CN105690792A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种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,阻尼材料能与环氧树脂BA9913碳纤维或玻璃纤维预浸料在120℃共固化;制作工艺为研究使用四氢呋喃溶剂将该阻尼材料原料制成阻尼材料胶料溶液,开发使用双面刷图工艺将复合材料预浸料制成带阻尼薄膜的预浸料,根据设计的铺层顺序将带阻尼薄膜的复合材料预浸料铺设其中,通过热压罐工艺制成嵌入式低温共固化高阻尼复合材料试件,实验证明本发明所提出阻尼材料组分和制作工艺的有效性,为嵌入式低温共固化高阻尼复合材的广泛应用奠定了基础。

Description

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
技术领域
本发明涉及一种振动噪声控制技术,尤其是一种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。
背景技术
嵌入式共固化复合材料是将三种不同性质的材料(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,得到单一材料难以比拟的综合力学性能。由于这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。
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,而这三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。
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温共固化(温度高于180度)和中温共固化(温度在120-180度之间)工艺,而中、高温共固化存在以下问题:制造周期长,成型温度高,耗能大,设备使用要求高等,从而大大提高了制造成本。而嵌入式低温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温共固化高阻尼复合材料的研究文献报道。
发明内容
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温共固化高阻尼复合材料构件工艺。
为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种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,包括:
A.粘弹性阻尼材料的制备,包括:
1)原胶的塑炼,氢化丁腈在混炼之前要先对其进行塑炼;
2)原胶的混炼,用开炼机对塑炼好的氢化丁腈进行混炼;
B.阻尼溶液的制作,包括:
1)将混炼好的阻尼材料在开炼机上进行反炼;
2)按照阻尼材料质量和溶剂体积比1:4来称取溶剂,即每100g阻尼材料对应400ml溶剂;
3)将称量好的阻尼材料置于烧杯,加入称取好的溶剂,搅拌均匀,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;
C.阻尼溶液的刷涂,包括:
1)在刷涂前12小时从冷库中取出复合材料预浸料,在常温下放置;
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;
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;
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,即能得到嵌入式低温共固化高阻尼复合材料构件。
所述粘弹性阻尼材料,包括以下质量比的组分
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扯断,增强生胶的可塑性,采用多段塑炼的方法,一段塑炼后,停放4h后,再进行二段塑炼。
所述步骤A中2)的混炼包括:
a.将塑炼好的氢化丁腈生胶在混炼开炼机2毫米以内的小辊距下通过10次,然后调到3毫米的辊距,将氢化丁腈生胶包到混炼开炼机的前后辊筒上,并保持前、后辊筒之间有1毫米厚的余胶,左右翻割两刀;
b.加入抗氧剂1010,左右翻割2次,调到最小辊距薄通5-6遍;
c.然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂和促进剂小料,翻割两刀,保持1min的包辊时间;
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,以保持加工过程中原胶温度变化不得超过±10度,割胶翻胶;
e.最后加入硫磺硫化剂,翻割4min后,下辊;
f.将辊距调到最小出薄片,打三角包,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,将辊距调至3毫米后出片,制得混炼好的阻尼材料。
所述步骤B中1)的反炼时间为5分钟,然后将辊距调至最小,薄通4-5遍,再出薄片,然后将阻尼材料薄片裁碎。
