CN103950254B - 一种吸音结构复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种吸音结构复合材料由树脂基体、高性能纤维增强体和多层分别贯通的微孔通道组成。复合材料为板状，板内多层分别贯通的微孔通道形成的面相互平行同时与板上下表面平行，每一层内多条贯通的微孔通道相互平行且相邻两层间的微孔通道走向呈空间正交叠加。微孔通道直径为1001μm～1mm，相邻两微孔通道中心线之间的距离为1mm～2mm。制作时先由浸渍以环氧树脂的多层高性能纤维预浸布铺层，层间放置预制金属直管道，后层叠固定并与环氧树脂基体一同经模压工艺复合成型，再将预制金属直管道经由电化学腐蚀后得到。本发明集结构材料和吸声性能于一体，简化施工工艺，降低成本，同时具备吸音效果优、耐腐蚀、环保、重量轻、强度高等优异性能。

Description

一种吸音结构复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其制备方法，特别是涉及一种吸音结构复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科技和现代工业的发展，噪声污染已成为世界性难题。同时，随着环保意识的增强，人们对声音环境的要求也越来越高。吸声降噪逐渐演变成为一个有关高科技、环境以及人类协调发展急需解决的重要课题，如列车高速化所产生的噪声与振动的吸收和隔离等，尤其是潜艇的“隐声”技术，由于潜艇的特征是隐蔽、突袭，在现代反潜技术高度发展的时代，潜艇是否具备良好的隐身性能至关重要，现代战场上的主要矛盾已经从“打击”和“抗打击”逐步向“发现”和“抗发现”转化，消声技术的发展是提高潜艇战斗力和生存能力的最有效措施之一。

申请号为200920161941.8的中国专利中公开了一种由合成橡胶制成的抗声纳消声瓦，在靠近潜艇敷设面的部位内加工有孔洞，与中间部位内加工的束音仓相通，与敷设面相对应的外围部位内加工有孔洞。该专利采用合理的设计，既能吸收和降低自身潜艇的噪声，又能吸收来自敌对声纳波，将声能转换成热能消耗掉，减小被声纳探测的目的，起到消声作用。

申请号为200720155131.2的中国专利中公开了一种吸音消声隔音多结构高分子复合材料，包括隔音材料、消声材料和吸音材料，所述的三种材料叠加在一起，消声材料位于中间，消声材料和吸音材料为多孔材料，吸音材料具有起伏不平的表面，隔音材料具备胶粘功能。声波进入到消声材料时，和无数互相连通的孔洞壁摩擦，使声能转化为热能起到消声作用。

申请号为200610005553.1的中国专利中公开了一种玻璃纤维复合材料吸音板，由外框架、表面格栅和吸音棉组成。吸音棉表面分布有锥形结构，使用环氧树脂或乙烯基树脂将吸音棉粘结在外框架内表面，外框架采用拉挤成型的办法生产。与传统隔音材料相比，本发明具有吸音效果优良、耐腐蚀性好、耐久性强、环保、成本低、重量轻、强度高、安装方便、外观美观等优点，广泛地应用于公路、铁路、隧道及其他噪音严重的场所。

申请号为200720127284.6的中国专利中公开了一种微穿孔蜂窝夹层吸声装饰板，包括面板、芯层、背板，所述的背板与面板之间为芯层，由胶黏剂复合为层状结构板；不需纤维类吸声材料，无纤维及粉尘污染，机械性能高，具有装饰、吸声双重功能，主要应用于建筑设计具有吸声及净化环境要求的室内装饰场所，如影剧院等。

然而上述专利中所提到的消声材料都作为单一的吸声层或装饰层，实际使用过程中需要依赖结构材料来承载外力，易出现吸声层剥离失效的现象以及由于增加的工艺环节而带来的高成本。共振吸声结构材料低频吸声系数高，但加工性能差，目前应用最广泛的多孔吸声材料低频吸声系数低，泡沫金属吸声材料制备工艺复杂，成型困难制约着它的发展；泡沫橡塑类复合吸声材料中的无机纤维如岩棉、玻璃棉、以及硅酸铝纤维棉性脆易断，受潮吸声性能下降严重，易对环境产生危害。因此，探索一种集外壳结构与吸声功能于一体且成型容易的吸音结构复合材料成为现今的一个研究热点。

发明内容

本发明旨在克服现有吸音材料制备技术的不足，提供了一种吸音结构复合材料及其制备方法。该方法制得的吸音结构复合材料集外壳结构与吸声功能于一体，具有振动阻尼性能好、浮力增加、磁信号降低、成型容易等一系列优点，可应用于未来水下目标隐声结构的发展。

针对上述问题，本发明提供一种吸音结构复合材料，由树脂基体、高性能纤维增强体和多层分别贯通的微孔通道组成，其特征在于复合材料为板状，板内多层分别贯通的微孔通道形成的面相互平行同时与板上下表面平行，每一层内多条贯通的微孔通道相互平行且相邻两层间的微孔通道走向呈空间正交叠加。

贯通的微孔通道有2～6层，每一层贯通的微孔通道在平行于板上下表面的平面内从板一侧打通，沿着与板侧棱成某一特定角度的直线从板的另一侧面打通，微孔通道直径为100μm～1mm，相邻两微孔通道中心线之间的距离为1mm～2mm。

