CN102271905A

CN102271905A - 具有改进的声学和震动阻尼性能的结构复合材料

Info

Publication number: CN102271905A
Application number: CN2010800041016A
Authority: CN
Inventors: C·L·雷斯图恰; C·洛法罗
Original assignee: Cytec Technology Corp
Current assignee: Cytec Technology Corp
Priority date: 2009-01-06
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2030-01-05
Also published as: WO2010079322A1; AU2010204209B2; EP2385897A1; AU2010204209A1; BRPI1007429B1; KR101728561B1; JP2012514546A; CA2748926C; EP2385897B1; BRPI1007429A2; JP5905725B2; ES2596883T3; KR20110107838A; CA2748926A1; US20100170746A1; TWI474927B; MY155107A; TW201033012A; US8450225B2; CN102271905B

Abstract

包含具有粘弹性中间层的非织造层的复合材料，其中可放置中间层。

Description

具有改进的声学和震动阻尼性能的结构复合材料

技术领域

本发明涉及具有声学和震动阻尼性能的复合材料。具体地，将包括粘弹性中间层(interleaf)的复合材料用于如飞行器中已知的结构，如机身蒙皮、纵梁和框架。本发明还涉及制备所述复合材料的方法和包括所述复合材料的结构和飞行器。

背景技术

纤维增强的聚合物基体复合物(PMC)是高性能的结构材料，其常用于需要耐受严苛的环境、高强度和/或需要低重量的应用中。该应用的实例包括飞行器部件(如尾部、翼部、机身、推进器)、船体和自行车架。PMC可包括与基体材料如聚合物树脂粘结的纤维层。所述纤维增强所述基体，承受由所述复合物支撑的主要负载，而所述基体承受由所述复合物支撑的次要负载，并且可从断裂的纤维将负载转移至完好的纤维。以此方式，PMC可支撑比基体或纤维可单独支撑的更大负载。此外，通过将所述增强纤维裁制为特殊的几何形或取向，可有效地设计所述复合物以使重量和体积最小化。

已开发出多种制造PMC的方法。其实例可包括湿法叠涂(layup)、预浸渍和液体灌注(infusion)。在湿法叠涂中，用基体材料将增强纤维浸湿、放入模具腔中，并且使其硬化或固化。该方法可以自动方式进行，如使用接收干纤维卷、将它们经过树脂浸浴、并且将浸湿纤维放入模具的喷枪(chopper gun)或机器。可选地，可使用刷子手动涂覆树脂。

在预浸渍中，使用经预浸渗的织造物或预浸料制备复合物组分。以控制的方式用基体树脂浸渍增强纤维，并将其冷冻以抑制树脂的聚合。然后将经冷冻的预浸料运输并在冷冻条件下储存直至需要使用。当从预浸料制备复合部件时，将所述预浸料融化至室温，切成一定尺寸，并放入模具腔中。一旦放入，将预浸料真空袋封，并且受压固化以达到具有最少空隙的所需纤维体积分数。

近几十年来，由于先进复合材料的高强度对重量比和硬度对重量比，先进复合材料的使用已受广泛接受。对比金属和金属基体复合物，先进复合材料显示出更高的硬度但较差的阻尼性能。由此需要在复合物结构体系中具有增强的阻尼性能而硬度和强度几乎不下降的先进复合材料。

发明内容

在一些实施方案中，固化或未固化的结构复合材料包括结构组分；树脂组分；和粘弹性中间层；其中所述结构组分是包含结构纤维的多层织物的形式；其中所述粘弹性中间层包括位于所述一对相邻的织物层之间的至少一层非织造材料薄层；其中使用所述树脂组分部分或完全浸渍所述粘弹性中间层和结构组分；并且在固化时所述中间层结合在所述结构复合材料中。在一些方面，所述树脂组分可以是热固性组分。在一些方面，所述结构纤维包含碳纤维。

在一些方面，在固化过程之前，所述非织造的中间层埋嵌在所述树脂组合物中。在一些方面，所述非织造材料包含至少一种热塑性弹性体或其共混物、和/或至少一种热塑性聚合物或共聚物和/或其共混物。在另一些方面，所述非织造材料包含至少一种共聚物，其选自苯乙烯热塑性弹性体、弹性聚烯烃及它们的混合物。此外，在另一些方面，所述非织造材料包含热塑性材料，其选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃及它们的共混物。

在一些实施方案中，所述粘弹性中间层可通过等离子体处理以达到在两侧上至少35达因/cm的表面张力。在另一些方面，所述粘弹性中间层与所述多层织物共固化。在一些方面，所述非织造材料具有与所述树脂的受控界面，所产生的剥离强度值是未改性的复合物的剥离强度值的70％。在另一些方面，所述中间层设置在所述复合物的最大剪切的区域。在一些方面，所述粘弹性中间层位于各层织物之间。所述粘弹性中间层可在所述结构复合材料的中平面内和/或位于接近最大剪切水平的区域中。

所述粘弹性中间层可包含有机或无机改性剂、填料或包含物、和/或有机和/或其它无机化合物，如流动调节添加剂、UV吸收剂、填料、金属颗粒、消光剂、颜料、抗氧化剂、阻燃剂、稀释剂、稳定剂、单体、预聚物、柔性改进剂、加工助剂和润滑剂、基于氟聚合物的加工助剂、矿物油和蜡、成核剂、纤维线、聚合物、玻璃、陶瓷和聚合物发泡体、金属颗粒、微填料和纳米填料、芯-壳颗粒、弹性微颗粒和纳米颗粒、磁纳米晶体和介电纳米晶体、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米石墨、纳米粘土、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、二氧化锆和二氧化钛纳米颗粒、贵金属和导电纳米颗粒、纳米纤维和纳米线或它们的组合物。

在一些方面，所述粘弹性中间层不引起大于10％的所述复合物的玻璃化转变温度的下降和/或不引起大于10％的所述复合物在冲击后压缩强度的下降。在另一些方面，所述粘弹性中间层可引起至少10％的所述复合物破损面积的下降。

在另一些方面，1小时的MEK浸渍不引起大于10％的所述非织造改性复合物的层间剪切强度的下降。

在另一些方面，所述粘弹性中间层不引起大于10％的所述复合物开孔压缩强度的下降。

在另一个实施方案中公开了包含粘弹性织物和树脂组分的固化和未固化的阻尼复合物结构材料，其中所述粘弹性织物可包含至少一层非织造薄层；其中所述非织造材料包含至少一种共聚物，其选自苯乙烯热塑性弹性体、弹性体、弹性聚烯烃及它们的共混物；其中所述粘弹性织物由所述树脂组分部分或完全浸渍，其中所述树脂组分可以是热固性树脂。

在一些方面，所述非织造材料包含或进一步包含热塑性材料，其选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、共聚物及它们的共混物。

在一些方面，所述粘弹性非织造物包含有机或无机改性剂、填料或包含物。

在一些方面，所述其它的有机和无机化合物选自流动调节添加剂、UV吸收剂、填料、金属颗粒、消光剂、颜料、抗氧化剂、阻燃剂、稀释剂、稳定剂、单体、预聚物、柔性改进剂、加工助剂和润滑剂、基于氟聚合物的加工助剂、矿物油和蜡、成核剂、纤维线、聚合物、玻璃、陶瓷和聚合物发泡体、金属颗粒、微填料和纳米填料、芯-壳颗粒、磁纳米晶体和介电纳米晶体、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米石墨、纳米粘土、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、二氧化锆和二氧化钛纳米颗粒、贵金属纳米颗粒、导电微颗粒和纳米颗粒、纳米纤维和纳米线或它们的组合。

