復合材料的制作方法【專利說明】復合材料[0001]本發明涉及纖維增強的復合材料，其顯示聲音或振動阻尼性，特別地但不僅僅用于自動帶鋪疊或自動纖維設置系統，以及前述材料的制造。【
背景技術：
】[0002]由于其相比于金屬的低重量和高強度，纖維增強復合材料特別是碳纖維增強的環氧樹脂用于航空航天應用。因而，趨勢是應用增長，逐步代替傳統的金屬結構。結果，正在由復合材料制備非常大面積的飛行器。結果，對于這些結構的制造來說，鋪設復合材料所需的勞動正日益耗資耗時。由此，結構層傾向于通過所謂的自動帶鋪疊裝置以自動方式進行鋪設。通常的ATL機器要求這樣的材料卷，其可以是預浸漬有樹脂的纖維層，加載在線軸上，通過輥系統進料至ATL頭部。通常，路徑包括切割階段和任選的加熱階段。切割階段確保材料的尺寸精確是所需的，因為任何偏差可能導致不可接受的最終產品。在ATL的頭部，通常存在兩種施用方法，即ATL頭部的〃蹄鐵（shoe)〃或〃壓實輯（compactionroller)〃。蹄鐵和壓實輥方法將壓力施加至復合材料的上表面，以降低鋪疊體的孔隙率。蹄鐵通常是平坦表面，橫跨其壓實復合材料的表面按壓在復合材料上，而輥通過滾壓橫跨復合材料表面向復合材料施加壓實力。不管采用哪種方法，材料與表面接觸，向隔離紙的最外背襯片材施加壓力。在壓力下，粘性最下層表面粘附，自動除去背襯片材。在ATL工藝中，預浸料及其背襯層暴露于非常高的張力，為0.15-lN/mm產品寬度。自動纖維鋪設或AFP使用與ATL類似的原理進行操作，但是具有顯著較窄的帶寬度。在鋪疊工序之后，通過暴露于升高的溫度和任選地暴露于升高的壓力，使布置固化，制備固化的復合材料。[0003]為了降低噪聲和振動，阻尼層和其他設施如受限阻尼板層可以添加至飛行器內部。這導致材料成本顯著增加，勞動以及飛行器上的額外重量；這些可能是尤其顯著的，因為需要大體積來提供合適的噪聲衰減。復合材料具有高的硬度和低重量，因而通常具有低的固有阻尼品質，因此需要增加復合材料的噪聲阻尼性。本發明目的是向復合材料鋪疊體中引入受限阻尼層，從而節省CLD板的重量和成分。【
發明內容】[0004]根據本發明，提供所附權利要求中任一項限定的復合材料和制備該復合材料的方法。[0005]在一種實施方式中，提供制備阻尼復合材料的方法，所述阻尼復合材料包括：[0006]結構層，其包括纖維和結構樹脂材料；[0007]阻尼材料；[0008]粘接材料；和[0009]表面層；[0010]所述方法包括以下步驟：[0011]a)將粘接材料與阻尼材料的第一面組合；[0012]b)將所述粘接材料和所述阻尼材料的第一面同所述結構層組合；[0013]c)將表面層與所述阻尼材料的第二面組合。[0014]嵌設于航空器的主體部分皮層之中的粘彈性阻尼材料通常遭遇低至_50°C的溫度。因此，在應用溫度將實現所需阻尼性能的材料通常在室溫是高度可變形的，因而不適應于ATL鋪疊中使用的高張力。此外，在現有材料的制備中采用的制備方法也涉及高張力和壓力，也再次不適合于阻尼材料。因此，需要克服這些限制，提供ATL適合的粘彈性阻尼材料及其制備方法。[0015]阻尼材料在室溫是高度彈性的，當處理時易于變形。當將阻尼材料或阻尼層使用常規方法如通過加固輥而施用至結構層時，輥對阻尼材料施加力，使其顯著變形。一旦阻尼材料通過加固輥，并與結構層粘附，阻尼材料將松弛為其初始形狀，導致結構層不可接受的變形。在本發明中，在阻尼材料和結構層之間使用粘接材料提高它們之間的粘合性。這降低將阻尼材料施用至結構層所需的力，進而降低阻尼材料中的張力，由此消除結構層的任何不期望變形。需要以足夠粘合性施用阻尼材料，使得阻尼材料在通過ATL沉積期間保持完整性，這可以通過提高層間粘合性來實現，其中提高層間粘合性通過使用粘接材料來實現。[0016]在一種實施方式中，提供阻尼復合材料，其包含阻尼材料、粘接材料和結構層，所述結構層包含纖維和結構樹脂材料。[0017]在一種實施方式中，提供包含阻尼材料的阻尼復合材料，其具有粘接材料和在所述阻尼材料的第一面和第二面上的粘接材料，其中在所述阻尼材料的第一面上的粘接材料與包含纖維和結構樹脂材料的結構層接觸。[0018]在一種實施方式中，所述粘接材料可以包含樹脂層，所述樹脂的組成可以與結構層中的樹脂相同或基本相同，或者可以選自適合于用作結構樹脂的任何樹脂。優選地，粘接材料是熱固性樹脂。優選地，粘接材料以樹脂膜施用，其單位面積重量為lg/m2至50g/m2，更優選為4-30g/m2,更優選為6-20g/m2或者更加優選為6-10g/m2。