嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法和制备系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法和制备系统，1)制备带状复合材料预浸料和带状喷涂模板，喷涂模板上设置有设定镂空图案，喷涂模板的大小与复合材料预浸料的大小相适应；2)在传送辊作用下，复合材料预浸料与喷涂模板同步进给，喷涂模板压在复合材料预浸料的上方，经过喷涂区域喷涂阻尼胶材料，得到阻尼层，喷涂区域的宽度大于或等于复合材料预浸料待喷涂区域的宽度；3)复合材料预浸料与喷涂模板进行分离，分离后，复合材料预浸料上的阻尼材料扩散后的最终形状为预设形状；4)阻尼层经过干燥，即可。通过喷涂方法制备阻尼层，可以大大提高阻尼层的制备效率。
【专利说明】
嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法和制备系统
技术领域
[0001]本发明属于振动噪声控制领域，尤其是一种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法和制备系统，并且该方法是通过复杂图案模板高效、准确地制得具有复杂图案阻尼层嵌入的复合材料构件。
【背景技术】
[0002]由于复合材料层合结构在不同位置嵌入阻尼薄膜，会引起结构阻尼效果不同，有的位置嵌入阻尼薄膜，结构比较敏感，有的位置嵌入阻尼薄膜则反之，为了提高阻尼材料的利用效率，就将阻尼薄膜制成不同的图案。在结构比较敏感位置，阻尼薄膜是存在的，即有阻尼薄膜嵌入;在结构不敏感位置，阻尼薄膜是镂空的，即无阻尼薄膜嵌入。目前，嵌入式共固化复合材料的加工一般采用压片工艺、刷涂工艺和印刷工艺三种。其中压片工艺先将原胶料压制成部分硫化的粘弹性阻尼薄膜，通过人工裁剪法将阻尼薄膜制成带复杂图案的阻尼层，然后将带复杂图案的阻尼薄膜与复合材料预浸料按照铺层顺序进行铺设，最后在热压罐中将其共固化，制成有复杂图案阻尼层嵌入的共固化复合材料构件，但是用压片法得到的阻尼层的表面分子活性会降低，使得嵌入式共固化阻尼复合材料构件中的阻尼层和预浸料层之间结合性能变差;刷涂法得到阻尼层表面分子活性比压片法的阻尼层表面分子活性高，层间结合性好，但其生产效率较低，也只适用于制造简单图案的阻尼层，很难制造复杂图案的阻尼层结构；印刷法可以加工复杂图案阻尼层结构，但是生产一定厚度的阻尼层，需要经过多次滚印才能实现，其生产效率也比较低。因此，我们需要一种效率高、整体性能好、层间结合力高的嵌入式共固化阻尼复合材料的加工方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法，这种制备方法可以在很少增加整体结构质量的前提下增加结构阻尼层，且阻尼层和预浸料层间的结合性能较好，制造效率和精度高，复杂图案模板可重复使用，有机溶剂也可回收利用，也节约了成本。
[0004]本发明的第二个目的是提供一种利用上述方法制备得到的嵌入阻尼层的复合材料。
[0005]本发明的第三个目的是提供一种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备系统，该系统中设置了利用复杂图案模板喷涂阻尼材料的结构、对复杂图案模板进行回收利用的系统、对阻尼层进行干燥的系统以及对阻尼材料中的有机溶剂进行分离回收的系统。
[0006]本发明的第四个目的是提供上述制备方法的应用。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0008]—种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法，包括如下步骤:
[0009]I)制备带状复合材料预浸料和带状喷涂模板，喷涂模板上设置有设定镂空图案，喷涂模板的大小与复合材料预浸料的大小相适应；
[0010]2)在传送辊作用下，复合材料预浸料与喷涂模板同步进给，喷涂模板压在复合材料预浸料的上方，经过喷涂区域喷涂阻尼胶材料，得到阻尼层，喷涂区域的宽度大于或等于复合材料预浸料待喷涂区域的宽度；
[0011]3)复合材料预浸料与喷涂模板进行分离，分离后，复合材料预浸料上的阻尼材料扩散后的最终形状为预设形状；
[0012]4)阻尼层经过干燥，即可。
