点阵金属‑丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构及其制备方法与流程

本发明属于超轻多孔金属材料技术领域，具体涉及一种点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构及其制备方法。

背景技术：

超轻多孔金属材料是近些年来随着材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料。其芯体具有高孔隙率，其微结构按规则程度可分为无序和有序两大类，前者包括闭孔泡沫铝材料，而后者包括二维点阵结构材料(如波纹结构)与三维桁架结构材料(如金字塔结构、四面体结构)。

目前，点阵金属夹层板由于其自身结构阻尼系数较小，需要通过复合结构改善其减振降噪性能，现有一种结构方式是在芯体中灌封阻尼树脂材料，但是会引起整体结构质量较大增加，对于重量控制严格的场合需要寻找新的复合结构方式进一步实现减重要求。常规水性阻尼涂料不仅具有防腐性能，而且具有较高损耗因子，最大值可达到1，其相对于普通金属的损耗因子高出了几个量级。通过在芯体内表面涂敷丙烯酸树脂基阻尼涂层，形成复合结构，可以实现轻量化、高强度高刚度、减振降噪多功能一体化设计需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种结合点阵夹层结构和丙烯酸树脂基阻尼材料各自优势，通过复合的方式实现各自的功能优势集成，实现多种功能融合于一身的点阵金属-树脂基阻尼涂层复合材料及其制备方法。

本发明采用以下技术方案：

一种点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构制备方法，包括以下步骤：

s1、采用模压或者折叠技术制备有序多孔结构的点阵芯体，然后将面板和点阵芯体采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊、激光焊或环氧胶胶接技术将所述面板和所述点阵芯体连接制成阵金属夹层板；

s2、在步骤s1所述面板的外侧粘贴一层聚乙烯保护膜；

s3、在室温环境下，将浓稠状a组份预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份按重量比a：b＝3～5:1加入到所述a组份中用搅拌机充分搅拌均匀备用；

s4、将步骤s1～s2制备的所述点阵结构金属夹层板浸入步骤s3调配好的溶液中，浸渍5～60秒，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，在50℃～60℃烘箱内静置10～20分钟；

s5、步骤s4重复2～6次形成不同厚度的所述阻尼层3，再在50℃～60℃烘箱内静置2～5h或者室温静置12～24小时，去除聚乙烯保护薄膜，得到点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

进一步的，步骤s1中，所述点阵芯体包括金字塔结构和波纹结构。

进一步的，步骤s1中，所述金属夹层板的材质包括碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金、钛合金或镍合金。

进一步的，碳钢材质的所述金属夹层板，需在所述面板的内侧和点阵芯体的表面喷涂一层厚度0.1～0.2mm的环氧类防锈底漆。

进一步的，所述点阵芯体的相对密度为0.01～0.15。

进一步的，步骤s3中，所述a组份为水性丙烯酸树脂阻尼材料，所述b组份为钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙材料。

进一步的，所述b组份的平均粒径为40～70微米。

进一步的，步骤s4中，将所述点阵结构金属夹层板匀速提拉，使溶液均匀地流挂在所述面板内侧和点阵芯体的表面。

进一步的，最终形成的所述阻尼层的厚度为0.2～2mm。

一种点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构，该复合结构由点阵芯体和面板制成的点阵金属夹层板组成，所述面板内侧和所述点阵芯体上均匀涂覆有一层阻尼层。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明首先采用模压或者折叠技术制备有序多孔结构的点阵芯体，然后将面板和点阵芯体采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊、激光焊或环氧胶胶接技术将所述面板1和所述点阵芯体2连接制成阵金属夹层板，然后在面板的外侧粘贴一层聚乙烯保护膜；在室温环境下，将浓稠状a组份预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份按重量比a：b＝3～5:1加入到所述a组份中用搅拌机充分搅拌均匀备用；再将点阵结构金属夹层板浸入调配好的溶液中，浸渍5～60秒，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，在50℃～60℃烘箱内静置10～20分钟；重复2～6次形成不同厚度的所述阻尼层，再在50℃～60℃烘箱内静置2～5h或者室温静置12～24小时，去除聚乙烯保护薄膜，得到点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构，将丙烯酸树脂阻尼涂料均匀涂敷到点阵金属夹层结构(波纹结构和金字塔结构)内表面获得金属点阵-丙烯酸树脂基阻尼材料，实现多功能的复合，获得综合性能更加优异的结构功能一体化材料，适合于在交通运输、建筑、航天航空等工程领域应用。

