复合材料的制作方法【专利说明】复合材料[0001]本发明涉及纤维增强的复合材料，其显示声音或振动阻尼性，特别地但不仅仅用于自动带铺叠或自动纤维设置系统，以及前述材料的制造。【
背景技术：
】[0002]由于其相比于金属的低重量和高强度，纤维增强复合材料特别是碳纤维增强的环氧树脂用于航空航天应用。因而，趋势是应用增长，逐步代替传统的金属结构。结果，正在由复合材料制备非常大面积的飞行器。结果，对于这些结构的制造来说，铺设复合材料所需的劳动正日益耗资耗时。由此，结构层倾向于通过所谓的自动带铺叠装置以自动方式进行铺设。通常的ATL机器要求这样的材料卷，其可以是预浸渍有树脂的纤维层，加载在线轴上，通过辊系统进料至ATL头部。通常，路径包括切割阶段和任选的加热阶段。切割阶段确保材料的尺寸精确是所需的，因为任何偏差可能导致不可接受的最终产品。在ATL的头部，通常存在两种施用方法，即ATL头部的〃蹄铁（shoe)〃或〃压实辑（compactionroller)〃。蹄铁和压实辊方法将压力施加至复合材料的上表面，以降低铺叠体的孔隙率。蹄铁通常是平坦表面，横跨其压实复合材料的表面按压在复合材料上，而辊通过滚压横跨复合材料表面向复合材料施加压实力。不管采用哪种方法，材料与表面接触，向隔离纸的最外背衬片材施加压力。在压力下，粘性最下层表面粘附，自动除去背衬片材。在ATL工艺中，预浸料及其背衬层暴露于非常高的张力，为0.15-lN/mm产品宽度。自动纤维铺设或AFP使用与ATL类似的原理进行操作，但是具有显著较窄的带宽度。在铺叠工序之后，通过暴露于升高的温度和任选地暴露于升高的压力，使布置固化，制备固化的复合材料。[0003]为了降低噪声和振动，阻尼层和其他设施如受限阻尼板层可以添加至飞行器内部。这导致材料成本显著增加，劳动以及飞行器上的额外重量；这些可能是尤其显著的，因为需要大体积来提供合适的噪声衰减。复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质，因此需要增加复合材料的噪声阻尼性。本发明目的是向复合材料铺叠体中引入受限阻尼层，从而节省CLD板的重量和成分。【
发明内容】[0004]根据本发明，提供所附权利要求中任一项限定的复合材料和制备该复合材料的方法。[0005]在一种实施方式中，提供制备阻尼复合材料的方法，所述阻尼复合材料包括：[0006]结构层，其包括纤维和结构树脂材料；[0007]阻尼材料；[0008]粘接材料；和[0009]表面层；[0010]所述方法包括以下步骤：[0011]a)将粘接材料与阻尼材料的第一面组合；[0012]b)将所述粘接材料和所述阻尼材料的第一面同所述结构层组合；[0013]c)将表面层与所述阻尼材料的第二面组合。[0014]嵌设于航空器的主体部分皮层之中的粘弹性阻尼材料通常遭遇低至_50°C的温度。因此，在应用温度将实现所需阻尼性能的材料通常在室温是高度可变形的，因而不适应于ATL铺叠中使用的高张力。此外，在现有材料的制备中采用的制备方法也涉及高张力和压力，也再次不适合于阻尼材料。因此，需要克服这些限制，提供ATL适合的粘弹性阻尼材料及其制备方法。[0015]阻尼材料在室温是高度弹性的，当处理时易于变形。当将阻尼材料或阻尼层使用常规方法如通过加固辊而施用至结构层时，辊对阻尼材料施加力，使其显著变形。一旦阻尼材料通过加固辊，并与结构层粘附，阻尼材料将松弛为其初始形状，导致结构层不可接受的变形。在本发明中，在阻尼材料和结构层之间使用粘接材料提高它们之间的粘合性。这降低将阻尼材料施用至结构层所需的力，进而降低阻尼材料中的张力，由此消除结构层的任何不期望变形。需要以足够粘合性施用阻尼材料，使得阻尼材料在通过ATL沉积期间保持完整性，这可以通过提高层间粘合性来实现，其中提高层间粘合性通过使用粘接材料来实现。[0016]在一种实施方式中，提供阻尼复合材料，其包含阻尼材料、粘接材料和结构层，所述结构层包含纤维和结构树脂材料。[0017]在一种实施方式中，提供包含阻尼材料的阻尼复合材料，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与包含纤维和结构树脂材料的结构层接触。[0018]在一种实施方式中，所述粘接材料可以包含树脂层，所述树脂的组成可以与结构层中的树脂相同或基本相同，或者可以选自适合于用作结构树脂的任何树脂。优选地，粘接材料是热固性树脂。优选地，粘接材料以树脂膜施用，其单位面积重量为lg/m2至50g/m2，更优选为4-30g/m2,更优选为6-20g/m2或者更加优选为6-10g/m2。