在一些方面，至少在所述粘弹性织物的一侧上涂布有结构粘合剂配制物。

在一些方面，所述粘弹性中间层通过等离子体处理以在两侧都达到至少35达因/cm的表面张力。

在另一个实施方案中提供了固化和未固化的复合物夹层架构，其包括至少第一表皮和第二表皮；至少结构芯部；树脂组分；和粘弹性中间层；其中所述表皮由包含结构纤维的多层织物和树脂组分构成，其中所述树脂组分可以是热固性树脂体系；其中所述粘弹性中间层可包含位于所述表皮中的一对相邻织物层之间的非织造材料的至少一层薄层；其中所述粘弹性中间层可包含在所述表皮和蜂窝状芯部之间的至少一层非织造层；其中使用树脂组分部分或完全浸渍所述粘弹性内层和结构组分；其中固化时所述内层结合于所述结构复合物的结构中；其中所述中间层位于外复合物表皮的最大剪切区域中；其中所述结构纤维包含碳纤维；其中在固化过程之前所述粘弹性中间层埋嵌在所述树脂组合物中；其中所述非织造材料包含至少一种热塑性弹性体或它们的共混物；其中所述非织造材料包含至少一种热塑性聚合物或共聚物和/或它们的共混物。其中所述非织造材料包含至少一种共聚物，其选自苯乙烯热塑性弹性体、弹性体、弹性聚烯烃及它们的共混物；其中所述非织造材料包含或进一步包含热塑性材料，其选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、共聚物及它们的共混物；其中所述粘弹性中间层通过等离子体处理以在其两侧达到至少35达因/cm的表面张力。

在另一个实施方案中公开了通过具有振动和/或声学阻尼性能的结构应用的中间层支持的粘合剂材料。它包含树脂组分和粘弹性中间层；其中所述非织造材料包含至少一种共聚物，其选自苯乙烯热塑性弹性体、弹性聚烯烃及它们的共混物；其中所述非织造材料包含或进一步包含热塑性材料，其选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃、它们共聚物之一及它们的共混物；其中所述粘弹性中间层部分或完全地浸渍有所述树脂组分；其中所述树脂组分是热固性树脂；其中所述粘弹性中间层在至少一侧涂覆有结构粘合剂配制物；其中所述粘弹性中间层通过等离子体处理以在其两侧达到至少35达因/cm的表面张力。

在另一个实施方案中，一种制备预浸料或结构复合材料的方法包括部分或完全地共固化所述粘弹性中间层；和包含所述树脂组分和铺层(lay-up)形式结构组分的预浸料，其中所述铺层包括与所述粘弹性中间层结合的预浸料的堆叠片层，以形成所述预浸料或结构复合材料。所述方法还可包括将所述粘弹性中间层和预浸料堆叠片组合以形成铺层。在一些方面，所述方法可包括如通过浸渍、注射或灌注所述树脂组分将所述粘弹性中间层和所述结构组分与所述树脂组分组合。注射可包括使用袋子、芯轴和/或模具，并任选地使用槽以帮助流动。所述方法还可包括将所述铺层或组合物固化适于所述树脂组分胶凝和/或固化的一段时间。

附图说明

图1是涉及熔喷方法的制备非织造物方法的一个实施方案的示意图。

图2是用于测试未改性壁板和非织造改性壁板的损失因子的测试装置示意图。损失因子(η)通过将振幅率所得的共振峰对双通道FFT分析器的频谱进行计算，双通道FFT分析器分析加速器的输出信号(加速率和相差)。使用小型加速器测试在振荡器中的驱动点加速和测试样品的响应。

图3是在实施例4中所述的-20℃下非织造改性复合物的阻尼性能对频率的示意图。损失因子越高，耗散的能量越大。由此，模态分析显示出在宽范围温度，如-50℃至+20℃下，在约100-约5000Hz之间的频率范围中改进的阻尼性能，其包括所示的-20℃的性能。

图4显示了使用短波束剪切测试的非织造的改性层压体的耐溶剂性，其显示出根据实施例4b，在甲乙酮(MEK)调节之前和之后的中间层改性的复合物的表观层间强度。在室温下1小时的调节条件下，表观层间剪切强度基本上不受甲乙酮(MEK)调节的影响。

图5显示了相比于实施例4C中所述的未改性复合物，本发明的一个实施方案的非织造改性复合物的冲击后压缩强度几乎没有变化。

图6显示了相比于实施例4c中所述的未改性复合物，本发明的一个实施方案的非织造改性复合物在30J冲击后的破损区域减小。

图7显示相比于实施例4d中所述的未改性复合物，本发明的一个实施方案的非织造改性复合物的总开孔压缩强度几乎没有变化。

图8显示在对未改性的层压体和如实施例4所述的非织造、中间层改性的层压体的实施方案使用动态力学分析(DMA)下，所述非织造改性层压体在热性能上、即玻璃化转变温度(Tg)的效果。DMA分析确认所公开的非织造材料的插入物基本上没有影响如实施例4e中所述的改性层压体的热性能如Tg。

图9显示了使用产生实施例5的剥离强度数据的测试样品构造的实例。

图10显示如实施例5所讨论的负载十字接头的位移图。

图11显示了本发明的阻尼复合物的实施方案和通过实施例5所述的剥离测试产生的对比样品的剥离强度数据：A)基准物(baseline)；B)连续膜改性复合物；和C)本发明一个实施方案的阻尼复合材料。该图表示引发分层破裂所需能量的量，其通过初始破裂面校正。中间层的结构导致更高的剥离强度值。

图12显示用于本发明阻尼复合物经过不同等离子处理的实施方案和通过实施例6中所述的剥离测试产生的对比样品的剥离强度数据。若对比未改性的层压体，等离子体处理的非织造改性复合物达到20％-100％的增幅。

图13显示相比于连续膜改性结构(B)，用于树脂灌注法的结合的非织造结构(A)的效率。在所公开的非织造物实施方案的情况中得到极佳的树脂渗透，同时对于连续膜壁板，宽干燥区域清楚可见。

图14是本发明中所公开的一种夹层结构的局部透视图。

具体实施方式

最近对航空工业中先进材料使用的增长已导致对商用和军用飞行器和航天飞船的重要和次要结构的声学和阻尼阻尼的新兴趣。复合材料固有地比金属更轻且更硬，由此更敏感且经受不希望的振动和噪声水平。

已开发了主动和被动阻尼技术和装置以改进在复合结构中动力载荷降低、振动和噪声降低的区域中的性能。标准解决方法包括由粘弹性材料(VEM)形成的被动阻尼层的限制性结构，所述粘弹性材料粘附在出口表面上并且通过复合物/金属外层硬化。这些限制性结构经由基础结构表面处所施加材料内的本体张力/压缩和局部剪切变形的组合，通过移动基础结构的负载相以减少振动和噪声。

