一種纖維增強複合材料及其製備方法與流程
2024-04-09 23:21:05 1
本發明公開了一種纖維增強複合材料及其製備方法，涉及功能複合材料製造技術，屬於材料學領域。
背景技術：
複合材料因具有比強度高、可設計性強等特點，廣泛應用於汽車、船舶、航空、航天等領域。遺憾的是，普遍使用的纖維樹脂複合材料的阻尼性能及防火性能較差，不能滿足汽車、船舶、航空、航天減震降噪、防火安全需求。因此，如何實現材料阻尼及防火性能提升已經成為汽車、船舶、航空、航天領域迫切需要解決的技術難題。
技術實現要素：
針對現有技術中的缺陷，為提升複合材料阻尼及防火性能，滿足汽車、船舶、航空、航天領域減震降噪、防火安全需求，本發明公開了一種纖維增強複合材料及其製備方法，技術方案如下：
一種纖維增強複合材料，所述複合材料由纖維樹脂層與阻尼層交替鋪放組成；所述纖維樹脂層為被樹脂浸潤的纖維材料，所述阻尼層為被樹脂浸潤的蜂窩材料。
一種纖維增強複合材料，其中，所述纖維樹脂層與阻尼層的層間還添加橡膠層、金屬層或橡膠/金屬層，各層間相互交替設置。
一種纖維增強複合材料製備方法，
步驟一：將纖維經樹脂浸潤製成纖維樹脂層；
步驟二：將蜂窩材料經樹脂浸潤製成阻尼層；
步驟三：將纖維樹脂層與阻尼層交替鋪放於模具型腔內；
步驟四：將模具型腔內的層結構經加溫、加壓和固化處理，製成層結構複合材料。
一種纖維增強複合材料製備方法，其中，步驟二中所述纖維樹脂層與阻尼層的層結構間添加橡膠層、金屬層或橡膠/金屬層，各層間相互交替設置。
與現有技術相比，本發明的有益效果在於：
1、本發明將纖維樹脂複合材料的比強度高、蜂窩與橡膠的阻尼特性強、金屬的防火、延展及可修復性好等優點相結合，具有較強的設計性；
2、本發明通過對纖維、樹脂、蜂窩、橡膠、金屬板的種類、鋪排方式、體積分數等參數的優選，製備出的纖維增強阻尼複合材料阻尼性能提升20-30％、防火係數提升30-50％、強度提高15-20％、延展性提高5-10％，且易修復，其可廣泛應用於火車、船舶、航空航天、汽車等領域。
附圖說明
圖1為不同層材料組成的纖維增強複合材料的結構示意圖，其中：
圖1a為纖維樹脂層、阻尼層組成的纖維增強複合材料結構示意圖；
圖1b為纖維樹脂層、阻尼層、橡膠層組成的纖維增強複合材料結構示意圖；
圖1c為纖維樹脂層、阻尼層、金屬層組成的纖維增強複合材料結構示意圖。
圖2為不同外層材料組成的纖維增強複合材料的結構示意圖，其中：
圖2a為纖維樹脂層為外層材料的纖維增強複合材料結構示意圖；
圖2b為金屬層為外層材料的纖維增強複合材料結構示意圖；
圖2c為橡膠層為外層材料的纖維增強複合材料結構示意圖。
圖3為採用連續纖維絲增強的纖維增強複合材料結構示意圖。
圖4為採用連續纖維織物增強的纖維增強複合材料結構示意圖。
圖中：
1.纖維樹脂層，2.阻尼層，3.金屬層，4.橡膠層，5.短纖維，6.連續纖維絲，7.連續纖維織物。
具體實施方式
為了進一步闡述本發明的技術方案，結合說明書附圖，本發明的具體實施方式如下：
如圖1a所示，本發明提供了一種纖維增強複合材料，所述纖維增強複合材料由纖維樹脂層1和阻尼層2交替鋪排組成；纖維樹脂層2是由被樹脂浸潤的纖維材料製成，阻尼層是由被樹脂浸潤的帶有孔隙的蜂窩材料製成，纖維樹脂層1和阻尼層2之間通過樹脂粘結。
在上述結構的基礎上，如圖1b所示，纖維增強複合材料內添加有橡膠層4，以增加纖維增強複合材料的阻尼性能，且纖維樹脂層1、阻尼層2和橡膠層4交替鋪排，各層結構之間通過樹脂粘結。
為了進一步提高纖維增強複合材料的強度，在複合材料內還添加有防火功能的金屬層3，如圖1c所示，且纖維樹脂層1、阻尼層2和金屬層3交替鋪排，各層結構之間通過樹脂粘結。
如上所述，本發明提供的纖維增強複合材料，在纖維樹脂層1和阻尼層2的基礎上，可根據實際需要選擇添加橡膠層4和金屬層3中的一種或兩種，所添加的層結構材料均相互交替鋪排，鋪排順序可根據實際需要進行選擇，各層結構之間通過樹脂粘結。
此外，如圖2a、2b和2c所示，本發明提供的纖維增強複合材料的外層材料根據實際需要，可選用樹脂纖維層1、金屬層3、橡膠層4或阻尼層2。
如圖3和4所示，在所述纖維樹脂層1中，所採用的纖維材料為連續纖維絲6或連續纖維織物7；也可以採用短纖維5，如圖1a所示；此外，也可採用其它纖維材料。
結合上述一種纖維增強複合材料的結構，本發明還提供了一種纖維增強複合材料的製備方法，具體過程如下：
步驟一：製備纖維樹脂層1和阻尼層2；
製備纖維樹脂層1：將短纖維、連續纖維絲或連續纖維織物等纖維材料在樹脂中浸潤，製成纖維樹脂層1；
製備阻尼層2：將蜂窩材料在樹脂中浸潤，製成阻尼層2；
步驟二：將製備好的纖維樹脂層1和阻尼層2以層結構的形式交替鋪放於模具型腔內，纖維樹脂層1和阻尼層2之間通過樹脂粘接；
在此步驟中，根據實際需要添加橡膠層4和金屬層3中的一種或兩種。其中所述橡膠層4的材質可以為矽橡膠、丁基橡膠、丁腈橡膠等或其它；所述金屬層3為金屬板材經去雜處理後製成，金屬板材的材質可以為鋁合金、鈦合金、鋁鋰合金或鎂合金等或其它。
步驟三：將已交替鋪排好的層結構經熱壓製備得到纖維增強阻尼複合材料。