[发明专利]一种具有纳米核壳结构的点阵金属复合结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超轻多孔金属材料技术领域，具体涉及一种具有纳米核壳结构的环氧树脂/丙烯酸脂阻尼涂层-点阵金属复合结构及其制备方法。

背景技术

超轻多孔金属材料是近些年来随着材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料。其芯体具有高孔隙率，其微结构按规则程度可分为无序和有序两大类，前者包括闭孔泡沫铝材料，而后者包括二维点阵结构材料(如波纹结构)与三维桁架结构材料(如金字塔结构、四面体结构)。

目前，金属类点阵夹层复合材料，由于其自身结构阻尼系数较小，需要通过复合结构改善其减振降噪性能，现有结构方式是在芯体中灌封阻尼树脂材料，此方式会引起整体结构质量较大增加，对于重量控制严格的场合需要寻找新的复合结构方式进一步实现减重要求。纳米核壳结构的环氧/丙烯酸脂阻尼涂层具有较高损耗因子，最大值可达到2.12，其相对于普通金属的损耗因子高出了3～4量级。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结合点阵夹层结构和纳米核壳结构的环氧/丙烯酸脂阻尼涂层材料各自优势，通过复合的方式实现各自的功能优势集成，实现多种功能融合于一身的一种具有纳米核壳结构的环氧树脂/丙烯酸脂阻尼涂层-点阵金属复合结构及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种具有纳米核壳结构的点阵金属复合结构制备方法，包括以下步骤：

S1、采用模压或者折叠技术制备有序多孔结构的点阵芯体，然后采用金属清洗剂清洗去除面板和所述点阵芯体的油污和锈迹，采用钎焊、激光焊或环氧胶胶接技术将所述面板和所述点阵芯体连接制成点阵结构金属夹层板；

S2、将占核壳乳液质量30～40％的去离子水和占单体混合液质量1～2％的乳化剂混合搅拌均匀，然后分别滴加占核壳乳液质量9～11％的甲基丙烯酸甲脂、9～11％的丙烯酸丁脂和7～9％的环氧树脂的单体混合液，超声细化0.5～1小时，制成核层预乳液；

S3、将占核壳乳液质量10～20％的去离子水和占单体混合液总质量1～2％的乳化剂混合搅拌均匀，然后分别滴加占核壳乳液质量5～7％的甲基丙烯酸甲脂、5～7％的丙烯酸丁脂和0.5～0.7％的丙烯酸的单体混合液，预乳化0.5～1小时，制成壳层预乳液；

S4、将占单体混合液总质量1～2％的乳化剂、占核壳乳液质量5～10％的去离子水和占单体混合液总质量0.3～0.5％的pH调节剂混合，搅拌，升温至70～80℃，平行滴加步骤S2制备的所述核层预乳液和占单体总质量0.8～1％的引发剂水溶液，反应2～3h，制得核层聚合物；在所述核层聚合物乳液中添加占单体混合液总质量1～2％的乳化剂，然后平行滴加步骤S3制备的所述壳层预乳液和占单体混合液总质量0.8～1％的引发剂水溶液，保持70～80℃，反应5～6小时，降温至20～30℃，调pH值到7～8，得到核壳结构的环氧/丙烯酸酯复合乳液；

S5、将步骤S1制备的所述点阵结构金属夹层板浸入步骤S4制备的所述环氧/丙烯酸酯复合乳液中，浸渍5～30秒，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，在烘箱内保持100～120℃静置5～10分钟；

S6、步骤S5重复2～6次形成不同厚度的所述阻尼层3，在烘箱内保持100～120℃静置1～1.5h，去除聚乙烯保护薄膜，得到点阵金属-树脂基阻尼涂层复合结构。

进一步的，步骤S1中，所述点阵芯体为波纹结构或金字塔结构。

进一步的，步骤S1中，所述金属夹层板的材质包括不锈钢、纯铝、铝合金、钛合金或镍合金。

进一步的，步骤S4中，所述pH调节剂为碳酸氢钠，所述引发剂为过硫酸铵。

进一步的，所述单体混合液包括甲基丙烯酸甲脂、丙烯酸丁脂、环氧树脂和丙烯酸，所述甲基丙烯酸甲脂、丙烯酸丁脂、环氧树脂和丙烯酸的质量比为20:20:10:1，所述乳化剂包括质量比1～2:1的烷基酚聚氧乙烯醚磺基琥珀酸单酯钠盐和烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸盐混合物。

进一步的，所述点阵芯体的相对密度为0.01～0.15。

进一步的，所述步骤S2、S3和S4在氮气保护下进行。

进一步的，步骤S5中，将所述点阵结构金属夹层板匀速提拉，使溶液均匀地流挂在所述面板内侧和点阵芯体的表面。

进一步的，最终形成的所述阻尼层的厚度为0.1～1mm。