使用VEM的一个缺点在于加入基础结构的较大重量，其导致飞行器和航天飞船系统较差的重量效率和额外的组装和劳动成本。

汽车工业已广泛地使用多层附加的(相对于集成的)声学阻尼装置以减少噪声，改进汽车的乘用舒适性。已将不同组成和包含不同添加剂的粘弹性连续膜、泡沫和非织造织物用于这些应用中。已公开了减噪材料，其包括由多层构成的减噪层压体，其中所述减噪层压体包含由有机纤维非织造织物层构成的并且叠加在其至少一个主表面上的声学材料、外皮材料，并且其中空气层设置在减噪层压体和汽车平面体部分之间(WO2007/026411A1)。在该情况中，由于不均匀的结构，同时几乎没有消耗剪切波，纵向声波通过一系列反射-透射机理减弱。已提出用于大型家用电器、房屋墙壁、飞机(在双层壁的机舱中或机舱与引擎之间)和船的具有充分的结构集成而不使用第二层的有机纤维和热活化短纤维(EP0833973B1和WO97/00989)。已提出用于机器外壳和运动器械的对于机械振动具有不同阻尼响应的丝组合(EP0310203)。

在美国专利申请2007/0071957中讨论了用于声学和力学阻尼的复合材料，其包括埋嵌在结构基体材料中的多层纤维材料，并包括位于它们之间的粘弹性多孔材料膜。在该情况中，通过在埋嵌于结构基体中的相邻的纤维材料层之间的孔，所述结构基体是连续性的。因此，膜的至少部分连续的性质具有对树脂流动作为阻挡层的作用，其不适于灌注方法。相比之下，在此所述的实施方案包括由非连续性的非织造材料组成的中间层，其不作为对树脂流体的阻隔层。在一个方面，所述非织造材料由能够使树脂通过所述中间层流动的无规纤维制得。所得复合材料由此显示出比具有由连续或部分连续膜制得的中间层的材料更大的强度。

美国专利申请2008/0277057 A1(The Boeing Company)涉及包括中间层的阻尼复合层压体，所述中间层可包括含有增强介质的粘弹性材料，其中所述增强介质可以是埋嵌在所述粘弹性材料中的纤维，所述纤维本身可由第二粘弹性材料构成。埋嵌纤维的粘弹性材料具有比所述粘弹性纤维更低的玻璃化转变温度Tg，使得所述纤维能够作为增强介质。相比之下，在本发明所述的实施方案中，所述树脂具有比中间层的粘弹性材料更高的Tg。因此，增强介质在本发明的实施方案中不是需要或必须的。此外，与本发明所述的实施方案不同的是，埋嵌有增强纤维的粘弹性材料与上述美国专利申请2007/0071957相关的粘弹性膜相似。

专利申请WO 2008/147754 A1(The Boeing Company)讨论了由基体材料和多个形状记忆合金线纤维构成的阻尼复合结构，所述纤维包括在材料基体中用于结构阻尼。所述基体材料可包括树脂层，该树脂层包括埋嵌了线纤维簇的粘弹性材料中间层。所述线纤维不利地增加了材料重量。此外，所述材料难以制造。相比之下，本发明的实施方案不需要线纤维以达到阻尼。

专利申请US 2008/0152854(3M Innovative Properties Company)涉及阻尼带，其包括：1)背衬，其包括具有前主表面和后主表面的热塑性膜和弹性纤维片，所述弹性纤维片在沿所述背衬的前表面上的粘结位置具有与所述膜粘结的锚固部分和从粘结位置之间从背衬的前表面突起的弓形部分，和2)粘合剂层，其覆盖所述背衬的后表面的大部分。该阻尼带没有与所述结构的剩余部分结合，与本发明的实施方案不同。

开发了具有声学/阻尼性能的夹层结构用于多种飞行器组件，如引擎舱、舱地板和机翼-机身接合整流罩。

在专利申请US 2002/0078569 A1(Airbus France)中讨论了夹层声学壁板，其包括形成所述壁板的波接收器前表面的阻隔层、至少通过由多孔层和背反射器分隔的两个蜂窝芯部形成的分隔结构。在该情况中，使用一系列在其各面上的管状导引物将所述多孔层与所述分隔芯部的一些腔室配合。

在专利US 7434659 B2(Hexcel Corporation)中，公开了包括蜂窝芯部的声学结构，所述蜂窝芯部包括阻隔帽位于期中的腔室。所述帽具有沿反向穿过所述腔室延伸的共振部分和通过粘合剂锚固在蜂窝腔室中的锚固部分。

专利申请US 2007/0102239(The Boeing Company)涉及集成阻尼复合飞行器地板，其包括由浸渍有上环氧树脂的上表面板密封的蜂窝芯元件和灌注有高度阻尼的下环氧树脂的下阻尼表面板。

专利申请US 2009/0184200(The Boeing Company)涉及包括蜂窝芯部的结构，其包括阻尼泡沫和颗粒，其夹于复合层压体之间。

常规的材料解决方法不能满足现今所有的复合材料需求。所述需求的实例可包括重量、材料柔性、可模塑性、悬垂性、可操作性、可加工性和用于复合制造的适应性(包括灌注和自动纤维铺放过程)。由于所使用材料(主要是硫化橡胶)的固有性能，对于节约重量和它们可采用的形状，这些解决方法受到限制。这些材料必须手工涂覆在结构上，导致格外的工作劳动、时间和维护成本。此外，一些材料可引起一种或多种力学性能的显著下降(大于20％)。

在本发明的一个实施方案中，一项材料解决方案可易于以任意所需的形状和特征(如纤维直径、面积/重量比、厚度、空气可渗透性和弹性性能)进行制备，并易于结合入需阻尼的结构中。这样的解决方案适于现今的复合物制备方法，包括灌注和自动纤维铺放。在单片或夹层的机身蒙皮和机身框架的制造过程中可采用所述的阻尼材料而不需额外的生产步骤，并且，如有需要可将其仅用于最终组分的关键部件以减轻重量和成本。

具有改进的声学阻尼性能的整体性结构材料可包括在最大剪切区域中具有粘弹性材料的复合层压体。表面处理、位置和剪切机理使消耗为热的声波/振动最大化。所述粘弹性材料的组成及其位置都可以对所述复合物的声学和力学性能起作用。在一个实施方案中，在所述粘弹性中间层和树脂之间的控制界面产生极佳的性能。

本发明所述的控制界面具有本领域技术人员所知晓的常规定义，并且是指具有以下特征的集成结构：1)剥离强度值在未改性复合物的剥离强度值的70％中；和2)尽管与所述树脂基体相互作用，但是非织造物保持一定水平的声学阻尼性能的集成。所述非织造物保持特定的互连性，并且不导致分隔的块状物。

本发明中所使用的术语“大约”、“约”和“基本上”表示接近所述量的量，其仍然起着所希望的作用或达到所希望的结构。例如，术语“大约”、“约”和“基本上”可表示小于10％的范围中、小于5％的范围中、小于1％的范围中、小于0.1％的范围中和小于0.01的范围中的所述值。

本发明所使用的术语“部分”或“至少部分”表示总量中的一定部分，其包括总量中的一部分，可包括总量。例如，术语“部分”可表示大于总量的0.01％、大于总量的0.1％、大于总量的1％、大于总量的10％、大于总量的20％、大于总量的30％、大于总量的40％、大于总量的50％、大于总量的60％、大于总量的70％、大于总量的80％、大于总量的90％、大于总量的95％、大于总量的99和总量的100％。

