CN109732802A - 嵌入式共固化阻尼复合材料t型加筋板的制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制作工艺，主要包括：首先制作阻尼胶浆，通过双面刷涂法将阻尼胶浆涂在复合材料预浸料上制成阻尼复合材料面板预成形体；同时设计长方体模具并在其上铺设阻尼复合材料预浸料，制成复合材料筋条预成形体；再将另一复合材料预浸料铺设在平面模具上，制成复合材料筋板下缘预成形体。将阻尼复合材料面板、筋条、筋板下缘的预成形体进行固化和共固化，最后将T型筋和筋板下缘粘接到阻尼复合材料面板上，得到嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板。避免了直接铺设T型筋过程中产生的形变，影响T型筋的形状，降低制作过程的难度，提高了工件制作的可行性与工艺稳定性，保证了加工质量。

Description

嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺

技术领域

本发明属于阻尼功能复合材料技术领域，具体涉及嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制作工艺。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对材料和结构的性能要求越来越高，不仅要求材料满足力学性能要求，而且还要求其具有特殊的功能。嵌入式共固化阻尼复合材料加筋板(Embedded Co-cured Damping Composite Structure with Stiffener Plates,ECDCSSP)是在嵌入式共固化阻尼复合材料结构基础上增添了T型加强筋，保留了原有结构高阻尼性能优点的同时能够大幅增强结构整体的弯曲刚度，在航空航天以及船舶工程等诸多领域有着极其广泛的应用，目前国内外对嵌入式共固化阻尼复合材料的研究，其针对的预浸料主要是环氧树脂和双马树脂的纤维预浸料。专利文献CN104004305B公开了一种粘弹性阻尼材料，按质量分数包括以下原材料组分：氟橡胶100份；炭黑30份；三烯丙基异氰脲酸酯14份；硫化剂双-253.8份；N，N’-间苯撑双马来酰亚胺1.5份。该发明同时还公开了利用粘弹性阻尼材料制备嵌入式共固化阻尼复合材料的工艺，包括：阻尼材料原胶的制作，粘弹性阻尼薄膜的制作，铺层和构件制作，该工艺制作的嵌入式共固化复合材料结构能够耐烧蚀而且常温情况能够保持高阻尼。另外，虽然郑长升在文章《低温共固化高阻尼复合材料》中公开了酚醛树脂低温共固化工艺，但是，本发明认为这种复合材料由于共固化温度比较低，在较高温度情况下长期使用(比如大于90度以上情况下)阻尼材料容易返原老化，而丧失承载能力，从而在一定程度上限制了该种复合材料的使用范围。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，首先提出了一种适用于制备氨酚醛树脂基的嵌入式共固化阻尼复合材料的粘弹性阻尼材料，这种材料能与复合材料基体直接发生化学反应，产生交联键，使T型加筋板的整体结构层间力学性能和阻尼功能得到加强，在此基础上，本发明开发了一套嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制作工艺。本发明的工艺方法不仅操作简便易行，而且制作出的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板承载能力强、阻尼大、抗弯曲刚度高、能够耐烧蚀而且在较高温度情况下保持高阻尼。

本发明第一目的，是提供一种氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料及其制备方法。

本发明第二目的，是提供嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺。

本发明第三目的，是提供第二目的中工艺制备的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板。

本发明第四目的，是提供上述氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料及其制备方法和嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板及制备工艺的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料，按质量份计，该粘弹性阻尼材料由以下原料制成：丁腈橡胶90～95份；氯丁橡胶5～10份；氧化锌4～6份；氧化镁3.5～4.5份；硬脂酸0.8～1.2份；炭黑38～42份；防老剂RD1～1.5份；抗氧剂10100.5～1份；SP1045树脂3～6份；硫磺0.8～1.2份。

其次，本发明公开上述粘弹性阻尼材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

粘弹性阻尼材料，按质量份计：丁腈橡胶93份；氯丁橡胶7份；氧化锌4.5份；氧化镁4份；硬脂酸1.2份；炭黑40份；防老剂RD1.2份；抗氧剂1010 0.8份；SP1045树脂5份；硫磺1份。

1)原胶的塑炼：先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，然后减小辊距对丁腈橡胶和氯丁橡胶进行薄通，得到塑性胶；

2)塑性胶的混炼：先对塑性胶进行薄通，使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，炭黑分多次加入混炼；最后加硫磺、SP1045树脂进行混炼，即得粘弹性阻尼材料。

所述步骤1)中，具体的步骤方法如下：首先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，依靠两个辊筒的剪切力将原胶的长分子链扯开，使其获得一定的塑性，然后减小辊距将其薄通3-5次。

所述步骤2)中，具体的步骤方法如下：先将塑性胶薄通数遍使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，再依据双辊开炼机辊筒间的胶量，调整加大辊距1-3mm，依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，炭黑分多次加入混炼；最后加硫磺、SP1045树脂进行混炼，每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，炭黑分多次加入混炼；最后加硫磺、SP1045树脂，然后将辊距调至最小，把混炼胶打三角包数次，再将辊距调至1-2mm，将胶料打卷去除胶料表面的气泡，最后下片制得混炼均匀的粘弹性阻尼材料。