进一步的，点阵夹芯结构(金字塔结构和波纹结构)是一种力学性能优异的多孔结构，这种结构形式类似于现有的空间网架，具有超轻、比刚度高、比强度大、可控的优化设计能力以及隔热、吸能等多功能性。

进一步的，碳钢材质易发生锈蚀，金属夹层板表面喷涂环氧类防锈底漆可以很好地抑制碳钢材质发生锈蚀，使阻尼涂层与金属有较好的粘接力，防止阻尼涂层脱落。

进一步的，本发明利用点阵金属优异的力学性能以及丙烯酸树脂基阻尼材料的减振降噪的各自优势，结构在振动环境下，由于丙烯酸树脂基阻尼材料优良的粘弹性特性,阻尼材料在外力作用下产生一定形变，但其形变滞后于应力，由于这种滞后现象，使得高聚物的拉伸回缩循环变化需克服链段间摩擦阻力，通过分子链段运动产生的内摩擦将大量外场作用如机械振动、声振动产生的能量转化为热能耗散从而达到减振降噪的目，获得的复合结构不仅具有较高阻尼性能(损耗因子0.2～0.3)，而且结构进一步轻量化，提高了结构的质量效率(相对于环氧树脂填充金属点阵复合结构)。

综上所述，本发明实现了点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合材料的制备，不仅增加材料结构阻尼系数，显著改善减振降噪性能，实现轻量化、减振降噪等多功能设计要求，而且施工方便、成本低和环境友好。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明金字塔金属点阵-丙烯酸树脂基阻尼材料复合夹心板示意图；

图2为本发明波纹金属点阵-丙烯酸树脂基阻尼材料复合夹心板示意图。

其中：1.面板；2.点阵芯体；3.阻尼层。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构及其制备方法，将丙烯酸树脂阻尼涂料均匀涂敷到点阵金属夹层结构(波纹结构和金字塔结构)内表面获得轻质隔振材料，实现了点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合材料的制备，不仅增加材料结构阻尼系数，显著改善减振降噪性能，实现轻量化、减振降噪等多功能设计要求，而且施工方便、成本低和环境友好。适合于在交通运输、建筑、航天航空等工程领域应用。

请参阅图1和图2所示，本发明一种点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构，该复合结构由点阵芯体2和面板1制成的点阵金属夹层板组成，所述面板1内侧和所述点阵芯体2上均匀涂覆有一层阻尼层3。

本发明一种点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构的制备方法，包括以下步骤：

s1、制备点阵芯体2，然后将面板1和点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，将所述面板1和所述点阵芯体2连接制成金字塔结构或波纹结构的点阵金属夹层板；

所述点阵芯体2为有序多孔结构，包括金字塔结构、波纹结构，相对密度为0.01～0.15；

采用模压或者折叠技术将冲孔菱形网、平整过的拉伸网或金属板制成所述金字塔结构和波纹结构；

菱形网的材质为碳钢、不锈钢、纯铝、铝合金、钛合金或镍合金；

拉伸网的材质为钢板网、铝板网、钛板网或镍板网；

面板材质为碳钢钢板、不锈钢板、铝合金板、钛合金板或镍合金板；

所述面板1和点阵芯体2采用钎焊、激光焊或环氧胶胶接技术连接；

s2、在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜；

对于碳钢材质需要先用高压喷枪在所述面板1内侧和点阵芯体2的表面喷涂一层厚度0.1～0.2mm的环氧类防锈底漆(本方法所涉及的其它金属材料无需防锈底漆)；

s3、在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙，平均粒径40～70微米)按a：b＝3～5:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀；