本发明中所使用的术语“集成的”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其是指在结构中包括共同作用的元件组合的阻尼结构，并且其中任何元件是主结构紧密联系的部件，并且是不易分离的，并且在一个方面其不可以任何方式分离。在一些实施方案中，集成阻尼结构与非织造的阻尼材料共固化的复合物。在另一些实施方案中，所述树脂组分部分或基本上完全渗透入所述织造材料中。由此，遍及复合结构，所述结构树脂组合物是连续或部分连续的。加热时，可得到所述中间层部分扩散和混合入所述树脂基体上，由此进一步改进最终复合物的强度，并形成集成结构。

本发明所使用的术语“共固化”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其包括在单一步骤中固化的材料。例如，具有部分或完全用树脂浸渍的中间层的预浸料可在一个步骤中共固化或固化。在一些实施方案中，将具有非织造材料的中间层与在所述复合材料中其它组分共固化而产生集成结构。

所述非织造材料可用于不同的制备方法。所述非织造材料还可用于制备预浸料。

在一个实施方案中，所述非织造的粘弹性材料和纤维或预形成物可与树脂同步灌注或在相同的灌注过程中灌注而得到集成结构。在该实施方案中，所述粘弹性层不是连续膜或部分连续膜，其埋嵌在结构中起到流体阻隔的作用。

本发明中所使用的术语“结构组分”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其包括具有结构纤维的材料，并且其是多层织物如织造的碳纤维织物的形式。

本发明中所用的术语“结构纤维”包括增强最终复合物强度的纤维，如玻璃纤维或碳纤维，并且其由此具有大于50Gpa的弹性模量。

本发明中所使用的术语“树脂组分”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其包括适用于制造机身蒙皮、纵梁和框架的结构树脂组合物。

本发明中所使用的术语“基体”、“树脂”和“基体树脂”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其可包括一种或多种包括热固性和/或热塑性材料的化合物。其实例可包括但不限于环氧化物、环氧固化剂、酚醛树脂、酚、氰酸酯、酰亚胺(如聚酰亚胺、双马来酰亚胺(BMI)、聚醚酰亚胺)、聚酯、苯并噁嗪、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚醚酮(如聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)等)及它们的组合、以及它们的前体。

有利地是，集成阻尼结构的使用产生显著的阻尼元件的减重，并且降低维护成本、部件数量和劳动成本。此外，通过使用于飞行器机身的二次阻尼处理，如超大的玻璃棉毡、修建和其它的安装装置可产生重量和成本的进一步减少。

本发明中所使用的术语“阻尼”或“阻尼的”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括耗散振动结构的机械能量。能量耗散可包括将机械能转化为热能，其随后散失在结构环境中。在一个实施方案中，阻尼是被动型材料的阻尼或粘弹性阻尼。在一个实施方案中，所述复合层压体在宽范围的频率和温度下显示出高阻尼性能，如高损失因子η。合适的频率包括约200-5000Hz。合适的温度包括约-50℃至+20℃，如-40℃至+10℃、-30℃至+20℃、-20℃至+10℃、-10℃至+20℃或0℃至+10℃。

本发明中所使用的术语“预浸料”具有本领域技术人员所知晓的如上所述的常规含义。预浸料包括已使用它们的体积中至少一部分的基体材料浸渍的纤维片或层。所述基体可以部分固化的状态存在。在一个实施方案中，所述预浸料具有基于所述预浸料的总体积，约0.50-0.60体积％之间的纤维体积含量。

本发明中所使用的术语“固化”或“固化的”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义可包括聚合和/或交联过程。可通过包括但不限于加热、紫外光曝光和辐射曝光的方法进行固化。在一些实施方案中，固化可在所述基体中进行。在固化前，所述基体还可包含一种或多种在约室温下是液体、半固体、结晶固体及它们的组合的化合物。在另一些实施方案中，在所述预浸料中的所述基体可部分固化以显示出经选择的粘性。

本发明中所使用的术语“复合物”具有本领域技术人员所知晓的如上所述的常规含义。复合物可包括多种预浸料。通过施用加热、真空和外部施压中的至少一种可将预浸料固定为复合物。所得复合物可用于(但不限于)航空应用中。

本发明所述的复合物的实施方案具有表观层间剪切强度，其基本上不受溶剂甲乙酮(MEK)调节的影响。在一些实施方案中，在MEK调节如90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％后的该剪切强度保留90％。例如，在一个实施方案中，在MEK调节如90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％之前的复合物的层间剪切强度是约84.59，并且在甲乙酮处理后为约83.34。

本发明中所使用的术语“剪切强度”具有本领域技术人员所知晓的常规含义。可以各种方式在剪切下测试样品。在一个实施方案中，表观层间剪切强度在第一次失败时测试样品厚度的一半处进行的最大剪切力，并且其可通过挠曲进行测试，如3点弯曲。在3点弯曲中的剪切强度可由下式给出：

\frac{τ = 3 \cdot P_{R}}{4 \cdot b \cdot h}

其中PR是在第一次失败时的力最大值，b是样品宽度，并且h是样品厚度。

本发明中所使用的术语“纤维”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义可包括一种或多种适用于复合物增强的纤维材料。纤维可以颗粒、薄片、晶须、短纤维、连续纤维、片、股及它们的组合的形式。连续纤维还可采用单方向、多维(如二维或三维)、非织造的(non-woven)、织造的(woven)、针织的、缝合、卷绕和织造(braided)构造和涡旋垫、felt垫和短切垫结构。织造的纤维结构可包括多个织造的丝束，其具有少于约1000根的丝，少于约3000根的丝，少于约6000根的丝，少于约12000根的丝，少于约24000根的丝，少于约48000根的丝，并且大于约125000根的丝。在另一些实施方案中，所述丝束可通过交叉丝束缝制、纬向插入织造缝合或少量的树脂，如胶料固定位置。

所述纤维的组合物可按需变化。所述纤维组合物的实施方案可包括但不限于玻璃、碳、芳族聚酰胺、石英、聚乙烯、聚酯、聚对亚苯基苯并二噁唑(PBO)、硼、碳化硅、聚酰胺和石墨及它们的组合物。在一个实施方案中，所述纤维是碳、纤维玻璃、芳族聚酰胺或其它热塑性材料。所述增强纤维可以是有机或无机的。此外，所述纤维可包括具有连续或非连续性形式的那些纤维的织物结构。

