三維間隔連體織物夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、夾層結(jié)構(gòu)阻尼復(fù)合材料以粘彈性材料作為阻尼層、以纖維增強(qiáng)樹(shù)脂復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)層，具有阻尼與承載雙重功能。其對(duì)于抑制有害振動(dòng)、提高機(jī)械設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、降低或消除噪聲污染，改善人們的生活和生產(chǎn)環(huán)境意義重大。
　　為了實(shí)現(xiàn)阻尼-結(jié)構(gòu)一體化，本論文采用了三維間隔連體織物來(lái)制備夾層結(jié)構(gòu)。由于三維間隔連體織物面層之間連續(xù)纖維芯柱的存在，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)夾層結(jié)構(gòu)中常見(jiàn)的面/芯剝離現(xiàn)象，使復(fù)合材料的力學(xué)性能特別是Z方向力學(xué)性能得到了明顯提高。本文圍繞高

2、阻尼芯材的研制、夾層結(jié)構(gòu)的制備以及夾層結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)展開(kāi)了研究。
　　首先制備了一系列具有不同阻尼性能的阻尼材料，討論了影響其阻尼性能的因素。在脂環(huán)族環(huán)氧CER-170與雙酚A型環(huán)氧CYD-128共混的芯材體系中，以D400為固化劑，通過(guò)調(diào)節(jié)組分配比，當(dāng)CER-170:CYD-128=2:8時(shí)，材料的阻尼性能最佳，損耗因子tanδmax達(dá)到0.96，tanδ25℃達(dá)到0.91，且體系的有效阻尼溫域處于室溫附近。在呋喃樹(shù)脂（FU）與

3、環(huán)氧樹(shù)脂（EP）共混的芯材體系中，當(dāng)FU:EP=3:7時(shí)，材料的阻尼性能最佳，損耗因子tanδmax達(dá)到0.93，且成型工藝性最好。在此基礎(chǔ)上，加入中空玻璃微珠（HGB），形成HGB/(3FU-7EP)體系，隨著玻璃微珠含量的增加，HGB/(3FU-7EP)體系的材料的損耗因子tanδ25℃先增大后減小，當(dāng)加入HGB為4wt.％時(shí)，芯材tanδ25℃值最大。
　　以阻尼材料為芯材，制備了一系列三維間隔連體織物夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。以整

4、體編織而成的三維間隔連體織物為增強(qiáng)體，首先制備出呈中空結(jié)構(gòu)的三維間隔連體織物夾層結(jié)構(gòu)，然后將阻尼芯材預(yù)混料填充在空芯結(jié)構(gòu)中，固化后形成芯材，成為阻尼-結(jié)構(gòu)一體化的夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。采用INV阻尼計(jì)法表征了夾層結(jié)構(gòu)的損耗因子和阻尼比，同時(shí)考察了夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。討論了三維夾層結(jié)構(gòu)、芯材種類(lèi)、芯材中HGB含量以及芯材厚度等因素對(duì)三維間隔連體織物夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料性能的影響。三維間隔連體織物夾層結(jié)構(gòu)的阻尼性能比傳統(tǒng)膠連接夾層結(jié)構(gòu)的阻尼性能略差

5、，但彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性明顯提高。提高芯材的材料損耗因子能明顯提高夾層結(jié)構(gòu)的阻尼性能，當(dāng)芯材組成為CER-170：CYD-128=2:8時(shí)，夾層結(jié)構(gòu)的阻尼性能最佳，結(jié)構(gòu)損耗因子η達(dá)到0.201，阻尼比D為10.165％。隨著芯材中HGB含量的增加，夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)損耗因子η、阻尼比D先提高后降低，HGB加入量為4wt.％時(shí)，阻尼性能最佳，結(jié)構(gòu)損耗因子η達(dá)到0.138，阻尼比D為6.900％。隨著芯材厚度的增加，夾層結(jié)構(gòu)的阻尼性能明顯