所述步骤B中的溶剂为四氢呋喃溶剂。
所述步骤B中3)的阻尼材料和溶剂搅拌均匀,密封,放置于阴凉处,溶解24小时后,进行一次搅拌,再溶解24小时后就得到阻尼材料的胶浆溶液。
所述步骤C中的复合材料预浸料为120℃固化增韧环氧树脂BA9913碳纤维或玻璃纤维预浸料。使用120℃固化双酚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,使用氢化丁腈橡胶作为复合材料的阻尼相,实现阻尼复合材料构件的低温共固化,提高了复合材料构件的模态阻尼。
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搅拌,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,待溶剂挥发后才可以进行下一次的刷涂。
所述步骤C中4)的共固化工艺曲线为,首先按照0.5-3℃/min升温至120-125℃保持120min,然后以小于等于1.5℃/min降温速率降温至60℃以下,并卸压。
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。
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(InterpenetratingPolymerNetwork,IPN);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,只有这样,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。
氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢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具有丁腈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,优良的耐磨性以及较高的定伸强度,同时选择性氢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。
通过橡胶加工助剂硬脂酸(SA)和多元受阻酚类抗氧剂1010(结构如图2所示)的加入,向HNBR中引入羧基和羟基,环氧树脂中环氧基团分别与羧基和羟基发生酯化反应(a)和醚化反应(b)形成互穿共聚结构(即IPN结构),可以大大提高复合材料的层间结合力。
a酯化反应
b醚化反应
使用刷涂法将橡胶阻尼材料溶解在有机溶剂中(本发明使用四氢呋喃),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以相互缠绕,这样在固化过程中粘弹性材料层和固化树脂层之间可以更好地形成互穿共聚结构(IPN)。
另外抗氧剂1010的加入还可以改善橡胶的阻尼性能。其原理是,受阻酚类抗氧剂中的羟基与氢化丁腈中的氰基之间能产生强氢键作用,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的改性能增大氢化丁腈的阻尼峰值,同时随着1010量的增大,阻尼峰值所对应的温度在提高,通过大量试验得出,每增加10份抗氧剂,氢化丁腈的峰值温度向高温处移动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。扯断伸长率、拉伸永久变形增加。通过大量配合试验确定合适的1010量使得氢化丁腈的阻尼峰值接近室温。通过试验确定当抗氧剂1010的量为30分时最为合适,既能使得氢化丁腈橡胶的阻尼峰值温度接近常温20℃左右,又能保证橡胶的拉伸强度、定伸强度没有太多的损失。
氢化丁腈的硫化体系一般有两种,即硫磺硫化体系和过氧化物硫化体系,在过氧化物硫化体系中,由于大多数的硫化剂分解温度高,不能实现在120℃下对HNBR的硫化,故本发明使用硫磺硫化体系,在该体系中硫磺的量不宜过大,否则会使橡胶的硫化速率过快,不利于在固化成型过程中树脂基体材料和粘弹性材料之间的相互浸润,不利于在结合面之间产生互穿共聚结构,进而影响嵌入式共固化复合材料的层间结合力。同时硫磺量过低则在120℃共固化2h的情况下,氢化丁腈橡胶不能充分交联,影响固化后中间阻尼材料层的强度,如果粘弹性阻尼材料的强度过低则我们得到的复合材料不具备使用价值。综上所述,为满足复合材料的低温固化工艺,本发明使用低硫多促的硫化体系,能满足复合材料120℃低温固化的条件,还能满足氢化丁腈的充分交联,又能使其硫化速度平缓,让氢化丁腈与环氧树脂基体在共固化的过程中有充足的时间相互浸润,大大提高粘弹性阻尼材料的粘合性能而不损失其强度。另外,氢化丁腈可以通过有机小分子杂化法调节其阻尼的峰值高低和峰值阻尼对应的温度,使其阻尼性能更具有实际使用价值。
