三維間隔連體織物夾層結構復合材料的制備與性能研究.pdf

1、夾層結構阻尼復合材料以粘彈性材料作為阻尼層、以纖維增強樹脂復合材料作為結構層，具有阻尼與承載雙重功能。其對于抑制有害振動、提高機械設備運行穩(wěn)定性、降低或消除噪聲污染，改善人們的生活和生產環(huán)境意義重大。
　　為了實現(xiàn)阻尼-結構一體化，本論文采用了三維間隔連體織物來制備夾層結構。由于三維間隔連體織物面層之間連續(xù)纖維芯柱的存在，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)夾層結構中常見的面/芯剝離現(xiàn)象，使復合材料的力學性能特別是Z方向力學性能得到了明顯提高。本文圍繞高

2、阻尼芯材的研制、夾層結構的制備以及夾層結構的優(yōu)化設計展開了研究。
　　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，通過調節(jié)組分配比，當CER-170:CYD-128=2:8時，材料的阻尼性能最佳，損耗因子tanδmax達到0.96，tanδ25℃達到0.91，且體系的有效阻尼溫域處于室溫附近。在呋喃樹脂（FU）與

3、環(huán)氧樹脂（EP）共混的芯材體系中，當FU:EP=3:7時，材料的阻尼性能最佳，損耗因子tanδmax達到0.93，且成型工藝性最好。在此基礎上，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，當加入HGB為4wt.％時，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構復合材料。以整

4、體編織而成的三維間隔連體織物為增強體，首先制備出呈中空結構的三維間隔連體織物夾層結構，然后將阻尼芯材預混料填充在空芯結構中，固化后形成芯材，成為阻尼-結構一體化的夾層結構復合材料。采用INV阻尼計法表征了夾層結構的損耗因子和阻尼比，同時考察了夾層結構的力學性能。討論了三維夾層結構、芯材種類、芯材中HGB含量以及芯材厚度等因素對三維間隔連體織物夾層結構復合材料性能的影響。三維間隔連體織物夾層結構的阻尼性能比傳統(tǒng)膠連接夾層結構的阻尼性能略差

5、，但彎曲強度、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構的阻尼性能，當芯材組成為CER-170：CYD-128=2:8時，夾層結構的阻尼性能最佳，結構損耗因子η達到0.201，阻尼比D為10.165％。隨著芯材中HGB含量的增加，夾層結構復合材料的結構損耗因子η、阻尼比D先提高后降低，HGB加入量為4wt.％時，阻尼性能最佳，結構損耗因子η達到0.138，阻尼比D為6.900％。隨著芯材厚度的增加，夾層結構的阻尼性能明顯