本发明提出的粘弹性阻尼材料不仅能够顺利与氨酚醛树脂实现共固化，而且，共固化后得到的复合材料的动力学性能优异。其中，本发明中的粘弹性阻尼材料主要是高分子聚合物，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。粘弹性阻尼材料作为嵌入式共固化复合材料结构中的一层，必须要与其相邻的上下复合材料层牢固地连接起来，在宏观角度上就是粘弹性阻尼材料在硫化时要与复合材料中的树脂发生物理溶合和化学反应，粘弹性阻尼材料的硫化条件要与复合材料的固化条件基本一致，在微观角度上让界面形成互穿网络结构(Interpenetrating Polymer Network，IPN)；只有这样，才能使粘弹性阻尼材料和复合材料预浸料共固化，使粘弹性阻尼材料的分子官能团与树脂分子的官能团发生交联反应，粘弹性阻尼材料通过分子化学键“长”在基体树脂上，从而起到提高整体结构动力学性能的作用，最终制成氨酚醛树脂基中温共固化的嵌入式大阻尼复合材料构件。

丁腈橡胶(NBR)是由丁二烯与丙烯腈共聚而制得的一种合成橡胶，丁二烯决定了其含有双键，易发生加成反应，丙烯腈中含有氰基，含量越高极性越强，耐油性愈好，且拉伸性能越高，硫化速度加快；此外由于氰基位于丁腈橡胶的侧链上，这就决定了丁腈橡胶分子链的柔顺性差、链段不易运动，使橡胶高分子在运动时应变滞后于应力，从而具有比较优良的阻尼性能。氯丁橡胶也具有很强的极性，能大大提高层间力学结合性能。因此采用丁腈橡胶和氯丁橡胶作为粘弹性阻尼材料的基础组分。在试验过程中，本公开还采用了丁基橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶等以及其中一种或多种的混合物，最终确定丁腈橡胶(NBR)和氯丁橡胶作为粘弹性阻尼材料的基础组分。

由于NBR含有活性基团双键和氰基，氨酚醛树脂(PF)含有羟甲基，在共固化时氨酚醛树脂能与丁腈橡胶发生加成反应，同时在硬脂酸(SA)存在的条件下引入部分羧基，所以氨酚醛树脂还能与混炼后的羧基丁腈橡胶发生反应。这一系列的反应使树脂基体可以与粘弹性阻尼材料在165℃下发生化学交联，产生互穿网络结构，提高了复合材料的层间力学性能。

优选地，本发明采用的氨酚醛树脂(PF)是由氨基苯酚和甲醛缩聚而成，具体分子结构见下列式(1)和(2)，其中R为氨基基团，聚合度(n)为4-12。

加入氧化锌(ZnO)与SA可以活化硫化体系，ZnO与SA作用生成锌皂，可以提高氧化锌在NBR中的溶解度，并与SP1045树脂生成在丁腈橡胶和氯丁橡胶中溶解性良好的络合物，活化了硫磺，提高了硫化效率；同时可以提高NBR的硫化密度，ZnO与SA反应生成硬脂酸锌，硬脂酸锌交联先驱体螯合，保护了弱键，使其硫化生成较短的新交联键，从而提高了交联密度；此外，ZnO与SA的加入还提高了硫化胶的耐老化性能，硫化胶在使用中，多硫键会断裂，生成的硫化氢会加速橡胶的老化，但ZnO与硫化氢作用生成硫化锌，消耗了硫化氢，减少了硫化氢对交联网络的催化分解，从而使交联键的数量趋于稳定，提高了硫化胶的耐老化性能。

MgO的作用：在氯丁橡胶中氧化镁用作硫化剂，降低氧化锌活性起到减缓硫化速率的作用，可防止早期交联；同时，氧化镁起酸接受体的作用，能防止焦烧和环化，通常在混炼初期加入；能改善胶料的焦烧性能，有助于混炼胶的存放；能提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力的硬度。

丁腈橡胶的硫化体系一般有硫磺硫化体系和过氧化物硫化体系。硫磺硫化体系一般生成多硫键，硫化胶强度高、弹性大、耐疲劳性好；过氧化物硫化体系交联剂分解温度过高、耗能大且硫化速度过快。通过对比，硫磺硫化体系硫化速度较过氧化物硫化体系更加平缓，有利于在固化成型时氨酚醛树脂基体与丁腈橡胶和氯丁橡胶更好的相互浸润，有助于在两相结合面间形成IPN结构，提高氨酚醛树脂基中温共固化的嵌入式大阻尼复合材料的层间结合强度。所以，硫磺硫化体系可以满足阻尼材料165℃硫化，且满足硫化后力学性能优良的要求。

再次，本发明公开嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，包括如下步骤：

(1)制备阻尼胶浆：将开炼机的辊距调至最小，将前述混炼均匀的粘弹性阻尼材料薄通后出薄片，接着将薄片裁成设定尺寸的碎片；再将混炼胶碎片与有机溶剂按照设定比例混合，搅拌均匀后放在阴凉处密封静置，然后搅拌直至混炼胶碎片完全溶解在有机溶剂中，即得阻尼胶浆，备用；