[0013]复杂图案模板与阻尼胶料溶液分离后，阻尼胶料溶液会向图案模板区域少量扩散，为了阻尼层的图案具有准确的精度，在复杂图案模板设计时要考虑到阻尼胶料溶液的扩散能力，设计模板结构尺寸时要根据扩散能力强弱加以补偿，以控制在阻尼胶料溶液扩散后得到的复杂图案阻尼层形状边界尺寸即为所要的加工形状尺寸。
[0014]优选的，所述复合材料预浸料缠绕在卷筒上。可以节约空间。
[0015]优选的，所述喷涂模板和复合材料预浸料上设置有定位结构，使喷涂模板与复合材料预浸料之间定位设置。定位后可防止喷涂模板与复合材料预浸料之间的相对滑动，避免了阻尼层的位置不准确的问题。
[0016]优选的，步骤I)中，喷涂模板的材料为疏阻尼胶的材料。喷涂模板的材料与阻尼胶之间不沾，可以减小喷涂模板与阻尼层之间的分离难度。
[0017]优选的，步骤2)中，喷涂的阻尼层的厚度小于喷涂模板的厚度。喷涂模板与复合材料预浸料进行分离时，可减小喷涂模板与阻尼层之间的粘连，避免对阻尼层产生较大的影响。
[0018]优选的，步骤2)中，喷涂模板与复合材料预浸料之间的压力为I?2大气压(可通过支承辊调整)，一旦调整好后该压力就不能变化。
[0019]优选的，步骤3)中，复合材料预浸料与喷涂模板分离后，对喷涂模板进行清洗，回收。
[0020]优选的，步骤3)中，复合材料预浸料与喷涂模板分离后，对阻尼层的厚度进行调整，使阻尼层不同位置处的厚度大体相等。
[0021]优选的，阻尼层制备过程中的环境温度为20±2.5°C。阻尼材料的扩散能力是由环境温度决定的，而且环境温度对阻尼材料溶液的粘度有一定影响，所以最好是在恒温车间中进行生产。
[0022]利用上述制备方法制备得到的嵌入阻尼层的复合材料。
[0023]—种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备系统，包括喷涂系统，喷涂系统包括复合材料预浸料、喷涂模板、传送装置、喷嘴组件和阻尼胶材料容器，喷涂模板上设置有设定形状的镂空图案，喷涂模板叠放在复合材料预浸料的上方，复合材料预浸料和喷涂模板在传送装置的作用下同步进给;喷嘴组件设置于喷涂模板的上方，且与阻尼胶材料容器连通，喷嘴组件的喷涂区域宽度大于或等于复合材料预浸料的待喷涂区域宽度。
[0024]优选的，所述制备系统还包括定位分离辊，定位分离辊设置于喷涂系统的出口端，且偏离复合材料预浸料的输送方向设置，喷涂模板在定位分离辊的作用下与复合材料预浸料分离。
[0025]进一步优选的，定位分离辊和喷涂系统出口端的连线与复合材料预浸料输送方向之间的夹角为10-80°，优选为30-50°。
[0026]优选的，所述喷涂模板的边缘均匀设置有若干个等距布置的凸台，复合材料预浸料的边缘处均匀设置有若干个通孔，凸台与通孔配合，实现喷涂模板与复合材料预浸料之间的定位。
[0027]优选的，所述喷嘴组件包括按“一”字排开的若干个喷嘴，喷嘴的排布方向与复合材料预浸料的输送方向大体垂直。
[0028]喷嘴按“一”字排开，喷涂过程中可以将阻尼胶材料喷涂均匀。
[0029]进一步优选的，所述喷嘴包括外壳和内部柱形结构，外壳和内部柱形结构构成环状液体通道，内部柱形结构的末端为锥形结构，外壳的末端为直径变小的缩口，锥形结构与缩口配合构成喷嘴的出口。
[0030]锥形结构起到液体导送的作用，锥形结构与缩口配合，可以将阻尼胶材料呈锥形喷涂，喷涂更均匀。
[0031]更进一步优选的，所述锥形结构与内部柱形结构的轴线的夹角的正切值等于相邻两个喷嘴轴线的距离与喷嘴的出口处的高度的比值。
[0032]再进一步优选的，所述内部柱形结构的上部分为中空，中空部分与阻尼胶材料溶液压力入口接管连通(一般为4?6大气压，一旦调整好后该压力就不能变化)，中空部分的壁上设置有若干个通孔。
[0033]内部柱形结构上的通孔将液体导入外壳与内部柱形结构之间的环形液体通道中。
[0034]优选的，所述喷涂模板具有一定的柔韧性，且为带状结构，喷涂模板的首尾相接，构成环状结构。
[0035]进一步优选的，所述制备系统还包括喷涂模板回收系统，喷涂模板回收系统包括依次设置的定位分离棍、清洗池、干燥装置和定位输送辊，清洗池和干燥装置中分别设置有第一导送辊和第二导送辊，定位分离辊设置于喷涂系统的出口端，定位输送辊设置于喷涂系统的入口端，所述喷涂模板依次套在定位分离棍、第一导送辊、第二导送辊和定位输送辊上。