[0019]優選地，粘接材料樹脂包括熱固性樹脂。熱固性樹脂可以選自本領域通常已知用于復合材料制造的那些樹脂，例如以下樹脂：酚醛樹脂，脲醛樹脂，1，3,5-三嗪-2,4,6-三胺（三聚氰胺）樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、苯并《悉嗪樹脂、聚酯、不飽和聚酯、氰酸酯樹脂或它們的混合物。特別優選的是環氧樹脂，例如單官能環氧樹脂，雙官能環氧樹脂，三官能環氧樹脂或四官能環氧樹脂。優選的雙官能環氧樹脂包括雙酚F的二縮水甘油基醚（例如AralditeGY281)，雙酚A的二縮水甘油基醚，二縮水甘油基二羥基萘以及它們的混合物。非常優選的環氧樹脂為三官能環氧樹脂，其在其主鏈具有至少一個間位取代的苯環，例如AralditeMY0600。優選的四官能環氧樹脂是四縮水甘油基二氣基^苯基甲燒（例如AralditeMY721)。二官能環氧樹脂和二官能環氧樹脂的共混物也是特別優選的。熱固性樹脂也可以包含一種或多種固化劑。合適的固化劑包括酐，特別是多羧酸酐；胺，特別是芳族胺例如1，3-二氨基苯，4,4'-二氨基二苯基甲烷；特別是砜，例如4,4'-二氨基二苯基砜（4,4'DDS)和3,3'-二氨基二苯基砜（3,3'DDS)，和酚醛樹脂。優選的固化劑為氨基砜，特別是4,4'DDS和3,3'DDS。[0020]粘接材料樹脂可以施用至阻尼材料，然后與結構層接觸。通過提供另外限制，這有利地降低阻尼材料在其通過加固輥時的變形。[0021]在備選的實施方式中，粘接材料樹脂可以施用至結構層，然后與結構層接觸。粘接材料樹脂的施用將提高復合材料的樹脂含量，因而優選相應地降低結構樹脂的量。[0022]在一種實施方式中，粘接材料可以含有改善樹脂材料性質的添加劑。這些添加劑可以包括流動控制添加劑，UV吸收劑，填料例如硅石、滑石、云母、石墨，導電粒子例如碳、石墨或金屬粒子，或者單絲，顏料，阻燃劑，增韌劑例如核殼橡膠和加工助劑。具體地，可以選擇提高阻尼材料和結構層之間的粘合性的添加劑。[0023]在一種實施方式中，粘接材料可以包括與結構樹脂相同的樹脂。結構層可以使用足量結構樹脂在粘接表面上形成，以包含粘接材料和實現阻尼層和結構層之間的適宜粘合性，提供輥力的必要降低。當阻尼材料可以與結構層粘附，而不使得結構纖維可見變形，以及阻尼材料在ATL鋪疊過程中不可見地分開時，認為是適宜粘合性。[0024]在一種實施方式中，選擇粘接材料的厚度，以防止阻尼材料在施用至結構層期間的變形。粘接材料優選以層施用至阻尼材料或結構層之一。粘接材料的層具有足夠的厚度，以在組裝的阻尼復合材料中的結構層和阻尼材料之間實現所需粘合性。優選地，粘接材料以0.05mm至Imm(或者優選0.Imm至0.5mm)的厚度施用。[0025]在優選的實施方式中，粘接材料提供0.1-0.2的粘合性，根據以下描述的Dubois測試測量，另外地，結構層和阻尼材料之間的粘合性在固化之前為〇.1至〇.45。[0026]相對于材料的粘合性可以根據"Experimentalanalysisofprepregtack'Duboisetal.(LaMI)UBP/IFMA，5March2009中公開的方法測量。不過，測量粘性的優選方式如下。[0027]材料的粘性使用TextureAnalyser測試方法進行測量。該方法要求測量為15mmX15mm的材料試樣牢固固定至TA.XTPlusTextureAnalyser粘性測量裝置（StableMicroSystems,UK提供）的測試臺。該TextureAnalyser包括6mm直徑的圓柱形不銹鋼探針，將探針以ION的力按壓至材料表面中，持續30秒。然后，以0.5mm/s的速率將探針垂直拔出至IOmm的距離。與探針連接的測壓元件（loadcell)記錄粘合性的峰值力。TextureAnalyser測試方法在恒溫23°C的環境進行，確保探針和試樣也處于該溫度。[0028]在一種實施方式中，阻尼復合材料通過單個ATL單元同時組裝和沉積。將結構層首先通過在ATL單元的頭部的輥沉積至模具表面。然后，使用集成至相同ATL頭部的另一輥立即將阻尼材料沉積至結構層。該實施方式的阻尼材料包括粘接材料，以促進結構層和表面層之間的粘合性以用于表面粘性。移除粘接材料的背襯，然后沉積至結構層，優選在沉積之后移除表面層背襯，以使阻尼材料免受來自ATL輥的張力。任選地，阻尼材料和當前第1頁1 2 3 4