本发明区别于传统的压片法制作粘弹性阻尼薄膜,提出一种双面刷涂法制作阻尼薄膜的新方法。传统的压片法制作的阻尼薄膜是先将阻尼材料部分硫化制成薄膜,然后将阻尼材料和预浸料复合在一起,通过共固化工艺成型。在阻尼材料部分硫化的过程中,橡胶分子会发生部分交联,降低阻尼薄膜片表面的分子活性,其层间结合力相对较弱,从而会因粘弹性材料的剪切变形减少而降低整个结构的阻尼性能。而双面刷涂法是将橡胶阻尼材料溶解在有机溶剂中(本发明使用四氢呋喃),得到一定浓度的阻尼溶液,然后将阻尼胶浆分别均匀地刷涂在两片复合材料预浸料的正面和背面上并至一定厚度,晾干后将阻尼材料面相互贴合就制成了阻尼层。阻尼层由分别刷涂在两片预浸料的正面和背面上的阻尼材料共同组成,因此阻尼层厚度是两者之和。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,使得橡胶分子和树脂分子可以相互缠绕,这样在固化过程中粘弹性材料层和固化树脂层之间可以更好的形成互穿共聚结构(IPN)。
附图说明
图1环氧树脂分子结构;
图2抗氧剂1010分子结构;
图3硫化仪曲线;
图4混炼开炼机;
图5开炼工艺流程;
图6a、图6b分别是橡胶试件标准尺寸主视图和左视图;
图7高铁拉力测试机;
图8a、图8b为阻尼溶液;
图9a、图9b为预浸料的刷涂;
图10热压罐固化工艺曲线;
图11a、图11b为BK模态测试试验;
图12a、图12b分别为剪切试样及结构尺寸;
图13嵌入式低温共固化高阻尼复合材料制作工艺流程。
1.环氧基团,2.羟基,3.硫化时间,4.辊距调节手轮,5.后辊筒,6.前辊筒,7.循环冷却水,8.流量调节阀门,9.试件夹具,10.阻尼碎片,11.阻尼胶浆溶液,12.预浸料,13.带阻尼薄膜层的预浸料,14.试验台,15.传感器,16.力锤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明实际解决了三个问题:提出一种能与复合材料预浸料共固化的高阻尼粘弹性材料组分;探索使用四氢呋喃溶剂将其制成阻尼材料的胶浆溶液,采用双面刷涂工艺完成带阻尼薄膜的复合材料预浸料的制作;开发了一套制作嵌入式低温共固化高阻尼复合材料构件的制作工艺。
1.组分的确定:本发明中的氢化丁腈橡胶要与环氧树脂发生共固化反应,环氧树脂的分子结构如图1所示,其主要含有环氧基团1。为使得氢化丁腈能与其发生共固化反应,氢化丁腈橡胶中应含有能够与环氧基团发生反应的官能团。
在通用橡胶中,丁腈橡胶(NBR)的阻尼系数较大,并具有较好的耐油性,耐热性和工艺性。氢化丁腈橡胶(HNBR)是由丁腈橡胶进行特殊加氢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,这不仅使HNBR具有丁腈橡胶的高阻尼特点,与NBR相比还具有优良的耐磨性以及较高的定伸强度,同时选择性氢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以及耐寒性。总之氢化丁腈是一种综合性能非常优良的橡胶。
本发明使用120℃固化增韧环氧树脂BA9913碳纤维或玻璃纤维预浸料(市售),它是中航复合材料有限责任公司采用创新的相迁移增韧技术制备出的高韧性环氧预浸料。它具有固化温度低、韧性好、抗弯能力高、抗冲击能力强,工艺性好容易实现工程化生产,所以本发明使用BA9913碳纤维或玻璃纤维作为共固化的预浸料。
硬脂酸(SA)是一种常用的橡胶加工助剂,是一种硫化活性剂,还可在橡胶中用作增塑剂和软化剂,通过橡胶加工助剂硬脂酸(SA)和多元受阻酚类抗氧剂1010(结构如图2所示)的加入,向HNBR中引入羧基和羟基2,环氧树脂中环氧基团分别与羧基和羟基发生酯化反应(a)和醚化反应(b)形成IPN结构。
a酯化反应
b醚化反应
抗氧剂1010是一种多元受阻酚,是一种有机小分子物质,其分子结构如图2所示,其中羟基(-OH)2能够与环氧基团发生醚化反应从而形成IPN结构。另外,抗氧剂1010还具有改善氢化丁腈阻尼性能的作用,本发明使用抗氧剂1010来提高氢化丁腈的阻尼峰值高低和峰值对应温度。
为满足共固化过程中的硫化温度条件,本发明中的氢化丁腈橡胶使用硫磺硫化体系,通过硫化仪试验验证其是否满足固化条件,从图3中可以看出:其硫化时间3完全满足复合材料的固化工艺,最终通过正交实验提出表1所示的粘弹性阻尼材料组分,使用HNBR作为的粘弹性阻尼层。
表1粘弹性阻尼材料组分
2.原胶的塑炼:氢化丁腈(HNBR)橡胶分子的支化程度高,凝胶含量多,因而生胶的门尼粘度非常高,所以在混炼以前必须进行塑炼。通过如图4所示的开炼机的机械力扯断长的分子链和支化侧链,增加生胶的可塑性。由于HNBR橡胶的韧性大,塑炼时摩擦生热大,塑炼效果差,所以塑炼时通过辊距调节手轮4调节前辊筒6和后辊筒5之间的辊距,使之适当小,开炼过程中要打开冷却水7使辊筒温度保持在较低的水平。如果长时间塑炼,温度会很高,被破坏的分子链会重新聚结,影响塑炼效果。可以采取多段塑炼的方法,即一段塑炼后,停放4h后再进行二段塑炼。
3.原胶的混炼:本发明用开炼机对氢化丁腈进行混炼,由于HNBR橡胶的混炼工艺差,吃料速度慢,填料的分散不均匀,易脱辊,生热高。因此在加工过程中需要通入冷却水,保证混炼的温度,并注意加料的顺序和容量。
混炼过程中要先将抗氧剂1010与氢化丁腈橡胶充分混匀,然后再加入量小不易分散、作用大的小料,比如氧化锌、促进剂、防老剂等,再加入补强剂等量大的填料。由于补强剂的添加量大,生热快,在加入补强剂的时候应调节流量水阀门8使冷却水的流量增大,并且将其分2—3次加入,此时可以将增塑剂交替加入,最后加入硫化剂硫磺。
