[发明专利]嵌入式共固化连续预浸阻尼薄膜的复合材料铺带制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术，尤其是一种嵌入式共固化连续预浸阻尼层的复合材料铺带制作工艺，属于复合材料动力学改性研究领域。

背景技术

复合材料结构本身的阻尼特性要比常见金属的高10-100倍，但是这在应用中仍然偏低，然而复合材料力学性能的可设计性又为其阻尼性能的进一步提高创造了广阔空间。嵌入式共固化复合材料阻尼结构就是将三种不同性质的材料(如碳纤维、树脂和粘弹性阻尼材料)，通过物理或化学的方法经人工或现代工艺复合而成的一种多相固体。其基体相、增强相和粘弹性阻尼材料在性能上起协调作用，从而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。与传统的阻尼结构相比，这种事先阻尼处理复合材料其阻尼层是镶嵌在基体材料内部的，具有不脱落、抗老化等优点，在航空、航天、高速列车等高科技领域有着广泛的应用前景。

复合材料由于其本身具有很高的比强度、比刚度以及优良的阻尼特性，近年来在高速列车、航空、航天等高科技领域得到广泛地应用。申请人申请的中国发明专利《嵌入式共固化高阻尼复合层合材料结构的制作工艺》（申请号201010177278.8），将复合材料力学性能的可设计性与粘弹性材料的高阻尼特性相结合，在设计阶段就将粘弹性材料作为复合材料的一层，按照确定的铺设顺序通过压片将粘弹性材料置入复合材料结构中，经共固化后使其基体树脂相、增强相和粘弹性阻尼材料在性能上起协调作用，从而达到大幅度地提高复合材料构件阻尼、控制结构的共振幅值的目的，得到单一材料难以比拟的综合力学性能。但原专利是采用压片工艺制作粘弹性阻尼薄膜，往往要受制膜设备工程压力的限制，使粘弹性阻尼薄膜不能制作的太大，所以该工艺适合于生产尺寸比较小的工件。

中国专利申请《嵌入式高温共固化大阻尼复合材料及其制备工艺》（申请号201210030874.2），它采用将未硫化的粘弹性阻尼材料制成溶液刷涂或/和喷涂到复合材料预浸料表面，按照设计的铺层顺序，在热压罐中完成共固化，并充分利用氯化丁基橡胶良好的粘合性，使共固化后的粘弹性阻尼材料与复合材料预浸料在界面分子间形成互穿网络结构，让其层间能紧密地结合在一起，实现在不损失构件刚度的情况下，大大提高复合层合材料结构阻尼性能。但原专利是采用手工刷涂或喷涂工艺，自动化程度比较低，加之汽油容易挥发，污染环境，适合于小批量生产。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种嵌入式共固化连续预浸阻尼薄膜的复合材料铺带制作工艺，该工艺提出以丁基橡胶（IIR）与氯化丁基橡胶（CIIR）的混合物作为粘弹性阻尼材料的主要原料，并将其溶解于有机溶剂中，将玻璃布（或碳纤维）先在液态树脂中完成预浸工艺，然后在粘弹性阻尼材料溶液中进行二次或多次预浸粘弹性材料工艺，使带粘弹性薄膜的复合材料预浸料的生产实现了连续化和自动化，最终制成带阻尼薄膜的复合材料预浸料，按照共固化工艺曲线将其制成嵌入式复合材料阻尼结构构件，从而获得轻质大阻尼复合材料构件，使复合材料结构不仅具有高阻尼、抗疲劳和抗冲击等特性，而且还进一步提高了结合面的力学性能。为实现嵌入式共固化复合材料大阻尼构件制作工艺的自动化和集成化生产奠定了基础。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种嵌入式共固化连续预浸阻尼薄膜的复合材料铺带制作工艺，步骤如下：

1）根据粘弹性材料成份质量份数比准备原料；

2）制备混炼胶，先将橡胶原料加入密炼机混炼一分钟，混匀后加大辊距，然后加入除硫化剂以外的其他各种配合剂混炼3分钟，最后加入硫化剂，再混炼一分钟，确保混炼胶均匀后，出片待用；

3）粘弹性阻尼材料溶液的制备，将步骤2）制备好的混炼胶薄片加入120号汽油中，室温下密封静置存放24小时，使混炼胶片完全溶解于120号汽油中，形成未硫化的橡胶溶液；

4)利用步骤3）制备的粘弹性阻尼材料溶液对复合材料预浸料进行至少一次预浸工艺，制成带阻尼薄膜的复合材料预浸料；同时利用湿式烘干和自然风干相结合工艺,或者湿式烘干和干式烘干相结合的工艺将带阻尼薄膜的复合材料预浸料中的120号汽油变成气态汽油，通过热交换器冷却气态汽油和水蒸气混合物成为液态油水混合物，再将冷却后液态油水混合物送入油水分离器，对120号汽油进行分离回收再利用；

5）把步骤4）中制成带阻尼薄膜的复合材料预浸料作为特定的铺层嵌入到复合材料结构中，然后一起放入热压罐的真空袋中，高度抽真空，热压罐的加工工艺参数按照树脂的固化曲线进行，这样就完成用共固化工艺制成嵌入式共固化复合材料阻尼结构的工件。