[发明专利]抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201911020605.6 申请日: 2019-10-25
公开(公告)号: CN111016318B 公开(公告)日: 2020-11-03
发明(设计)人: 马衍轩;李梦瑶;徐亚茜;朱鹏飞;段玉莹;赵家华;宋晓辉;马巧玲 申请(专利权)人: 青岛理工大学
主分类号: B32B9/00 分类号: B32B9/00;B32B9/04;B32B15/00;B32B15/08;B32B15/092;B32B15/098;B32B15/20;B32B27/28;B32B27/38;B32B27/40;B32B27/42;B32B37/06;B32B37/10
代理公司: 青岛合创知识产权代理事务所(普通合伙) 37264 代理人: 傅培
地址: 266520 山东省青*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 抗爆抗 冲击 泊松比 梯度 复合 阻尼 材料 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,由至少一个内表粘弹层-内部刚性层-中间弹性层-外表高强层的层状单元结构组成;其特征在于:所述中间弹性层包括基体材料以及设置在基体材料中的具有负泊松比效应的多级异质纤维预制体;所述多级异质纤维预制体由若干根多级异质纤维经纬平织而成;所述多级异质纤维由多级辅纤维在芯纤维上缠绕而成;所述芯纤维为低模量纤维,所述多级辅纤维包括依次缠绕在芯纤维上的弹性模量不同的高模量纤维;所述多级辅纤维中的第一级辅纤维弹性模量为50GPa-90GPa;第N级辅纤维与第N-1级辅纤维的弹性模量比为1.1-9.6,N=2-7;所述芯纤维与第一级辅纤维的直径比为1.5-3.0,芯纤维与第N级辅纤维的直径比为2.5-15.0,第N级辅纤维与第N-1级辅纤维的直径比为0.5-0.9,N为2-7;所述第一级辅纤维螺旋角度为2°-8°,第N级辅纤维的螺旋角度较第N-1级辅纤维增加3°-15°,第N级辅纤维螺旋角度为5°-60°,N为2-7。

2.根据权利要求1所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述中间弹性层中具有负泊松比效应的多级异质纤维预制体为1层-4层;相邻所述多级异质纤维预制体的层间距为2mm-20mm;相邻所述多级异质纤维的芯纤维之间的距离为2mm-50mm;所述低模量纤维的弹性模量为50MPa-50GPa;所述高模量纤维的弹性模量为≥50GPa;第N级辅纤维与第N-1级辅纤维的弹性模量比为1.1-7.5,N为2-7;所述芯纤维与第一级辅纤维的直径比为1.5-2.5,芯纤维与第N级辅纤维的直径比为2.5-10.0,第N级辅纤维螺旋角度为10°-60°,N为2-7。

3.根据权利要求2所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述低模量纤维为聚乙烯纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、聚氯乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚酯纤维、聚氨酯纤维、纤维素纤维、聚四氟乙烯纤维和聚苯硫醚纤维中的一种或多种;所述高模量纤维为芳纶纤维、聚苯并咪唑纤维、聚苯并二噁唑纤维、聚芳酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维、钢纤维、连续玄武岩纤维、碳化硅纤维、氧化镁纤维、氧化铝纤维、二氧化硅纤维、硅酸铝纤维、石墨烯纤维和硼纤维中的一种或多种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述梯度复合阻尼材料中的相邻两层之间均设置界面连接层,所述界面连接层为添加偶联剂的酚醛树脂、双酚A型环氧树脂、有机硅树脂、醇酸树脂、聚酯树脂中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述内表粘弹层和中间弹性层的基体材料均为添加增韧剂的环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、有机硅树脂、聚氨酯、聚脲中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述外表高强层是具备多个内凹孔结构的金属层;所述内凹孔由两个中心对称的正六面梯台结构组成,所述内凹孔的上、下两端为正六面梯台的底部,两个所述正六面梯台的顶部相连。

7.根据权利要求6所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述两个正六面梯台顶部相连处凹角α为120°;所述正六面梯台底部六边形的边长为a,所述正六面梯台顶部六边形的边长d为0.3a-0.7a,所述内凹孔的高度h为a-2.4a;单个所述内凹孔的体积为100 mm3-1000mm3;所述金属为铝、镍、镁、钛及其合金中的一种或几种。

8.根据权利要求4所述的抗爆抗冲击负泊松比梯度复合阻尼材料,其特征在于:所述内部刚性层为弹性模量220GPa-460GPa的陶瓷材料,具体为碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、氮化铝、氧化铝和氧化锆陶瓷中的一种或几种。

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