本发明中所使用的术语“非织造的”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括非织造的纤维、自结合网状物。在一个实施方案中，“非织造的”是指没有使用织物编织方法而形成的任意材料，所述织物编织方法制造以可识别方式交织的单独纤维的结构。所述非织造织物可由短或长纤维构成。非织造材料可适于树脂灌注方法，这是因为由于受控的非织造物的渗透性引起非织造材料使树脂流动。相比之下，连续或多孔的VEM膜产生的树脂流动的物理阻隔。非织造材料包括湿法成网、干法成网(粗疏、气流成网)、熔纺(纺丝成网、熔喷)、闪纺、静电纺、水喷冲压、针式冲压结构。用于非织造物的代表性聚合物包括聚烯烃如低、中和高密度聚丙烯、低、中和高密度聚乙烯、无规立构、间同立构或全同立构聚丙烯及它们的共混物、聚乙烯乙烯醇及其共混物、聚丁烯，如聚(1-丁烯)和聚(2-丁烯)、聚(3-甲基-1-丁烯)、聚(1-丁烯)和聚(2-丁烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚(1-己烯)、聚(1-庚烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-壬烯)、聚(1-癸烯)、聚烯烃共聚物和聚烯烃热塑性弹性体及它们的共混物；聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚酯共聚物；聚酰胺如尼龙6或尼龙66、聚酰胺聚醚共聚物；聚氨酯和聚醚和酯基聚氨酯热塑性弹性体；包含聚丁二烯、聚异戊二烯、氢化聚丁二烯和氢化聚异戊二烯及它们的组合的聚苯乙烯嵌段共聚物；乙烯基聚合物和共聚物，如聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚乙烯基醇和聚乙烯乙酸乙烯基酯、丙烯酸聚合物和共聚物，聚碳酸酯、聚四氟乙烯和其它如前已知或今后开发的共聚物及它们的共混物。

非织造的微纤维可由两组分或多组分纤维构成。微纤维可具有更复杂的结构，如鞘/芯、边/边、扇形区、海岛型，并且它们可由不同的聚合物或它们的共混物构成。聚合物微纤维可包含有机或无机填料或改进剂。

处于改进或增强粘合强度和力学互锁机理的目的，非编造物的表面可进行预处理，如化学处理、等离子体处理、电晕放电处理、火焰处理、爆炸或它们的组合。在一些方面，所述粘弹性中间层由等离子体处理以在两侧达到至少35达因/cm的表面弹性。

本发明中所使用的术语“中间层”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括位于其它层之间的层。在一个实施方案中，所述中间层可位于复合物平面的中间。在另一个实施方案中，所述中间层包括最大剪切的区域。在简单的情况中，通过结构应力分析可确定剪切和挠曲。例如，在梁载荷挠曲的情况中，最大剪切的区域在中心轴上。在更复杂的结构中，需要其它计算以确定应力，并需要识别最大剪切的区域。

在另一个实施方案中，所述中间层的厚度为20-2000μm，优选在50-700μm之间，并且最优选在100-300μm之间。本发明中所使用的术语“中平面”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括在复合物层中间的部分，其可位于从所述复合物的一个或更多表面，约40％-60％的复合物厚度的距离。

本发明中所使用的术语“最大剪切”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括对从所施加的力中产生的引起或易使两个相邻层沿平行于它们的接触平面相对滑动以相互触及的部分正切的内力。弯曲产生的剪切应力在中心轴上的梁的中平面上最大。在一些实施方案中，所述中间层位于集成阻尼复合材料的中平面中的织物层之间，并且在一些实施方案中，这样的位置在根据剪切水平选择的区域产生重量和阻尼更有效的结构。

在一些实施方案中，所述中间层可位于由所述组合物结构构成的任何层中，并且在另一些实施方案中，所述中间层可位于所述复合物的特定区域中，并且在一些实施方案中，所述中间层可位于根据剪切水平选择的区域中以产生重量和阻尼更有效的结构。

在一些实施方案中，可以是非连续粘弹性层的中间层可位于复合物中以达到“受控的界面”。

本发明中所使用的术语“埋嵌”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括完全包括在所述复合物结构中的中间层。在一些情况中，所述中间层是所述复合结构的集成部分。

本发明中所使用的术语“粘弹性的”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义可包括当进行形变时具有粘度和弹性特征的材料。粘弹性材料具有这两种聚合物种类中的要素，并且由此显示出因时性的应力。弹性通常是在有序的固体中沿晶面方向的粘结拉伸的结果，而粘弹性是非晶型材料内部的原子或分子的扩散的结果。

弹性体通常是热固性物质，其中长聚合物链在固化时(硫化过程)交联。弹性来源自所述长链重构自身以分布所施加的应力的能力。共价的交联键确保当引力移除时，弹性体将回复它的初始构造。这样的极端的柔性的结果是取决于特定的材料，弹性体可反向延伸5％-800％。没有交联键或使用短的不易重构的链，所施加的应力将引起永久变形。

热塑性弹性体(TPE)是显示热塑性和弹性性能的一类共聚物或聚合物的物理混合物。大多数的弹性体是热固性物质，而热塑性物质相比之下相对易用于生产，如通过注塑和熔喷。热塑性弹性体显示出典型的橡胶材料和塑料材料的优点。热固性弹性体和热塑性弹性体之间的主要差别在于交联的类型。在热固性聚合物中的交联是在硫化过程中产生共价键。另一方面，热塑性弹性体聚合物的交联是较弱的偶极或氢键力，或只在材料的一个相中发生。

本发明所述的实施方案的典型的非织造物是由显示出粘弹性性能的材料构成。特别地，损失正切值(tanδ)是用于确定声学和震动阻尼效率的因子之一。由此，由于高阻尼的非织造组合物具有更高的该因子值，动能被吸收并且以电能或热能的形式消耗，并且所述中间层显示出极佳的力学性能，如声学吸收性能或震动阻尼性能。常规的高阻尼的中间层材料组合物需要具有大于1.0，并且优选在1.5-2.0之间的损失正切值。

此外，选择所述中间层组合物以确保非织造物制造过程、低湿气吸收和耐溶剂和耐强流体的适应性。

在一个实施方案中，热塑性弹性体可用以提供可加工性和相容性/力学性能/耐溶剂性之间的平衡。在一个实施方案中，所述粘弹性材料是苯乙烯热塑性弹性体。所述粘弹性材料可以是聚苯乙烯的二嵌段或三嵌段和柔性的弹性体嵌段。其它的粘弹性材料包括苯乙烯嵌段型共聚物，如具有聚苯乙烯嵌段和乙烯基连接的富聚异戊二烯的共聚物。一个实例可包括三嵌段共聚物7311。

在一个实施方案中，所述粘弹性材料包括苯乙烯热塑性弹性体(TPE-S)。S型热塑性弹性体是一类包含两种不相容的嵌段，即具有较低Tg的弹性体片段和具有较高Tg的苯乙烯片段的嵌段共聚物，其形成在室温下微相独立的结构。所述材料可视为通过聚苯乙烯(PS)末端嵌段的聚集而物理硫化的弹性体基体，其也可作为增强性填料。由于微分离性能对阻尼具有积极影响，S型热塑性弹性体提供在大范围温度和频率下改进阻尼的机会。

TPE-S在大范围的温度和频率下具有极佳的阻尼性能。具有柔性嵌段的苯乙烯嵌段共聚物可包括氢化聚(苯乙烯-b-异戊二烯-b-苯乙烯)(SEPS)、聚苯乙烯和乙烯-丁烯的共聚物(SEBS)、聚苯乙烯和乙烯-乙烯-丙烯的共聚物(SEEPS)、聚苯乙烯和异戊二烯的共聚物(SIS)、聚苯乙烯和丁二烯的共聚物(SBS)、以及聚苯乙烯和异戊二烯丁二烯的共聚物(SIBS)或它们的共混物。