通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

s4、将步骤s1～s2制备的点阵结构金属夹层板浸入步骤s3调配好的溶液中，浸渍5～60秒，将点阵结构金属夹层板匀速提拉，溶液均匀地流挂在所述面板1内侧和点阵芯体2的表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，在50～60℃烘箱内静置10～20分钟，

将上述过程重复2～6次形成不同厚度的阻尼膜3，再在50～60℃烘箱内静置2～5h或者室温静置12～24小时，去除聚乙烯保护薄膜，得到点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。最终形成的阻尼层3厚度为0.2～2mm。

阻尼材料为水性丙烯酸树脂基阻尼材料或其他高分子型阻尼材料；

实施例1

l)首先，将碳钢钢板冲孔菱形网采用模压、折叠技术形成金字塔结构芯体2，然后将碳钢材质的面板1和金字塔结构的点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊连接技术将面板1与金字塔结构点阵芯体2连接制成金字塔结构点阵金属夹层板；

2)其次，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，对于碳钢件需要先用高压喷枪在面板1内侧和点阵芯体2表面先喷涂一层厚度0.2mm的环氧类防锈底漆；

3)然后，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝3:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀，通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

4)最后，将整个点阵结构金属夹层板浸入上述步骤3调配好的溶液中,浸渍30秒，将点阵结构金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，60℃烘箱内静置15分钟；

将上述过程重复6次形成不同厚度的阻尼膜3，60℃烘箱内静置5小时。去除聚乙烯保护薄膜，得到点阵金属-树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图1，其中金字塔点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为1mm。

实施例2

l)首先，将平整过的拉伸钢板网采用模压、折叠技术形成金字塔结构芯体2，然后将不锈钢材质的面板1和金字塔结构点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊连接技术将面板1与金字塔结构点阵芯体2连接制成金字塔结构点阵金属夹层板；

2)其次，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝4:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

3)最后，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，将整个点阵结构金属夹层板浸入步骤2调配好的溶液中,浸渍30秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，60℃烘箱内静置15分钟；

将上述过程重复4次形成不同厚度的阻尼膜3，60℃烘箱内静置5小时。去除聚乙烯保护薄膜，得到金字塔点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图1，其中金字塔点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为1.2mm。

实施例3

l)首先，将平整过的将铝合金冲孔菱形网采用模压、折叠技术形成金字塔结构的点阵芯体2，然后将铝合金材质的面板1和金字塔结构的点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用环氧胶胶接连接技术将面板1与金字塔结构的点阵芯体2连接制成金字塔结构点阵金属夹层板；

2)其次，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝4:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

3)最后，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，将整个点阵结构金属夹层板浸入步骤2调配好的溶液中,浸渍30秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，50℃烘箱内静置15分钟；

将上述过程重复3次形成不同厚度的阻尼膜3，50℃烘箱内静置4小时。去除聚乙烯保护薄膜，得到金字塔点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图1，其中金字塔点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为0.9mm。

实施例4

l)首先，将平整过的钛板拉伸网采用模压、折叠技术形成金字塔结构点阵芯体2，然后将钛板面板1和金字塔结构点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊连接技术将面板1与金字塔结构点阵芯体2连接制成金字塔结构点阵金属夹层板；

2)其次，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝5:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

3)最后，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，将整个点阵结构金属夹层板浸入步骤2调配好的溶液中,浸渍30秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，50℃烘箱内静置10分钟；

将上述过程重复2次形成不同厚度的阻尼膜3，室温静置24小时，去除聚乙烯保护薄膜，得到金字塔点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图1，其中金字塔点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为0.5mm。