(2)制备阻尼复合材料预浸料：刷涂阻尼胶浆前，先将树脂制成的预浸料在室温下停放设定时间，然后将预浸料铺平整，将步骤(1)制备的阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料的表面，每次涂刷完成后进行晾干，重复上述过程，阻尼胶浆层总厚度达到要求时停止刷涂，然后将两片预浸料上的涂刷有阻尼胶浆的面相互贴合在一起，制成阻尼复合材料预浸料，备用；

(3)制造加强筋模具：将长方体硬质木材切割成设计尺寸，沿两端面处倾斜切开，使之成为两个大小相等梯形楔块模具，然后打磨楔块模具表面，完成后将两个楔块模具沿切面对齐形成长方体形状后，在楔块模具的两端开设穿过两个楔块模具的通孔，完成后用通孔将两个楔块模具固定，组成一个长方体模具，即得长方体形加强筋模具，备用。所述长方体形加强筋模具中，横截面的短边对应的表面为侧面，横截面的长边对应的表面为上表面，本发明制备的这种加强筋模具便于在后期加强筋的制备中，管状的半成品与加强筋模具之间的脱模，需要脱模时，拆除两个楔块模具的固定装置，将两个楔块模具从管状半成品的两端抽出，即可实现脱模。

(4)制备复合材料预成形体：在步骤(3)的加强筋模具表面刷涂脱模剂，然后缠绕脱模布，完成后，将步骤(2)制备的阻尼复合材料预浸料缠绕到所述脱模布表面，即得复合材料管状预成形体，备用；

(5)在平面模具表面上涂脱模剂，然后铺脱模布，完成后将步骤(2)制备的阻尼复合材料预浸料铺设到脱模布上，制成嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体，备用；

(6)在平面模具表面上涂脱模剂，然后铺脱模布，完成后将氨酚醛树脂制成的预浸料铺设到脱模布上，制成复合材料筋条下缘预成形体，备用；

(7)固化和共固化：将步骤(4)制备的复合材料管状预成形体、步骤(5)制备的嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体以及步骤(6)制备的复合材料筋条下缘预成形体进行热固化和共固化处理，得到相应的半成品；

(8)制备L型筋：将步骤(7)最终的复合材料半成品管脱模，得到管状复合材料构件，再将管状复合材料构件沿对角线切割，即得两个L型筋，备用；

(9)制备阻尼复合材料板：步骤(7)最终将平面模具和阻尼复合材料面板分离，得到嵌入式共固化阻尼复合材料板，备用；

(10)制备筋条下缘：将步骤(7)最终的下缘板平面模具和复合材料面板分离，得到筋条下缘板，切割后得到筋条下缘，备用；

(11)制备T型加筋板：将步骤(8)得到的L型筋和步骤(10)得到的筋条下缘的表面打磨平整，将两个所述的L型筋与筋条下缘共同粘接成T型筋，然后将T型筋粘接到嵌入式共固化阻尼复合材料板上，得到嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板。

步骤(1)中，所述薄通次数为5-6次，所述混炼胶碎片的尺寸为3mm×3mm。

步骤(1)中，所述有机溶剂为四氢呋喃溶液，其与混炼胶碎片的混合比例为3-5ml：1g。

步骤(1)中，所述静置时间为20-24h。

步骤(2)中，在所述阻尼胶浆刷涂前，先将从冷库中取出的预浸料在室温下停放12-24h，涂刷时用软毛刷将阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料表面，控制好刷涂的速度，使每次刷涂的厚度保持均匀。

步骤(2)中，所述阻尼胶浆的刷涂要在通风良好的室内进行，注意防火并避免高温，制备完成后的阻尼胶浆要密封保存。

步骤(2)中，每次涂刷完毕后置于通风处30min，晾干后测量阻尼胶浆层厚度。

本发明使用刷涂法将粘弹性阻尼材料溶解在有机溶剂中，得到一定浓度的阻尼胶浆，然后将阻尼胶浆均匀刷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。同时阻尼胶浆和氨酚醛树脂在共固化之前得到一定程度的浸润，使得橡胶大分子和树脂分子间可以实现机械缠绕和物理溶合，有助于在共固化过程中形成互穿网络结构。

步骤(3)中，所述加强筋模具制造的过程中，可以采用锯切割长方体硬质木块：将硬质木块水平放置在工作台上，横截面的短边对应的表面为侧面，横截面的长边对应的表面为上表面，用锯切割硬质木块时，锯条与硬质木块上表面应垂直，根据筋条长度，使锯条与侧面夹角要尽可能的大，以便更好地使复合材料半成品管脱模。

步骤(3)中，所述打磨楔块模具表面时，先使用60目砂纸打磨模具表面，使表面平整，无毛刺，再使用200目砂纸打磨使表面光滑，最后将模具棱角打磨圆润，圆角半径略大于铺设预浸料的厚度。

步骤(4)中，缠绕阻尼复合材料预浸料时用力挤压预浸料，使其与脱模布紧密贴合，不要留有空隙，以免固化时产生气孔和折叠。

进一步地，步骤(7)中，所述热固化和共固化处理的具体方法为：将待处理工件用真空袋进行密封，通过真空阀抽出真空袋内空气至设定压力，然后置于热压罐中进行固化或共固化成型。