所述的树脂基复合材料以环氧树脂作为基体，以预编织的高性能纤维为增强相。环氧树脂基复合材料不仅由于粘弹性树脂基体具有阻尼性能，且界面的存在也提高了复合材料的阻尼性能。经高性能纤维增强后的环氧树脂基复合材料可以直接作为结构材料使用，集外壳结构和吸声功能于一体，在导弹、卫星、飞机、舰船等领域的消声降噪具有广阔的应用前景。

本发明所述的一种吸音结构复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：

(1)清理并预热模具，涂脱模剂；

(2)将预编织的高性能纤维浸渍以环氧树脂形成预浸布；

(3)将3～7层上述预浸布层叠置于模具中，层间平行放置20～40根由铜、铝等活泼金属预制的直管道，预制金属管道长度足够伸出成型的树脂基复合材料两端；

(4)合模固定，注射环氧树脂，采用模压工艺成型；

(5)固化脱模，修整制得的高性能纤维增强环氧树脂基复合材料；

(6)准备电源、导线、腐蚀液等，以碳材料为阴极，树脂基复合材料为阳极搭接腐蚀电路，树脂基复合材料的下半部分浸于已添加偶联剂的腐蚀液中，上半部分处于空气中，以露出的金属管线与电路导线连接；

(7)取出制品，烘干后得到吸音结构复合材料。

本发明的主要优点是：①集结构材料和吸声性能于一体，简化施工工艺，降低成本；②吸音效果优、耐腐蚀、环保、重量轻、强度高、产品尺寸稳定性高；③比起制备工艺复杂的泡沫金属吸声材料，由预制金属管道模板法制通孔简单便易，且孔洞尺寸精度高、分布均匀；④模压成型工艺生产效率高、成本低、无需辅助加工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图示10为高性能纤维增强环氧树脂基复合材料；20为通孔

图2为单层到多层高性能纤维预浸布与预制金属管道的铺层示意图

图示11为预制的金属管道；图示12为浸渍以树脂的预编织高性能纤维

图3为电化学腐蚀预制金属管道的电路示意图

图示21为水浴锅；22为电解槽；23为导线；24为阳极；25为树脂基复合材料；26为阴极；27为磁力搅拌子

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

(1)清理并预热模具，涂脱模剂；

(2)将预编织的含量为46％的玻璃纤维浸渍以环氧树脂形成预浸布；

(3)将3层上述预浸布层叠置于模具中，层间平行放置20根预制的长直铜管道，管道直径为1mm，长度足够伸出成型的树脂基复合材料两端；

(4)合模固定，注射环氧树脂，采用模压工艺成型；

(5)固化脱模，修整制得的玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料；

(6)准备电源、导线等，以添加偶联剂的稀盐酸为腐蚀液，以碳材料为阴极，树脂基复合材料为阳极搭接腐蚀电路，树脂基复合材料的下半部分浸于已添加偶联剂的腐蚀液中，上半部分处于空气中，以露出的铜管线与电路导线连接；

(7)取出制品，烘干后得到吸音结构复合材料。

实施例2

(1)清理并预热模具，涂脱模剂；

(2)将含量为22％的碳纤维和含量38％的玻璃纤维进行预编织并且浸渍以环氧树脂形成预浸布；

(3)将6层上述预浸布层叠置于模具中，层间平行放置40根预制的长直铝管道，管道直径为100μm，长度足够伸出成型的树脂基复合材料两端；

(4)合模固定，注射环氧树脂，采用模压工艺成型；

(5)固化脱模，修整制得的高性能纤维增强环氧树脂基复合材料；

(6)准备电源、导线等，以添加偶联剂的氨水为腐蚀液，以碳材料为阴极，树脂基复合材料为阳极搭接腐蚀电路，树脂基复合材料的下半部分浸于腐蚀液中，上半部分处于空气中，以露出的铝管线与电路导线连接；

(7)取出制品，烘干后得到吸音结构复合材料。

上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种吸音结构复合材料，由树脂基体、高性能纤维增强体和多层分别贯通的微孔通道组成，其特征在于复合材料为板材，板内多层分别贯通的微孔通道形成的面相互平行同时与板上下表面平行，每一层内多条贯通的微孔通道相互平行且相邻两层间的微孔通道走向呈空间正交叠加。

2.根据权利要求1所述的吸音结构复合材料，其特征在于所述贯通的微孔通道有2～6层，每一层贯通的微孔通道在平行板上下表面的平面内从板一侧打通，沿着与板侧棱成某一特定角度的直线从板的另一侧面打通，微孔通道直径为100μm～1mm，相邻两微孔通道中心线之间的距离为1mm～2mm。

3.一种吸音结构复合材料的制备方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：

(1)清理并预热模具，涂脱模剂；

(2)将预编织的高性能纤维浸渍以环氧树脂形成预浸布；

(3)将3～7层上述预浸布层叠置于模具中，层间平行放置20～40根由铜或铝预制的直管道，预制金属管道长度足够伸出成型的树脂基复合材料两端；

(4)合模固定，注射环氧树脂，采用模压工艺成型；

(5)固化脱模，修整制得的高性能纤维增强环氧树脂基复合材料；

(6)准备电源、导线、腐蚀液，以碳材料为阴极，树脂基复合材料为阳极搭接腐蚀电路，树脂基复合材料的下半部分浸于已添加偶联剂的腐蚀液中，上半部分处于空气中，以露出的金属管线与电路导线连接；

(7)取出制品，烘干后得到吸音结构复合材料。