[0019]优选地，粘接材料树脂包括热固性树脂。热固性树脂可以选自本领域通常已知用于复合材料制造的那些树脂，例如以下树脂：酚醛树脂，脲醛树脂，1，3,5-三嗪-2,4,6-三胺（三聚氰胺）树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、苯并《悉嗪树脂、聚酯、不饱和聚酯、氰酸酯树脂或它们的混合物。特别优选的是环氧树脂，例如单官能环氧树脂，双官能环氧树脂，三官能环氧树脂或四官能环氧树脂。优选的双官能环氧树脂包括双酚F的二缩水甘油基醚（例如AralditeGY281)，双酚A的二缩水甘油基醚，二缩水甘油基二羟基萘以及它们的混合物。非常优选的环氧树脂为三官能环氧树脂，其在其主链具有至少一个间位取代的苯环，例如AralditeMY0600。优选的四官能环氧树脂是四缩水甘油基二氣基^苯基甲烧（例如AralditeMY721)。二官能环氧树脂和二官能环氧树脂的共混物也是特别优选的。热固性树脂也可以包含一种或多种固化剂。合适的固化剂包括酐，特别是多羧酸酐；胺，特别是芳族胺例如1，3-二氨基苯，4,4'-二氨基二苯基甲烷；特别是砜，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)，和酚醛树脂。优选的固化剂为氨基砜，特别是4,4'DDS和3,3'DDS。[0020]粘接材料树脂可以施用至阻尼材料，然后与结构层接触。通过提供另外限制，这有利地降低阻尼材料在其通过加固辊时的变形。[0021]在备选的实施方式中，粘接材料树脂可以施用至结构层，然后与结构层接触。粘接材料树脂的施用将提高复合材料的树脂含量，因而优选相应地降低结构树脂的量。[0022]在一种实施方式中，粘接材料可以含有改善树脂材料性质的添加剂。这些添加剂可以包括流动控制添加剂，UV吸收剂，填料例如硅石、滑石、云母、石墨，导电粒子例如碳、石墨或金属粒子，或者单丝，颜料，阻燃剂，增韧剂例如核壳橡胶和加工助剂。具体地，可以选择提高阻尼材料和结构层之间的粘合性的添加剂。[0023]在一种实施方式中，粘接材料可以包括与结构树脂相同的树脂。结构层可以使用足量结构树脂在粘接表面上形成，以包含粘接材料和实现阻尼层和结构层之间的适宜粘合性，提供辊力的必要降低。当阻尼材料可以与结构层粘附，而不使得结构纤维可见变形，以及阻尼材料在ATL铺叠过程中不可见地分开时，认为是适宜粘合性。[0024]在一种实施方式中，选择粘接材料的厚度，以防止阻尼材料在施用至结构层期间的变形。粘接材料优选以层施用至阻尼材料或结构层之一。粘接材料的层具有足够的厚度，以在组装的阻尼复合材料中的结构层和阻尼材料之间实现所需粘合性。优选地，粘接材料以0.05mm至Imm(或者优选0.Imm至0.5mm)的厚度施用。[0025]在优选的实施方式中，粘接材料提供0.1-0.2的粘合性，根据以下描述的Dubois测试测量，另外地，结构层和阻尼材料之间的粘合性在固化之前为〇.1至〇.45。[0026]相对于材料的粘合性可以根据"Experimentalanalysisofprepregtack'Duboisetal.(LaMI)UBP/IFMA，5March2009中公开的方法测量。不过，测量粘性的优选方式如下。[0027]材料的粘性使用TextureAnalyser测试方法进行测量。该方法要求测量为15mmX15mm的材料试样牢固固定至TA.XTPlusTextureAnalyser粘性测量装置（StableMicroSystems,UK提供）的测试台。该TextureAnalyser包括6mm直径的圆柱形不锈钢探针，将探针以ION的力按压至材料表面中，持续30秒。然后，以0.5mm/s的速率将探针垂直拔出至IOmm的距离。与探针连接的测压元件（loadcell)记录粘合性的峰值力。TextureAnalyser测试方法在恒温23°C的环境进行，确保探针和试样也处于该温度。[0028]在一种实施方式中，阻尼复合材料通过单个ATL单元同时组装和沉积。将结构层首先通过在ATL单元的头部的辊沉积至模具表面。然后，使用集成至相同ATL头部的另一辊立即将阻尼材料沉积至结构层。该实施方式的阻尼材料包括粘接材料，以促进结构层和表面层之间的粘合性以用于表面粘性。移除粘接材料的背衬，然后沉积至结构层，优选在沉积之后移除表面层背衬，以使阻尼材料免受来自ATL辊的张力。任选地，阻尼材料和当前第1页1 2 3 4