优选地，所述固化或共固化成型的工艺参数为：先在20～30min内升温至120～140℃保持20～40min；然后在20～30min内升温至160-170℃，同时加压至1.8-2.5MPa保温保压110-130min；完成后在30～50min内降至常温常压，出罐，即得。

步骤(8)中，所述复合材料半成品管脱模时，先拆除固定装置，然后从其中一个楔块模具的小端将带复合材料半成品管的模具垫起，再从上面轻轻敲击另一个楔块模具的小端，待加强筋模具松动后将两个楔块模具从复合材料半成品管中抽取出来，即得管状复合材料构件。

步骤(11)中，所述将T型筋粘接到嵌入式共固化阻尼复合材料的面板上后，用重物压紧并固定，维持这种固定状态直到固化结束后再移走重物。

最后，本发明公开上述氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料及其制备方法、嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板及制备工艺在航空航天、船舶工程等领域中的应用。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：

(1)本发明采用双面刷涂工艺来制作粘弹性阻尼层，双面刷涂工艺是将阻尼溶液分别刷涂到上下层复合材料预浸料表面，刷涂面晾干后合并在一起，不仅可以大幅度降低晾干时间，还能使阻尼薄膜对上下层预浸料都有很好的物理融合过程。

(2)本发明提出了T型复合材料加强筋的制作工艺，这种工艺可以很好地避免直接铺设T型筋过程中产生的形变，影响T型筋的形状，降低制作过程的难度，提高了工件制作的可行性与工艺稳定性，保证了加工质量。

(3)无筋的嵌入式共固化阻尼复合材料板，具有整体结构的阻尼性能高，但整体结构抗弯刚度较低；T型加筋结构是能提高复合材料的抗弯曲刚度，但结构阻尼性能比较低。而嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板，结合两者长处，使该结构具有阻尼高，同时抗弯曲刚度也高的特点。

附图说明

构成本申请的一部分说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例中嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制作工艺流程图；

图2为本发明实施例中双面刷涂示意图；

图3为本发明实施例中加强筋模具结构三视图；

图4为本发明实施例中复合材料预浸料缠绕在加强筋模具上的三视图；

图5为本发明实施例1制备的管状复合材料半成品的结构示意图；

图6为本发明实施例1中共固化工艺曲线；

图7为本发明实施例1中筋条下缘切割缝的位置示意图；

图8为本发明实施例1制备的L型筋三视图；

图9为本发明实施例1制备的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的主视图；

图10为本发明实施例1制备的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的俯视图；

图11为本发明实施例1制备的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板实物照。

上述附图中标记分别代表：1-L型筋，2-筋条下缘，3-预浸料或带阻尼薄膜的预浸料，4-阻尼胶浆层，5-螺栓，6-上梯形楔块，7-垫圈，8-螺母，9-下梯形楔块，10-管状复合材料预成形体。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，嵌入式共固化阻尼复合材料加筋板保留了原有嵌入式共固化阻尼复合材料结构高阻尼性能优点的同时保留了原有复合材料加筋结构大弯曲刚度的优势，在航空航天以及船舶工程等诸多领域有着极其广泛的应用。为此，本发明提出一种嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制作工艺，下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例1

1、一种氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料，该粘弹性阻尼材料包括以下质量份的原料：

丁腈橡胶93份；氯丁橡胶7份；氧化锌4.5份；氧化镁4份；硬脂酸1.2份；炭黑40份；防老剂RD1.2份；抗氧剂1010 0.8份；SP1045树脂5份；硫磺1份。

MgO的作用：在氯丁橡胶中氧化镁用作硫化剂，降低氧化锌活性起到减缓硫化速率的作用，可防止早期交联；同时，氧化镁起酸接受体的作用，能防止焦烧和环化，通常在混炼初期加入；能改善胶料的焦烧性能，有助于混炼胶的存放；能提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力的硬度。

防老剂RD、抗氧剂1010作用：可以吸收聚合物在老化过程中产生的自由基、防止胶料老化失效。

SP1045树脂作用之一：作为氯丁橡胶的硫化剂。

2、本实施例氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原胶的塑炼，首先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，依靠两个辊筒的剪切力将原胶的长分子链扯开，使其获得一定的塑性，然后适当减小辊距将其薄通3次；

(2)塑性胶的混炼，先将塑性胶薄通3遍使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，再依据开炼机辊筒间的胶量，调整加大辊距2mm，按比例依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，炭黑平均分4次加入混炼；每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，炭黑分多次加入混炼；最后加硫磺、SP1045树脂，每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，混炼过程中炭黑平均分4次加入；最后加硫磺、SP1045树脂，可防止胶料过早焦烧，以免影响胶料的性能，然后将辊距调至最小，把混炼胶打三角包6次，再将辊距调至1mm，将胶料打卷去除胶料表面的气泡，最后下片制得混炼均匀的粘弹性阻尼材料；

