层将起到约束阻尼层变形的作用称为约束层。由于阻尼层与基层接触的表面所产生的拉压变形不同于与约束层接触的表面所产生的变形，从而在阻尼材料内部产生剪切变形。这使得约束阻尼结构能量耗散效率显著高于自由阻尼。但由于现有的约束阻尼结构复杂，施工工况有一定的局限性，其应用受限。
[0006]因此，如何制备出新型的阻尼减振复合材料，使约束阻尼结构构成简单，获得更广泛的应用，成为技术人员需要考虑的问题。
【发明内容】
[0007]本发明所要解决的技术问题是提供一种网络化阻尼减振复合材料及其制备方法，使约束阻尼结构构成简单，获得更广泛的应用。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种网络化阻尼减振复合材料，包括:
[0009]多孔金属骨架，为网络化的多孔金属结构；
[0010]阻尼层，由固化后弹性模量在lMPa_30MPa之间的第一高分子材料构成，所述阻尼层渗入包覆于所述多孔金属骨架；
[0011 ]约束层，由固化后弹性模量在70MPa-150MPa之间的第二高分子材料构成，所述约束层渗入包覆于所述阻尼层；
[0012]所述多孔金属骨架、阻尼层、约束层三种材料构成依次包覆的网络化结构。
[0013]优选的，所述多孔金属为开孔泡沫铜、泡沫铝或者其他泡沫合金。
[0014]优选的，所述多孔金属的孔径尺寸为3-6mm，所述阻尼层厚度为l-4mm。
[0015]为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种网络化阻尼减振复合材料制备方法，所述方法包括以下步骤:
[0016](1)选取孔隙率为60 % -90 %的多孔金属作为骨架；
[0017](2)将多孔金属骨架浸泡于5-15%的稀硫酸溶液6-15小时，再于室温超声0.5-1小时，溶解金属表面氧化层及油污；
[0018](3)取出多孔金属骨架，放置真空干燥箱干燥处理；
[0019](4)选取未固化的第一高分子材料，所述第一高分子材料固化后弹性模量在lMPa-30MPa之间，将未固化的第一高分子材料与固化剂充分搅拌混合后渗入干燥后的多孔金属骨架，使所述第一高分子材料包覆于所述多孔金属骨架，形成阻尼层；
[0020](5)将包覆阻尼层的多孔金属骨架放置真空干燥箱中固化；
[0021](6)选取未固化的第二高分子材料，所述第二高分子材料固化后弹性模量在70MPa-150MPa之间，将未固化的第二高分子材料与固化剂充分混合后，充入包覆了阻尼层的多孔金属骨架结构中，使所述第二高分子材料包覆于所述阻尼层外侧，形成约束层；
[0022](7)将包覆了阻尼层及约束层的多孔金属骨架结构放置真空干燥箱内，反复抽取真空后固化，形成块体材料。
[0023]优选的，所述多孔金属为泡沫铝、泡沫铜或其他泡沫合金。
[0024]优选的，所述多孔金属的孔径尺寸为3-6mm，所述阻尼层厚度为l-4mm。
[0025]本发明提供的网络化阻尼减振复合材料及其制备方法，该复合材料由三种硬-软-硬的复合材料构成，构成网络化的约束阻尼结构，具有很好的阻尼特性，能够在宽频范围内有效抑制振动，此外，该复合材料网络化结构使其具备良好的结构强度，能够作为结构件单独使用，实现阻尼减振与承载一体化，具有更好的应用前景。本发明的阻尼减振复合材料的制备方法具有工艺简单的特点，制备出的阻尼减振复合材料具有质量轻、强度高、阻尼性能好等优点。可以广泛应用于工程领域。
【附图说明】
[0026]图1为本发明实施例的网络化阻尼减振复合材料结构示意图。
[0027]图2为本发明实施例的网络化阻尼减振复合材料单元扫描照片。
[0028]图3为本发明实施例的网络化阻尼减振复合材料大尺寸板材光学照片图。
[0029]图4为本发明实施例的网络化阻尼减振复合材料制备方法流程图。
[0030]图5为本发明应用实例中网络化阻尼减振复合材料阻尼减振性能测试图。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]在复合阻尼结构的基础上，本发明提出一种网络化阻尼减振复合材料及其制备方法，采用多孔金属作为骨架，将第一高分子材料渗入包覆于所述多孔金属骨架，形成阻尼层;并将第二高分子材料渗入包覆于所述阻尼层，形成约束层;所述多孔金属骨架、阻尼层、约束层三种材料构成依次包覆的网络化结构。
[0033]参照图1所示，为本发明的网络化阻尼减振复合材料结构示意图。所述网络化阻尼减振复合材料结构，包括:
[0034]多孔金属骨架101，为网络化的多孔金属结构；
[0035]阻尼层102，由固化后弹性模量在lMPa_30MPa之间的第一高分子材料构成，所述阻尼层102渗入包覆于所述多孔金属骨架101;
[0036]约束层103，由固化后弹性模量在70MPa_150MPa之间的第二高分子材料构成，所述约束层103渗入包覆于所述阻尼层102;
[0037]所述多孔金属骨架101、阻尼层102、约束层103三种材料构成依次包覆的网络化结构。
[0038]由图1可以看出，每一个结构单元可以看作一个典型的约束阻尼结构，在本发明的一个优选实施例中，硬聚氨酯构成约束层103，软聚氨酯构成阻尼层102，硬的金属作为基层多孔金属骨架101。三种材料均构成互穿网络结构，故材料整体可以看作为网络化的约束阻尼结构。所述多孔金属为开孔泡沫铜、泡沫铝或者其他泡沫合金。所述多孔金属的孔径尺寸为3_6mm，所述阻尼层厚度为l_4mm。
[0039]参照图2所示，为本发明实施例的网络化阻尼减振复合材料单元扫描照片。
[0040]由样品扫描电镜照片图2可以看出，复合材料整体由三种组分材料构成，每一个结构单元为硬-软-硬的结构，其中硬的高分子材料203在结构单元内侧，可以看作约束层;软的