本发明所述的中间层的实施方案可制造为各种形状，其具有各种特征，如纤维直径、面积/重量、厚度、空气渗透性和拉伸性能。例如，所述复合物中的纤维的纤维直径可以约为10-20μm，并且在其它实施方案中为3-7μm、20-40μm、或40-60μm。此外，中间层的单位面积的质量可以约为50-150g/m²，并且在其它实施方案中为10-50g/m²、150-300g/m²或300-500g/m²。此外，所述中间层的厚度可以约为100-400μm，并且在其它实施方案中为50-100μm、400-600μm、600-1000μm。所述中间层的空气渗透性可以约为40-100cc/cm²/sec和5-40cc/cm²/sec，并且在其它实施方案中为100-400cc/cm²/sec。例如，所述中间层的弹性强度MD可以约为2-10N/1.5cm，并且在其它实施方案中为10-20N/1.5cm、20-60N/1.5cm或60-100N/1.5cm。

在一个实施方案中，在所述复合物中粘弹性中间层的插入不显著影响所述复合物层压体的热性能(Tg)、热力学性能或环境性能(耐湿气、溶剂和侵蚀性流体的性能)。在另一个实施方案中，所述开孔压缩和撞击后压缩强度的性能仅受所述复合物层压体中的粘弹性中间层插入的轻微影响或不受其影响。

本发明中所使用的术语“铺层”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其含义包括一种或多种彼此位置相邻的预浸料。在一些实施方案中，在铺层中的预浸料可位于彼此相关的所选择的方向。在另一个实施方案中，所述预浸料可任选地与螺纹材料缝合在一起以抑制它们从所选方向的相对运动。在其它实施方案中，“铺层”可包括本发明中所讨论的完全浸渍的预浸料、部分浸渍的预浸料和多孔预浸料的任意组合。铺层可通过以下技术进行制造，其包括但不限于手工铺放、自动带铺放(ATL)、先进纤维放置(AFP)和丝卷绕。

本发明中所使用的术语“机身蒙皮”、“机身纵梁”和“机身框架”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且分别是指飞行器的主体壁板、形成它的骨架的外围框架和纵向硬化的增强组分。框架和纵梁的组合用于给予机身容器所需的硬度，并给予足够量的材料以从静态和从疲劳角度都支撑所有飞行器的负载。对于纵梁元件，特别的是其主要目的是将蒙皮壁板表面分为最优的构造，使得避免表面变形。所述纵梁还起到防止分散在蒙皮壁板中破裂的作用。机身框架的实例包括IST框架、具有止裂带(shearties)的C浮框和具有止裂带的Z浮框。

本发明中所使用的术语“有机改性剂”、“有机填料”、“无机改性剂”和“无机填料”具有本领域技术人员所知晓的常规含义，并且其可包括加入非织造材料，常用于改进它的性能的有机和无机化合物，如流体调节添加剂、UV吸收剂、填料如二氧化硅、石墨和氮化硼、粘土如云母、滑石和蛭石、金属颗粒、消光剂、颜料、抗氧化剂、阻燃剂、稀释剂、稳定剂、单体、预聚物、柔性改进剂、加工助剂和润滑剂(包括基于氟聚合物的加工助剂、矿物油和蜡)、成核剂、纤维线、聚合物、玻璃、陶瓷和聚合物发泡体、金属颗粒、微填料和纳米填料，如芯-壳颗粒、磁性和介电纳米晶体、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米石墨、纳米粘土、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、二氧化锆和二氧化钛纳米颗粒、贵金属纳米颗粒、导电微颗粒和纳米颗粒、纳米纤维和纳米线或它们的组合。

可使用用于制备复合材料的标准制造方法。例如，在一个实施方案中，使用典型的机身蒙皮/框架制造方法制备所述复合物。

实施例

实施例1

评估了多种市售的热塑性弹性体以评价它们的阻尼效率范围。表1中报告了所评估的材料和它们的相应性能的简要列表。

表1

商用名	等级	聚合物类型	Tg(℃)	Tan(δ)
					Arnitel	EL630	TPC-E	20.56	0.05
Arnitel	EL550	TPC-E	-80	0.05
					Arnitel	EL630	TPE-E	-60.5	0.05
Estane	58245	TPE-U	-22.7	0.40
					Hybrar	7311	TPE-S	-13.6	2.10
Hybrar	7125	TPE-S	10.9	1.20
					Hytrel	G3078	TPC-ET	-40.4	0.40
Hytrel	4056	TPC-ET	-20.32	0.20
					Hytrel	4556	TPC-ET	-40.43	0.16
Hytrel	5526	TPC-ET	-8.06	0.14
					Kraton	FG1924X	TPE-S	-41.1	1.50
Kraton	MD-6455P	TPE-S	-60.1	2.00
					Kraton	G-1730M	TPE-S	-38.8	0.90
Kraton	G1642M	TPE-S	-31.2	1.50
					Kraton	D1113BT	TPE-S	-48.9	2.30
Mobilon	MF100T	TPE-E	-54.8	0.45
					Mobilon	MF100T-TB	TPE-E	-17.6	0.32
Onflex	U3565A	TPE-U	-19.0	0.30
					Onflex	V3085	TPE-V	-28.3	0.20
Onlfex	U5355A	TPE-U	-11.2	0.40
					0nflex	V1045A	TPE-V	-41.8	0.40
商用名	等级	聚合物类型	Tg(℃)	Tan(δ)
					Pebax	MX 1205	TPE-E	-55.5	0.17
Pebax	3533	TPE-E	-60.6	0.17
					Pebax	2533	TPE-E	-62.5	0.15
Pebax	4033	TPE-E	-63.5	0.10
					Septon	2002	TPE-S	-35.1	0.60
Septon	2063	TPE-S	-38.15	1.60
					Septon	8076	TPE-S	-31.84	0.30

根据tanδ值和玻璃化转变温度选择聚合物。选择Tan值大于1.0，优选在1.0-1.6之间，并且最优选大于2的聚合物。

实施例2

将苯乙烯热塑性弹性体，并且特别是包含乙烯-丙烯柔性单元的氢化苯乙烯共聚物，如Kuraray Septon 2063用作在本实施例中公开的用于非织造物制备的主要组分。将不同百分含量的聚丙烯(PP)、聚酰胺6(尼龙6)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)与所选的热塑性弹性体(Septon 2063)混合。已选择熔喷方法用于非织造物的制备。图1中给出了图解示意。表2中给出了非织造物和它们的相应的组成和性能的列表。

表2

实施例3

在该实施例中，验证了用于灌注方法的集成声学阻尼材料的适合性。在该实施例中，使用CYCOM 977-2 1000gsm HM膜和三轴碳纤维编织预成型体，通过整体树脂灌注得到试样(coupon)。

将三种不同的非织造物级别(表2中的3、6和7)选择用于所公开的实施例，所述非织造物级别的特征为面积/重量比在48.5-79.2gsm之间，并且空气渗透性在40.3-85.8cc/cm2/sec之间。