(3)阻尼胶浆的制备：1)将开炼机的辊距调至最小，将混炼均匀的丁腈橡胶和氯丁橡胶薄通6遍出薄片，然后将薄片裁成3mm×3mm的碎片；2)将混炼胶碎片与四氢呋喃按照1g：4ml的比例混合，搅拌均匀后放在阴凉处密封静置24h，再搅拌直至混炼胶碎片完全溶解在四氢呋喃中，即得阻尼胶浆。

3、如图1所示，一种嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，包括如下步骤：

(1)本实施例制备的阻尼胶浆备用；

(2)制备阻尼复合材料预浸料：刷涂阻尼胶浆前，先将氨酚醛树脂玻璃纤维制成的预浸料3提前从冷库中取出放室温下12h，使预浸料片处于最佳状态；然后将预浸料片3铺平整，将步骤(1)制备的阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料片3的表面，涂刷时用软毛刷将阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料表面，控制好刷涂的速度，使每次刷涂的厚度保持均匀；每次涂刷完毕后置于通风处30min，晾干后测量阻尼胶浆层厚度，重复上述过程，阻尼胶浆层4总厚度达到设计厚度时停止刷涂，然后将两片预浸料片3上涂刷有阻尼胶浆的面相互贴合在一起，制成阻尼复合材料预浸料3，如图2所示。

(3)制造加强筋模具：如图3所示，将长方体硬质木材切割成设计尺寸，沿两端面处倾斜切开，使之成为两个大小相等梯形楔块模具，即上梯形楔块6和下梯形楔块9，然后打磨楔块模具表面，完成后将两个楔块模具沿切面对齐形成长方体形状后，在楔块模具的两端开设穿过两个楔块模具的通孔，用螺栓5穿过通孔后加上垫圈7，拧紧螺母8，将两个楔块模具固定，组成一个长方体模具，即得长方体形加强筋模具，所述长方体形加强筋模具中，横截面的短边对应的表面为侧面，横截面的长边对应的表面为上表面；所述加强筋模具制造的过程中，采用锯切割长方体硬质木块：将硬质木块水平放置在工作台上，横截面的短边对应的表面为侧面，横截面的长边对应的表面为上表面，用锯切割硬质木块时，锯条与硬质木块上表面应垂直，根据筋条长度，使锯条与侧面夹角要尽可能的大，以便更好地使复合材料半成品管脱模。打磨楔块模具表面时，先使用60目砂纸打磨模具表面，使表面平整，无毛刺，再使用200目砂纸打磨使表面光滑，最后将模具棱角打磨圆润，圆角半径略大于铺设预浸料的厚度。

(4)制备复合材料管状预成形体：如图4所示在步骤(3)的加强筋模具表面刷涂脱模剂，然后缠绕脱模布，完成后，将步骤(2)制备的阻尼复合材料预浸料3缠绕到所述脱模布表面，缠绕阻尼复合材料预浸料时用力挤压预浸料，使其与脱模布紧密贴合，不要留有空隙，以免固化时产生气孔和折叠，即得管状复合材料预成形体10(如图5所示)，备用。

(5)在平面模具表面上涂脱模剂，然后铺脱模布，完成后将步骤(2)制备的阻尼复合材料预浸料铺设到脱模布上，制成嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体，备用；

(6)在平面模具表面上涂脱模剂，然后铺脱模布，完成后将氨酚醛树脂制成的预浸料铺设到脱模布上，制成复合材料筋条下缘预成形体，备用；

(7)固化或共固化成型：将步骤(4)制备的复合材料管状预成形体、步骤(5)制备的嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体以及步骤(6)制备的复合材料筋条下缘2预成形体进行热固化或共固化处理，得到相应的半成品；所述热固化或共固化处理的方法为：将待处理工件用真空袋进行密封，通过真空阀抽出真空袋内空气至设定压力，然后置于热压罐中进行固化或共固化成型，所述固化或共固化成型的工艺参数为：如图6所示，先在用25min升温至130℃保持30min；然后用20min升温至165℃，同时加压至1.8MPa保温保压120min；完成后用40min降至常温常压，出罐，即得。

(8)制备L型筋：将步骤(7)最终的复合材料管状半成品与模具脱离，得到管状复合材料构件，再将管状复合材料构件沿对角线切割，即得两个L型筋1，如图8所示，备用；

(9)制备阻尼复合材料板：将步骤(7)最终的平面模具和嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板半成品分离，得到阻尼复合材料板，备用；

(10)制备筋条下缘：将步骤(7)最终的下缘板平面模具和筋条下缘板半成品分离，得到复合材料板，如图7所示，切割后得到筋条下缘2，备用；

(11)制备T型加筋板：将步骤(8)得到的L型筋1和步骤(10)得到的筋条下缘2的表面打磨平整，将两个所述的L型筋1与筋条下缘2共同粘接成T型筋，然后将T型筋粘接到步骤(9)制备的阻尼复合材料板的面板上，粘好后用重物压紧并固定，维持这种固定状态直到固化结束后再移走重物，得到嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板，如图9、10和11所示。

实施例2

1、一种氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料，该粘弹性阻尼材料包括以下质量份的原料：丁腈橡胶95份；氯丁橡胶5份；氧化锌4份；氧化镁4.5份；硬脂酸1.0份；炭黑38份；防老剂RD1.5份；抗氧剂1010 1份；SP1045树脂3份；硫磺0.8份。