混炼的操作如下:首先将塑炼好的HNBR生胶小辊距下通过10次,然后调到适当的辊距,将生胶包到后辊筒5上,并保持两辊之间有适量的余胶,左右翻割两刀,加入抗氧剂1010,左右翻割,最小辊距薄通6-7遍;加入氧化锌、硬脂酸、防老剂小料,翻割两刀,保持1min左右的包辊时间。然后加入补强填料炭黑,在加补强剂时要分次加入,保持较适合的加工温度,割胶翻胶,最后加入硫磺硫化剂,翻割4min后,下辊。将辊距调到最小薄通,打三角包,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,然后将辊距调到3mm左右,下片。其混炼工艺如图5所示。
4.橡胶性能测试:将氢化丁腈混炼胶重新反炼后,用平板硫化机在120℃条件下硫化2小时得到试验试片,然后用裁刀将试片裁成标准试件其尺寸如图6a、图6b所示。本发明所用设备为高铁拉力测试机如图7所示,更换试件夹具9可以进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离和撕裂等力学性能试验。橡胶的阻尼性能是由高铁公司的动态力学测试仪测出。
本发明阻尼材料的组分如表1所示,其性能满足使用条件。如果测试不满足使用条件,则需要返回第一步重新修改组分。
5.阻尼溶液的制作:
1)将之前混炼好的阻尼材料在开炼机上进行反炼,一般反炼5分钟左右,然后将辊距调至最小,薄通4-5遍后将阻尼材料压成较薄的薄片,再将阻尼材料薄片裁剪成细长条,如图8a和8b中阻尼碎片10所示,以加速阻尼材料在溶剂中的溶解。
2)称取要制成胶浆的阻尼材料,一般要在理论计算值的基础上增加20%,来抵消工艺损耗,然后按照阻尼材料和溶剂体积比1:4来称取溶剂,即每100g阻尼材料对应400ml溶剂;本发明提出使用有非常强溶解力的四氢呋喃溶剂。
3)将称量好的阻尼材料置于烧杯,加入称取好的四氢呋喃溶剂,用玻璃棒搅拌均匀,然后进行密封,放置于阴凉处,溶解48小时后就可以得到阻尼材料的阻尼胶浆溶液11(如图8b)。其中,溶解24小时后,进行一次搅拌,以加快阻尼材料的溶解速度,再溶解24小时后就得到阻尼材料的胶浆溶液。
6.阻尼溶液的刷涂:
1)待阻尼溶液溶解均匀后,在刷涂前12小时从冷库中取出复合材料预浸料BA9913,如图9a中预浸料12所示,在常温下放置,以用于刷涂。刷涂时取配好的胶浆,并在刷涂前再进行一次搅拌,使胶浆均匀,以保证刷涂均匀性。
2)将预浸料12平整铺好,将阻尼材料均匀刷涂在其表面,制成带阻尼薄膜层的预浸料13(如图9b所示),因为胶浆配比是固定的,预浸料尺寸是一样的,控制好均匀一致的行刷速度,因此每次刷涂的厚度是确定的,实验测出每次刷涂的阻尼层厚度为0.025mm;这样,只要控制刷涂次数就可以将阻尼层制成预定厚度,另外,在每次刷涂之后需要放在通风处30分钟,待溶剂挥发后才可以进行下一次的刷涂。
3)将阻尼胶浆分别均匀地刷涂在两片复合材料预浸料的正面和背面上并至一定厚度,晾干后将阻尼材料面相互贴合就制成了阻尼层,这就是所说的双面刷涂。阻尼层由分别刷涂在两片预浸料上的阻尼材料共同组成,因此阻尼厚度是两者之和。
7.复合材料的最终成型:根据设计要求,将粘弹性阻尼层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。按照如图10所示固化曲线设置热压罐参数,启动热压罐,按照共固化工艺曲线完成共固化。
共固化工艺曲线为,首先按照0.5-3℃/min升温至120-125℃保持120min,然后以小于等于1.5℃/min降温速率降温至60℃以下,并卸压。
真空袋的真空度要小于0.074MPa,热压罐中施加0.6MPa的压力。
8.性能测试:
1)模态测试:该测试系统是由力锤、加速度传感器、BK信号采集分析仪构成,如图11a、11b所示。测试时将试件装夹在试验台14上,传感器15位置不变,用力捶16对试件各个点进行激励,同时数字采集系统采集传感器信号,经过数据处理就得到表2所示的模态参数。
2)层间结合力测试:通过在高铁拉力试验机上进行拉伸剪切剥离试验,用剥离强度来表征复合材料的层间结合力,具体如图12a、图12b所示,经过数据处理就得到表3所示的层间剪切力参数。本发明的复合材料模态试验结果和层间结合力结果如表2、3所示,如果测试结果没达到使用条件,如图13所示,则需返回第一步重新修改阻尼材料组分。
表2模态试验数据(一层阻尼薄膜厚度0.2mm)
模态参数 一阶 二阶 三阶
固有频率 13.87 21.36 42.779
损耗因子 9.946% 7.692% 3.430%
表3拉伸剪切剥离实验数据(一层阻尼薄膜厚度0.2mm)
试件编号 力的最大值Fmax 剪切应力(MPa)
试件1 3585.4 5.7
试件2 3604.2 5.8
试件3 2939.1 4.7
试件4 2963.6 4.7
试件5 3298.5 5.3