使用片对片的铺层方法制备四个试样(表4)。将所述中间层放置在样品的中平面中。表3中给出试样的尺寸。试样1不使用任何粘弹性中间层进行制备并编号为未改性的基准物。

表3

对于每个试样，计算树脂加入尺寸以满足最终部件树脂含量为35±5重量％。

该试验表明所选择的非织造物适于灌注方法。实现了完全的树脂渗透。在样品中没有观察到干燥区域。如表4所示，对于所有制备的样品实现了正确的树脂含量。

表4

实施例4

已评估了优选的非织造的集成材料溶液对于以下复合物性能的影响：

a)声学阻尼

b)表观内层剪切强度

c)冲击后压缩强度

d)开孔压缩强度

e)玻璃化转变温度

通过共振方法进行作为温度的函数的吸收测试。图2中显示了测试系统的图解示意。

将所述样品在恒温室中以自由的方式进行振动。使用小型加速度计测试振荡器上的驱动点的加速度和测试样品的响应。通过双通道快速傅立叶变换光谱分析仪分析来自加速度计的输出信号。该分析仪确定加速度比和两个加速度计之间的相差，并且还提供在30Hz-10KHz频率范围的随机噪声源以驱动振荡器。一直对所测得的数据进行取样并进行rms平均。所显示的幅度比对频率产生一些共振峰，从共振峰计算出吸收度(损失因子)。在-50℃至+20℃的温度范围中，在10℃的间隔下进行测试。

根据EN2565制备测试壁板。表5中给出了样品尺寸。

根据EN2743，在测试之前将固化的样品储存在(23±2)℃)和(50±5)％湿度下。

表5

从CYCOM977-2-34-24IMS单项带制备声学测试样。选择非织造物3(表2)作为该实施例的中间层，并使用CYCOM 977-2HM 94gsm膜进行预浸渍。然后将预浸渍的中间层堆叠在样品的中平面上。出于对比的目的，制备不含任何中间层的样品，并编号为“未改性的基准物”。

表6中显示所公开的非织造的集成材料样品在-50℃至+20℃的温度范围中和在30至5000Hz的频率范围中产生极佳的声学阻尼性能。如果对比图3中所示的未改性的基准物，集成材料的溶液显示出在声学阻尼性能上的显著改进。

表6

根据EN2563将样品集合成简支梁而测试样品的表观剪切强度。测试通过支撑体之间中部的负载鼻施加的力而搁置在两个支撑体上的条状物，并按照下式测定：

τ = \frac{3 \cdot P_{R}}{4 bh}

其中，τ是表观剪切应力，单位MPa，PR是第一次失败时的最大力(N)，b是样品宽度，单位mm，h是样品厚度，单位mm。

在MEK浸渍之前和之后测试非织造的改性层压体的表观层间剪切强度。在初始条件下，按照EN 2743调节样品。

对于MEK浸渍后的测试，按照EN 2489进行调节。从CYCOM977-2-34-24IMS单向带制备测试壁板。在按照EN2565制备壁板中取得测试样品。表7中给出了样品尺寸。在浸渍前测试4个试样并在浸渍后测试其它5个试样。样品的长度方向与纤维取向平行。选择非织造物3(表2)作为中间层用于该实施例，并且使用CYCOM 977-2HM 94gsm膜预浸渍。然后在样品的中平面堆叠所述预浸渍的中间层。

表7

甲乙酮调节不影响中间层改性的试样经计算的表观层间强度。特别地，在一个实施方案中，如图3所示，层间剪切强度为84.59MPa，并且在溶剂中浸渍1小时后为83.34MPa。

冲击后的压缩测试旨在确定纤维增强的塑料的抗低速冲击性能。该方法将材料信号计为特定的冲击参数组以能够在材料中进行对比。

按照EN 6038测试在设定的冲击能量和压缩强度下冲击中间层改性的样品。测定凹坑深度和所确定的面积。

从CYCOM 977-2-34-24IMS单相带中制备测试壁板。按照对碳增强的层压体的EN 2565方法B制备中间层改性的测试壁板。选择非织造物3(表2)作为该实施例的中间层，并且使用CYCOM 977-2HM 94gsm膜预浸渍。然后将预浸渍的中间层堆叠在所述样品的中平面上。将准各向同性的铺层和约4mm的样品用于测试。表8中给定了尺寸和偏差。

使用30J的能量冲击中间层改性的样品，并且测试凹坑深度。进行超声扫描以确定破损的长度、宽度和面积。

在冲击后进行调节。在23±2℃，50±5％的相对湿度下进行所述测试。

选择0.5mm/min的十字接头。连续记录载荷作为时间和破裂失败载荷(PR)的函数。特定的冲击能量水平E下的冲击后的压缩强度由下式定义：

σ_{r} = \frac{P_{r}}{w \cdot t (MPa)}

其中Pr是断裂失败载荷(N)，w是样品宽度(mm)，t是样品(mm)厚度。

表8中给出所述样品的尺寸。

表8

非织造物(表2)堆叠在各试样的中平面。

如图5所示，使用优选的集成复合结构中的非织造物产生最小的冲击强度后压缩的下降。此外，如图6所示，如果对比未改性的试样，所述改性决定了破损面积的下降。

开孔压缩强度是确定具有单向增强的复合物的开孔弹性强度的方法。测试中间层改性的开孔样品的弹性以确定层压体的弹性力学性能。

选择2±0.2mm/min的十字接头。以十字接头的位移的函数连续记录载荷。使用以下给定的公式，通过将样品经受的最大载荷除以仪器长度内截面积计算出标度化的弹性开孔压缩强度：

σ_{obc} = \frac{P_{u}}{t_{n} \cdot W} (MPa)

其中Pu是最大载荷(N)，w是样品宽度(mm)，tn是名义厚度(在相关的材料实例中固化的片厚度乘以测试层压体中的片数量)(mm)。

从CYCOM 977-2-34-24IMS单相带中制备测试壁板。按照对碳增强的层压体的EN 2565方法B制备中间层改性的测试壁板。

将准各向同性的铺层和约4m的样品用于测试。用于任何层压体的厚度测试的差异在所测得厚度均值的±2％。选择非织造物3(表2)作为该样品的中间层，并使用CYCOM 977-2HM 94gsm膜预浸渍。然后将预浸渍的中间层堆叠在所述样品的中平面。出于对比的目的，制备了不包括任何非织造物的试样，并且编号为未改性的基准物。

将该壁板进行非破坏性测试(NDT)(如Cscan)以建立可检测缺陷的自由度。

所述孔的加工按照AIPS 01-02-005的要求。测试了6个测试样品。

按照EN2823在23±2℃下测试所述样品并进行调节。

表9中给出了样品的尺寸。

表9

如图7所示，如果对比未改性的基准物，在集成复合结构的中平面中插入非织造物产生在开孔压缩强度上的最小下降。

通过使用多频率变形控制测试的动态力学分析(DMA)评估非织造的中间层对层压体的热性能的影响。当材料在恒速下加热时，在单一频率下，在恒定振幅下正弦变形力时样品变形。将所施加应力和所得变形的量用于计算硬度，并由此计算应力下的材料模量。通过测试相对于所施加的力的位移的时间延迟而确定所述材料的阻尼性能。所述时间延迟作为相延迟(角度)给出。阻尼被称为tan d，表示相延迟的正切值。在约50℃-260℃的之间的温度范围进行DMA，其加热速率为5±0.2℃/min，频率约为1Hz。