MgO的作用：在氯丁橡胶中氧化镁用作硫化剂，降低氧化锌活性起到减缓硫化速率的作用，可防止早期交联；同时，氧化镁起酸接受体的作用，能防止焦烧和环化，通常在混炼初期加入；能改善胶料的焦烧性能，有助于混炼胶的存放；能提高硫化胶的拉伸强度、定伸应力的硬度。

防老剂RD、抗氧剂1010作用：可以吸收聚合物在老化过程中产生的自由基、防止胶料老化失效。

SP1045树脂作用之一：作为氯丁橡胶的硫化剂。

2、本实施例氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原胶的塑炼，首先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，依靠两个辊筒的剪切力将原胶的长分子链扯开，使其获得一定的塑性，然后适当减小辊距将其薄通3次；

(2)塑性胶的混炼，先将塑性胶薄通3遍使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，再依据开炼机辊筒间的胶量，调整加大辊距3mm，按比例依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，炭黑分多次加入混炼；每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，炭黑分多次加入混炼；最后加硫磺、SP1045树脂，每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，混炼过程中炭黑平均分2次加入；最后加硫磺、SP1045树脂，可防止胶料过早焦烧，以免影响胶料的性能，然后将辊距调至最小，把混炼胶打三角包6次，再将辊距调至2mm，将胶料打卷去除胶料表面的气泡，最后下片制得混炼均匀的粘弹性阻尼材料。

(3)阻尼胶浆的制备：1)将开炼机的辊距调至最小，将混炼均匀的丁腈橡胶和氯丁橡胶薄通6遍出薄片，然后将薄片裁成3mm×3mm的碎片；2)将混炼胶碎片与四氢呋喃按照1g：5ml的比例混合，搅拌均匀后放在阴凉处密封静置22h，再搅拌直至混炼胶碎片完全溶解在四氢呋喃中，即得阻尼胶浆。

3、如图1所示，一种嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，包括如下步骤：

(1)本实施例制备的阻尼胶浆备用；

(2)制备阻尼复合材料预浸料：刷涂阻尼胶浆前，先将氨酚醛树脂玻璃纤维制成的预浸料片3提前从冷库中取出放室温下20h，使预浸料片处于最佳状态；然后将预浸料片3铺平整，将步骤(1)制备的阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料片3的表面，涂刷时用软毛刷将阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料片表面，控制好刷涂的速度，使每次刷涂的厚度保持均匀；每次涂刷完毕后置于通风处30min，晾干后测量阻尼胶浆层厚度，重复上述过程，阻尼胶浆层4总厚度达到设定值时停止刷涂，然后将两片预浸料片3上的涂刷有阻尼胶浆的面相互贴合在一起，制成阻尼复合材料预浸料3，如图2所示。

(4)复合材料管状预成形体、嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体以及复合材料筋条下缘预成形体的制备方法分别同实施例1的步骤(4)、(5)、(6)。

(5)固化或共固化成型：同实施例1的步骤(7)，区别在于：所述固化或共固化成型的工艺参数为：如图6所示，先在用20min升温至120℃保持40min；然后用25min升温至160℃，同时加压至2MPa保温保压130min；完成后用30min降至常温常压，出罐，即得。

(6)L型筋、阻尼复合材料板、筋条下缘以及T型加筋板的制备分别同实施例1的步骤(8)-(10)。

实施例3

1、一种氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料，该粘弹性阻尼材料包括以下质量份的原料：丁腈橡胶90份；氯丁橡胶10份；氧化锌6份；氧化镁3.5份；硬脂酸0.8份；炭黑42份；防老剂RD1份；抗氧剂1010 0.5份；SP1045树脂6份；硫磺1.2份。

2、本实施例氨酚醛树脂基中温共固化的粘弹性阻尼材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原胶的塑炼，首先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，依靠两个辊筒的剪切力将原胶的长分子链扯开，使其获得一定的塑性，然后适当减小辊距将其薄通3次；

(2)塑性胶的混炼，先将塑性胶薄通3遍使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，再依据开炼机辊筒间的胶量，调整加大辊距1mm，按比例依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，混炼过程中炭黑平均分6次加入，每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，最后加硫磺、SP1045树脂进行混炼，可防止胶料过早焦烧，以免影响胶料的性能，然后将辊距调至最小，把混炼胶打三角包6次，再将辊距调至1mm，将胶料打卷去除胶料表面的气泡，最后下片制得混炼均匀的粘弹性阻尼材料。

(3)阻尼胶浆的制备：1)将开炼机的辊距调至最小，将混炼均匀的丁腈橡胶和氯丁橡胶薄通5遍出薄片，然后将薄片裁成3mm×3mm的碎片；2)将混炼胶碎片与四氢呋喃按照1g：3ml的比例混合，搅拌均匀后放在阴凉处密封静置20h，再搅拌直至混炼胶碎片完全溶解在四氢呋喃中，即得阻尼胶浆。