本发明提出一整套嵌入式低温共固化大阻尼复合材料制作的流程如图13所示,并使用该流程成功制作出高阻尼低温共固化复合材料构件,该复合材料具有非常优秀的综合力学性能,部分试验参数如表2、3所示。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述,但并非对本发明保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本发明的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种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,其特征是,包括:
A.粘弹性阻尼材料的制备,包括:
1)原胶的塑炼,氢化丁腈在混炼之前要先对其进行塑炼;
2)原胶的混炼,用开炼机对塑炼好的氢化丁腈进行混炼;包括:
B.阻尼溶液的制作,包括:
1)将混炼好的阻尼材料在开炼机上进行反炼;
2)按照阻尼材料质量和溶剂体积比1:4来称取溶剂,即每100g阻尼材料对应400ml溶剂;
3)将称量好的阻尼材料置于烧杯,加入称取好的溶剂,搅拌均匀,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;
C.阻尼溶液的刷涂,包括:
1)在刷涂前12小时从冷库中取出复合材料预浸料,在常温下放置;
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;
3)将阻尼胶浆分别均匀地刷涂在两片复合材料预浸料的正面和背面上并至一定厚度,晾干后将阻尼材料面相互贴合就制成了阻尼层,即为双面刷涂;
4)将粘弹性阻尼层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,即能得到嵌入式低温共固化高阻尼复合材料构件。
2.如权利要求1所述的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,其特征是,所述粘弹性材料包括以下质量比的组分:
3.如权利要求1所述的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,其特征是,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扯断,增强生胶的可塑性,采用多段塑炼的方法,一段塑炼后,停放4h后,再进行二段塑炼。
4.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤A中2)的混炼包括:
a.将塑炼好的氢化丁腈生胶在混炼开炼机的2毫米以内的小辊距下通过10次,然后调到3毫米的辊距,将氢化丁腈生胶包到在混炼开炼机的前、后辊筒上,并保持前、后辊筒之间有1毫米的余胶,左右翻割两刀;
b.加入抗氧剂1010,左右翻割2次,调到最小辊距薄通5-6遍;
c.然后加入氧化锌、硬脂酸、防老剂和促进剂小料,翻割两刀,保持1min的包辊时间;
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,以保持加工过程中温度变化不得超过±10度,割胶翻胶;
e.最后加入硫磺硫化剂,翻割4min后,下辊;
f.将辊距调到最小出薄片,打三角包,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,将辊距调至3毫米后下片,制得混炼好的阻尼材料。
5.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤B中1)的反炼时间为5分钟,然后将辊距调至最小,薄通4-5遍,将辊距调至最小出薄片,再将阻尼材料薄片裁碎。
6.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤B中的溶剂为四氢呋喃溶剂。
7.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤B中3)的阻尼材料和溶剂搅拌均匀,密封,放置于阴凉处,溶解24小时后,进行一次搅拌,再溶解24小时后就得到阻尼材料的胶浆溶液。
8.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤C中的复合材料预浸料为120℃固化增韧环氧树脂BA9913碳纤维或玻璃纤维预浸料。
9.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤C中2)的刷涂时取配好的胶浆溶液,并在刷涂前再进行一次搅拌,使胶浆溶液均匀,在每次刷涂之后,需要放在通风处30分钟,待溶剂挥发后才可以进行下一次的刷涂。
10.如权利要求1所述的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,其特征是,所述步骤C中4)的共固化工艺曲线为,首先按照0.5-3℃/min升温至120-125℃保持120min,然后以小于等于1.5℃/min降温速率降温至60℃以下,并卸压;
所述真空袋的真空度要小于0.074MPa,热压罐中施加0.6MPa的压力。
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