从CYCOM 977-2-34IMS单向带制备测试壁板。按照EN2565制备测试壁板。表10中给出了样品尺寸。

表10

选择非织造物3(表2)作为该样品的中间层，并使用CYCOM 977-2HM94gsm膜预浸渍。然后将预浸渍的中间层堆叠在所述样品的中平面。

按照EN2743，在测试之前将固化的测试样品储存在23±2℃和(50±5)％的湿度下。

将玻璃化转变温度定义为当进行振荡位移时，在升高的温度下样品显示出剧烈的力学和阻尼性能变化。将Tg初始值定义为在玻璃态转化发生之前和之后的储存模量曲线上点作出外插切线的温度插入值的温度。所使用单悬臂弯曲模式进行测试。测试三个样品，并且Tg结果在它们的均值的±2℃中。

优选的非织造物溶液的使用基本上没有影响如图8所示的集成结构的玻璃化转变温度。在非织造的改性和未改性样品中观察到小于1℃的差异。

实施例4

所公开的非织造的集成材料与Smactane

(得自Smac Toulon France)的连续模改性复合物的剥离强度的对比实施例。

剥离测试测试拉脱粘结表面所需的强度。在测试样品厚度之后，将其放置在通用测试器中的固定器上。以特定的速度牵拉样品直至其部分或粘合失败。

通过剥离力连续负载所述预破裂的样品直至达到总延伸破裂长度约为100mm。在破裂延伸的过程中，连续记录测试机器的载荷和十字接头的位移。如图10所示，从延伸的破裂长度计算出剥离强度，并从载荷-十字接头位移图确定施用能量。

表11中给出图9的剥离测试样品的尺寸。

表11

带的纤维方向对于样品长度方向呈0°。

从CYCOM 977-2-34-24IMS单相带中制备测试壁板。按照EN 2565方法制备测试壁板。选择非织造物3(表2)作为该实施例的中间层，并且使用CYCOM 977-2HM 94gsm膜预浸渍。然后将所述预浸渍的中间层堆叠在样品的中平面。

使用具有破裂长度尺寸的双层聚四氟乙烯(PTFE)释放膜引入初始破裂，并将其放置在粘弹性中间层和与其相邻的带片之间的层压体的中平面上。

表12中给出用于对比实施例和它们的相应特征的非织造中间层和连续模：

表12

在按照EN 2743测试调节后，在室温下，在固化状态干燥下测试样品。

测试

在测试固定器中排列样品。负载加入的释放膜直至得到约10-15mm的初始破裂长度。使用10mm/min的十字接头速度恒定地负载样品直至达到约100mm的总破裂长度。记录载荷和十字接头的位移。

将下式用于计算剥离强度。

PS = \frac{A}{aw} x 10^{6}

PS是剥离强度，A是达到总延伸破裂长度的能量(图10)，a是延伸破裂长度。w是样品宽度。

如在Smactane

改性样品的情况中，使用连续膜中间层产生因中间层的各向同性性能引起的剥离强度上的显著下降。所述膜起着复合物结构中连续阻隔物的作用。相反地是，当将优选的非织造中间层防止在样品的中平面时，记录到极佳的剥离强度值。在树脂和非织造物之间产生定制的界面产生明显的强度值的改进，同时保持极佳的声阻尼性能。

实施例5

在该对比实施例中，使用不同的等离子体处理改性非织造物表面。如实施例5的方式制备试样。如实施例5的方式计算剥离强度。

表13中给出处理条件。

表13

表14中给出了经分析的样品和等离子体测试的全部列表。

通过测试油墨测试在等离子体处理之后的表面张力。所述测试基于以下原理：如果油墨涂覆后液体润湿所述表面，测试材料的表面张力大于相应的测试值。以更高的测试值重复测试直至没有出现润湿。由此，材料的表面张力相当于最后润湿所述表面至少2秒的测试油墨的值。

表13

如图12所示，对比未改性基准物试样，观察到处理后的等离子体改性的非织造的中间层结构的剥离强度改进了20％-96％之间。

实施例6

在非织造物和连续膜中间层复合材料之间的灌注方法的对比实施例

如实施例3中所示的方式进行灌注方法。将非织造物3(表2)和基于相同材料组合物和厚度的连续膜用作该实施例中所公开的实施方案。

连续膜起着流动阻止的作用，并且防止试样的完全浸渍。如图13b中所示可清楚地看到在连续膜改性的试样表面上大的干燥区域。相反地，使用优选的非织造的集成材料溶液，产生如图13a所示的包含经计算的树脂含量的非常好的浸渍结构。

Claims

1.固化或未固化的结构复合材料，其包括

结构组分；

树脂组分；和

粘弹性中间层；

其中所述结构组分是包含结构纤维的多层织物的形式；

其中所述粘弹性中间层包括位于一对相邻的所述织物层之间的至少一层非织造材料薄层；

其中使用所述树脂组分部分或完全浸渍所述粘弹性中间层和结构组分；并且

在固化时所述中间层集成在所述结构复合材料中。

2.权利要求1的结构复合材料，其中所述树脂组分是热固性组合物。

3.权利要求1的结构复合材料，其中所述结构纤维包括碳纤维。

4.权利要求1的结构复合材料，其中所述粘弹性中间层在固化过程之前埋嵌在所述树脂组分中。

5.权利要求1的结构复合材料，其中所述非织造材料包括至少一种热塑性弹性体或它们的共混物。

6.权利要求1的结构复合材料，其中所述非织造材料包含至少一种共聚物，所述共聚物选自苯乙烯热塑性弹性体、弹性聚烯烃及它们的共混物。

7.权利要求1-7中任一项的结构复合材料，其中所述非织造材料包括热塑性材料，所述热塑性材料选自聚酯、聚酰胺、聚烯烃及它们的共聚物或共混物之一。

8.权利要求1-7中任一项的结构复合材料，其中所述粘弹性中间层通过等离子体处理，以达到在两侧上至少35达因/cm的表面张力。

9.权利要求1-8中任一项的结构复合材料，其中所述织造材料具有受控的与所述树脂的界面，所产生的剥离强度值在未改性的复合物的剥离强度值的70％内。

10.权利要求1-9中任一项的结构复合材料，其中所述粘弹性中间层还包括有机和无机化合物。

11.权利要求1-10中任一项的结构复合材料，其中所述粘弹性中间层不引起大于10％的复合物玻璃化转变温度的下降。

12.权利要求1-11中任一项的结构复合材料，其中所述粘弹性中间层不引起大于10％的所述复合物在冲击后压缩强度的下降。

13.固化和未固化的复合夹层结构材料，其包括

第一表皮和第二表皮；

在第一表皮和第二表皮之间的结构芯部；和

粘弹性中间层。

14.权利要求13所述的复合夹层结构材料，其中所述芯部是蜂窝状结构。

15.权利要求13所述的复合夹层结构材料，其中所述第一表皮和第二表皮包括多层织物层，所述织物层包括结构纤维和树脂组分。

16.权利要求13所述的复合夹层结构材料，其中所述粘弹性中间层包括至少一层非织造材料薄层，所述非织造材料薄层位于所述表皮中的一对相邻织物层之间。

17.权利要求13所述的复合夹层结构材料，其中所述粘弹性中间层包括至少一层非织造材料表皮和芯部。

18.固化或未固化的结构复合材料，其包括

树脂组分；和

粘弹性中间层。

19.权利要求18的结构复合材料，其中所述树脂组分是结构粘合剂配制物。

20.权利要求18的结构复合材料，其中所述粘弹性中间层至少在一侧上涂覆有结构粘合剂配制物。