3、如图1所示，一种嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，包括如下步骤：

(1)本实施例制备的阻尼胶浆备用；

(2)制备阻尼复合材料预浸料：刷涂阻尼胶浆前，先将氨酚醛树脂玻璃纤维制成的预浸料片3提前从冷库中取出放室温下24h，使预浸料板处于最佳状态；然后将预浸料片3铺平整，将步骤(1)制备的阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料片3的表面，涂刷时用软毛刷将阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料表面，控制好刷涂的速度，使每次刷涂的厚度保持均匀；每次涂刷完毕后置于通风处30min，晾干后测量阻尼胶浆层厚度，重复上述过程，阻尼胶浆层4总厚度达到设计厚度时停止刷涂，然后将两片预浸料片3上的涂刷有阻尼胶浆的面相互贴合在一起，制成阻尼复合材料预浸料3，如图2所示。

(4)复合材料管状预成形体、嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体以及复合材料筋条下缘预成形体的制备方法分别同实施例1的步骤(4)、(5)、(6)。

(5)固化或共固化：同实施例1的步骤(7)，区别在于：所述固化或共固化成型的工艺参数为：如图6所示，先在用30min升温至140℃保持20min；然后用30min升温至170℃，同时加压至2.5MPa保温保压110min；完成后用50min降至常温常压，出罐，即得。

(6)L型筋、阻尼复合材料板、筋条下缘以及T型加筋板的制备分别同实施例1的步骤(8)-(10)。

性能测试：

本发明实施例1制备的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的实物如图11所示，模态试验证明：该嵌入式共固化阻尼复合材料T夹筋结构的一阶模态频率是196.7，一阶模态损耗因子为2.825％；同样大小的嵌入式共固化阻尼复合材料板的固有频率42.54，一阶模态损耗因子为2.353％；也就是说；嵌入式共固化阻尼复合材料T夹筋结构的一阶模态频是同尺寸的嵌入式共固化阻尼复合材料板一阶模态频的近5倍，而且一阶模态损耗因子也有一定程度的提高。可见：嵌入式共固化阻尼复合材料T夹筋结构是在嵌入式共固化阻尼复合材料结构基础上增添了T型加强筋，保留了原有结构高阻尼性能优点的同时能够大幅增强整体结构的弯曲刚度。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1，制备粘弹性阻尼材料：

1)原料：按质量份计，所述粘弹性阻尼材料由以下原料制成：丁腈橡胶90～95份；氯丁橡胶5～10份；氧化锌4～6份；氧化镁3.5～4.5份；硬脂酸0.8～1.2份；炭黑38～42份；防老剂RD1～1.5份；抗氧剂1010 0.5～1份；SP1045树脂3～6份；硫磺0.8～1.2份；

2)将步骤1)中的粘弹性阻尼材料经过塑炼、混炼后得到粘弹性阻尼材料，备用；

步骤2，制备T型加筋板：

(1)制备阻尼胶浆：将开炼机的辊距调至最小，将前述混炼均匀的粘弹性阻尼材料薄通后出薄片，然后将薄片裁成设定尺寸的碎片；再将混炼胶碎片与有机溶剂按照设定比例混合，搅拌均匀后放在阴凉处密封静置，再搅拌直至混炼胶碎片完全溶解在有机溶剂中，即得阻尼胶浆，备用；

(2)制备阻尼复合材料预浸料：刷涂阻尼胶浆前，先将氨酚醛树脂制成的预浸料在室温下停放设定时间，然后将预浸料铺平整，将步骤(1)制备的阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料的表面，每次涂刷完成后进行晾干，重复上述过程，阻尼胶浆层总厚度达到要求时停止刷涂，然后将两片预浸料上的涂刷有阻尼胶浆的面相互贴合在一起，制成阻尼复合材料预浸料，备用；

(3)制造加强筋模具：将长方体硬质木材切割成设计尺寸，沿两端面处倾斜切开，使之成为两个大小相等梯形楔块模具，然后打磨楔块模具表面，完成后将两个楔块模具沿切面对齐形成长方体形状后，在楔块模具的两端开设穿过两个楔块模具的通孔，完成后通过通孔将两个楔块模具固定，组成一个长方体模具，即得长方体形加强筋模具，备用；

(4)制备复合材料预成形体：在步骤(3)的加强筋模具表面刷涂脱模剂，然后缠绕脱模布，完成后，将步骤(2)制备的阻尼复合材料预浸料缠绕到所述脱模布表面，即得复合材料管状预成形体，备用；

(5)在平面模具表面上涂脱模剂，然后铺脱模布，完成后将步骤(2)制备的阻尼复合材料预浸料铺设到脱模布上，制成嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体，备用；

(6)在平面模具表面上涂脱模剂，然后铺脱模布，完成后将氨酚醛树脂制成的预浸料铺设到脱模布上，制成复合材料筋条下缘预成形体，备用；

(7)固化和共固化：将步骤(4)制备的复合材料管状预成形体、步骤(5)制备的嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板预成形体以及步骤(6)制备的复合材料筋条下缘预成形体进行热固化和共固化处理，得到相应的半成品；