实施例5

l)首先，将平整过的将碳钢钢板采用模压、折叠技术形成波纹结构点阵芯体2，然后将面板1与波纹结构点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用激光焊连接技术将面板1与波纹结构点阵芯体2连接制成波纹结构点阵金属夹层板；

2)其次，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，对于碳钢件需要先用高压喷枪在面板1内侧和点阵芯体2表面先喷涂一层厚度0.1mm的环氧类防锈底漆；

3)然后，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝3:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

4)最后，将整个点阵结构金属夹层板浸入上述3调配好的溶液中,浸渍40秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，60℃烘箱内静置20分钟；

将上述过程重复6次形成不同厚度的阻尼膜3，60℃烘箱内静置5小时。去除聚乙烯保护薄膜,得到波纹点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图2，其中波纹点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为1.5mm。

实施例6

l)首先将平整过的铝合金板采用模压、折叠技术形成波纹结构点阵芯体2，然后将面板1与波纹结构点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用环氧胶胶接连接技术将面板1与波纹结构点阵芯体2连接制成波纹结构点阵金属夹层板；

2)其次，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝3:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

3)最后，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，将整个点阵结构金属夹层板浸入步骤2调配好的溶液中,浸渍40秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，60℃烘箱内静置20分钟；

将上述过程重复4次形成不同厚度的阻尼膜3，60℃烘箱内静置5小时。去除聚乙烯保护薄膜，得到波纹点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。参见图2。其中波纹点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为1mm。

实施例7

l)首先将平整过的钛合金板采用模压、折叠技术形成波纹结构点阵芯体2，然后将钛合金材质的面板1与波纹结构的点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊连接技术将面板1与波纹结构点阵芯体2连接制成波纹结构点阵金属夹层板；

2)其次，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝4:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

3)最后，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，将整个点阵结构金属夹层板浸入步骤2调配好的溶液中,浸渍40秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，50℃烘箱内静置10分钟；

将上述过程重复3次形成不同厚度的阻尼膜3，50℃烘箱内静置5小时。去除聚乙烯保护薄膜，得到波纹点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图2，其中波纹点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为0.5mm。

实施例8

l)首先，将平整过的镍合金板采用模压、折叠技术形成波纹结构点阵芯体2，然后将镍合金材质面板1与波纹结构的点阵芯体2采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用激光焊连接技术将面板1与波纹结构点阵芯体2连接制成波纹结构点阵金属夹层板；

2)其次，在室温环境下，将浓稠状a组份(水性丙烯酸树脂阻尼材料)预先搅拌均匀，将交联剂/阻尼填料b组份(钛白粉、硅藻土、氧化铝和碳酸钙,平均粒径40～70微米)按a:b＝5:1(重量比)加入到a组份中用搅拌机充分搅拌均匀。通过去添加离子水调配溶液的浓度，并用真空脱泡机去除混合液中的气泡；

3)最后，在面板1外侧粘贴一层聚乙烯保护膜，将整个点阵结构金属夹层板浸入步骤2调配好的溶液中,浸渍40秒，将金属夹层板匀速地提拉，溶液均匀地流挂在面板1内侧和点阵芯体2表面，形成均匀涂覆的薄膜阻尼层，50℃烘箱内静置10分钟；

将上述过程重复两次形成不同厚度的阻尼膜3，室温静置24小时。去除聚乙烯保护薄膜，得到波纹点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合结构。

参见图2，其中波纹点阵芯体的相对密度为0.01～0.15，阻尼层3厚度为0.2mm。

本发明将丙烯酸树脂阻尼涂料均匀涂敷到点阵金属夹层结构(波纹结构和金字塔结构)内表面获得轻质隔振材料，实现了点阵金属-丙烯酸树脂基阻尼涂层复合材料的制备，不仅增加材料结构阻尼系数，显著改善减振降噪性能，实现轻量化、减振降噪等多功能设计要求，而且施工方便、成本低和环境友好。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。