[发明专利]一种表面有微结构的阻尼插层及制备方法和复合材料制件

说明书

本发明公开了一种表面有微结构的阻尼插层及制备方法和复合材料制件，通过阻尼层材质和制备方法控制，得到了一种表面具有微观结构，并可与连续纤维增强预浸料共固化的阻尼插层，可进一步应用于制备高阻尼的连续纤维增强树脂基复合材料。制备得到的复合材料相对于传统共固化阻尼复合材料具有更好的阻尼层粘结界面，因此具有更好的层间力学性能和使用耐久性，且微观结构可设计。

技术领域

本发明属于结构复合材料的制备技术领域，涉及一种表面有微结构的阻尼插层及制备方法和复合材料制件。

背景技术

现代社会中装备的系统精密度越来越高，人们对装备的舒适度要求也越来越高，因此对构成装备的材料的阻尼性能也提出了更高的要求。提高装备材料的阻尼性能，可以提高装备的稳定性、舒适性、安全性和耐用性。另一方面，装备的轻量化越来越受到重视，连续纤维增强的复合材料具有高的比强度和比刚度，已在诸多领域取代金属材料，实现减重目的，并且这种材料因为内部具有更多的界面，其阻尼性能也显著优于金属材料。

通常连续碳纤维增强的树脂基复合材料的阻尼因子一般为0.001～0.01，但仍然难以满足实际需求。科学界和工业界研究了诸多的改性方法，比如采用混杂纤维、压电阻尼材料改性和粘弹阻尼层改性，其中粘弹阻尼层共固化层间改性可以使复合材料的阻尼因子大于0.03，满足实际应用的需求。但粘弹阻尼层改性时，由于粘弹阻尼插层与复合材料树脂的界面粘结较差，并且振动时粘结界面处于不断剪切变形，造成界面层极易脱粘失效，降低了复合材料的使用寿命。

发明内容

本发明针对现有技术的问题，提出了一种表面具有微结构的阻尼插层及其制备方法，通过制备一种阻尼性能优良且表面具有微结构的共固化阻尼层，得到了复合材料中阻尼插层与基体树脂良好的粘结界面，从而最终提高了复合材料的阻尼性能、层间性能和使用耐久性。

一种表面有微结构的阻尼插层，所述阻尼插层为一薄层聚合物膜或树脂胶膜，其中聚合物或树脂可在复合材料固化温度进一步交联或固化，室温下粘度大于10000Pa.s，所述聚合物膜或树脂胶膜厚度为50～1000μm，两个表面均具有高低起伏的微结构，最大起伏高度大于5μm，经复合材料固化条件处理后的聚合物膜或树脂胶膜在室温下为橡胶态，DMA测试的阻尼因子，即tanδ0.3。

具体地，所述的聚合物为线性未交联的橡胶，所述的树脂为未固化交联的高分子量线性环氧树脂。

具体地，所述的阻尼插层内部含有纤维层，纤维层总厚度小于等于插层厚度，纤维层孔隙率高于90％。

具体地，所述纤维层材质为室温下处于橡胶态的聚氨酯，其形态包括泡沫、无纺布中的任意一种。

具体地，所述的微结构包括天然结构和人工结构，以及相应的反相结构，两个表面的微结构为相同或不同。

具体地，所述的微结构为具有内凹型点状分布的结构，包括具有内凹柱体的反相柱状体结构和反相荷叶乳突结构中的任意一种。

本发明还提供一种表面有微结构的阻尼插层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚合物或树脂制备成薄层聚合物膜或树脂胶膜，控制聚合物或树脂用量，使膜厚度为50～1000μm，并且厚度均匀；

(2)将两个具有表面微结构的模板分别盖在膜的两个表面，使各部分紧密贴合，封装入真空袋压装置内；

(3)抽真空，保持真空度为0.02～0.1MPa，加热到聚合物或树脂的可变形温度，保持1min以上；

(4)冷却至室温后，去除真空袋，揭下模板，得到阻尼插层。

具体地，上述步骤(3)中，还包括在热压罐中处理步骤，其中热压罐中的最大压力不超过0.5MPa。

本发明还提供一种由阻尼插层制备得到的连续纤维增强复合材料制件，所述复合材料制件内部包含1～3个阻尼插层，分布于不同的层间。