(8)制备L型筋：将步骤(7)最终的复合材料管状半成品脱模，得到管状复合材料结构，再将管状复合材料结构沿对角线切割，即得两个L型筋，备用；

(9)制备阻尼复合材料半成品板：将步骤(7)最终的平面模具和嵌入有阻尼薄膜的复合材料面板半成品分离，得到阻尼复合材料半成品板，备用；

(10)制备筋条下缘：将步骤(7)最终的平面模具和复合材料筋条下缘半成品分离，得到筋条下缘板，切割后得到筋条下缘，备用；

(11)制备T型加筋板：将步骤(8)得到的L型筋和步骤(10)得到的筋条下缘的表面打磨平整，将两个所述的L型筋与筋条下缘共同粘接成T型筋，然后将T型筋粘接到阻尼复合材料半成品的面板上，得到嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板。

2.如权利要求1所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：所述粘弹性阻尼材料的制备方法为：

1)原胶的塑炼：先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，然后减小辊距对丁腈橡胶和氯丁橡胶进行薄通，得到塑性胶；

2)塑性胶的混炼：先对塑性胶进行薄通，使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，然后按比例依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，混炼过程中炭黑分多次加入，每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，最后加硫磺、SP1045树脂进行混炼均匀，即得粘弹性阻尼材料。

3.如权利要求2所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：所述粘弹性阻尼材料的制备方法为：

所述步骤1)中，具体的步骤方法如下：首先将丁腈橡胶和氯丁橡胶放入双辊开炼机中进行塑炼，依靠两个辊筒的剪切力将原胶的长分子链扯开，使其获得一定的塑性，然后减小辊距将其薄通3-5次；

所述步骤2)中，具体的步骤方法如下：先将塑性胶薄通数遍使丁腈橡胶和氯丁橡胶混炼均匀，再依据双辊开炼机辊筒间的胶量，调整加大辊距1-3mm，依次加入氧化锌、氧化镁、硬脂酸、防老剂RD、抗氧剂1010，混炼过程中炭黑平均分多次加入，每加一次配料左右来回各割数刀胶使其混炼均匀，最后加硫磺、SP1045树脂进行混炼均匀，然后将辊距调至最小，把混炼胶打三角包数次，再将辊距调至1-2mm，将胶料打卷去除胶料表面的气泡，最后下片制得混炼均匀的粘弹性阻尼材料。

4.如权利要求1所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，所述薄通次数为5-6次，所述混炼胶碎片的尺寸为3mm×3mm；

或者，步骤(1)中，所述有机溶剂为四氢呋喃溶液，其与混炼胶碎片的混合比例为3-5ml：1g；

或者，步骤(1)中，所述静置时间为20-24h。

5.如权利要求1所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中，在所述阻尼胶浆刷涂前，先将从冷库中取出的预浸料在室温下停放12-24h，涂刷时用软毛刷将阻尼胶浆均匀刷涂在预浸料表面，控制好刷涂的速度，使每次刷涂的厚度保持均匀；

或者，步骤(2)中，所述阻尼胶浆的刷涂在通风良好的室内进行，制备完成后的阻尼胶浆密封保存；

或者，步骤(2)中，每次涂刷完毕后置于通风处30min，晾干后测量阻尼胶浆层厚度。

6.如权利要求1所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：步骤(3)中，所述加强筋模具制造的过程中，采用锯切割长方体硬质木块：将硬质木块水平放置在工作台上，横截面的短边对应的表面为侧面，横截面的长边对应的表面为上表面，用锯切割硬质木块时，锯条与硬质木块上表面应垂直；

或者，步骤(3)中，所述打磨楔块模具表面时，先使用60目砂纸打磨模具表面，使表面平整，无毛刺，再使用200目砂纸打磨使表面光滑，最后将模具棱角打磨圆润，圆角半径略大于铺设预浸料的厚度；

或者，步骤(4)中，缠绕阻尼复合材料预浸料时用力挤压预浸料，使其与脱模布紧密贴合。

7.如权利要求1-6任一项所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：步骤(7)中，所述热固化和共固化处理的具体方法为：将待处理工件用真空袋进行密封，通过真空阀抽出真空袋内空气至设定压力，然后置于热压罐中进行固化或共固化成型；

优选地，所述固化或共固化成型的工艺参数为：先在20～30min内升温至120～140℃保持20～40min；然后在20～30min内升温至160-170℃，同时加压至1.8-2.5MPa保温保压110-130min；完成后在30～50min内降至常温常压，出罐，即得。

8.如权利要求1-6任一项所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：步骤(8)中，所述复合材料管状半成品脱模时，先拆除模具固定装置，然后从其中一个楔块模具的小端将带复合材料管状半成品模具垫起，再从上面轻轻敲击另一个楔块模具的小端，待加强筋模具松动后将两个楔块模具从管状复合材料半成品中抽取出来，即得管状复合材料构件。

9.如权利要求1-6任一项所述的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板的制备工艺，其特征在于：步骤(11)中，所述将T型筋粘接到阻尼复合材料半成品板的面板上后，用重物压紧并固定，维持这种固定状态直到固化结束后再移走重物。

10.如权利要求1-9任一项所述的制备工艺及其制备的嵌入式共固化阻尼复合材料T型加筋板在航空航天、船舶工程领域中的应用。