[0036]更进一步优选的，所述干燥装置为湿式干燥器，湿式干燥器与定位输送辊之间设置有热吹风机。
[0037]再进一步优选的，所述湿式干燥器与有机溶剂回收容器连接。
[0038]优选的，所述制备系统还包括阻尼层干燥系统，阻尼层干燥系统设置于喷涂系统的出口端，用于对阻尼层进行干燥。
[0039]进一步优选的，所述阻尼层干燥系统包括依次排布的湿式烘干塔、干式烘干塔以及复合材料收集装置，所述湿式烘干塔靠近喷涂系统的出口端设置，湿式烘干塔和干式烘干塔内分别设置有第三导送辊和第四导送辊。
[0040]更进一步优选的，所述湿式烘干塔与有机溶剂回收容器连接。
[0041]复合材料预制件在喷涂上阻尼层后，进入阻尼层干燥系统进行干燥。
[0042]所述制备方法在制备嵌入式共固化复合材料中阻尼层的应用。
[0043]本发明的有益效果为:
[0044]1、在喷涂模板上设置有具有特定形状的镂空图案，喷涂在复合材料预浸料上的设定形状的阻尼层可以最大限度地提高阻尼层的利用率。通过喷涂方法制备阻尼层，一方面可以提高阻尼层的制备效率，另一方面克服了压片方法导致的阻尼层与复合材料预浸料之间的结合性能差的弊端，使阻尼层与复合材料预浸料之间的层间结合性好。而且，喷涂模板上的镂空图案可以加工成较为复杂的形状，可以制备形状更为复杂的阻尼层，进一步提高了单位面积的阻尼层的阻尼效果。
[0045]2、喷涂结束后，喷涂模板与复合材料预浸料分离，可以回收重复利用。
[0046]3、喷涂模板具有柔韧性，且设计为环状结构，可以不断使用、清洗、再使用，实现了喷涂模板的循环利用。
[0047]4、喷涂模板清洗系统和阻尼层干燥系统与喷涂系统配合使用，实现了阻尼层制备的连续化，大大提尚了制备效率。
【附图说明】
[0048]图1为嵌入式共固化复杂图案阻尼层的复合材料结构(这里用网格图案示意复杂图案)；
[0049]图2为带圆形定位孔的预浸料；
[0050]图3为喷涂模板(这里用网格图案示意复杂图案)；
[0051 ] 图4为喷嘴内柱体；
[0052]图5为喷嘴内柱体半剖视图；
[0053]图6为阻尼胶料溶液喷射区域；
[0054]图7为在带喷涂模板的预浸料上喷射阻尼胶料溶液图；
[0055]图8(a)为复杂图案阻尼层的制作过程示意图(这里用网格图案示意复杂图案)；
[0056]图8(b)为制作过程中喷涂模板与复合材料预浸料的配合示意图；
[0057]图9为喷涂模板循环使用原理(这里用网格图案示意复杂图案)；
[0058]图10为有机溶剂的回收装置原理；
[0059]图11为反馈控制原理图；
[0060]图12为带复杂图案阻尼层的复合材料预浸料的生产线原理；
[0061]图13为带复杂图案阻尼层的复合材料预浸料制作工艺流程。
[0062]其中，1、阻尼层(这里用网格图案示意复杂图案)，2、阻尼胶料溶液，3、复合材料预浸料，4、圆形定位孔，5、喷涂模板(这里用网格图案示意复杂图案)，6、锥形定位柱，7、喷嘴，
8、压力辊，9、夹送辊，1、定位辊，11、支承辊，12、清洗液槽，13、有机溶剂，14、毛刷辊，15、湿式烘干塔一，16、热吹风机，17、进气阀门，18、热交换器，19、油水分离器，20、湿式烘干塔二，21、湿式烘干塔二的进出料口，22、湿式烘干塔二的密封门，23、干式烘干炉，24、厚度校正装置，25、厚度测量装置，26、送料卷，27、收料辊，28、内部柱形结构，29、控制箱，a、湿式烘干塔高温蒸气的入口 ；b、湿式烘干塔液态油水混合物出口 ；c、湿式烘干塔气态油水混合物出口。
【具体实施方式】
[0063]下面结合附图1到图13和实施例对本发明作进一步的说明。
[0064]嵌入式共固化复合材料结构中的阻尼层I可以是多种多样的，图1是网格阻尼层的嵌入式共固化复合材料的结构(这里用网格图案表示复杂图案)。复合材料预浸料经过整个生产线后，得到的带复杂图案阻尼层I的复合材料预浸料，按照设计的铺设顺序，与不带阻尼层I的复合材料预浸料一起铺设共固化，便得到复杂图案阻尼层I的嵌入式共固化复合材料构件。
[0065]图2为预浸料，预浸料的两侧有按等距离分布的圆形定位孔4，定位孔可通过一排与定位孔尺寸一样的锋利圆形刀片周期性的在预浸料上切出，与图3按等距离分布的锥形定位柱6配合，实现图案模板与预浸料之间的无滑动运动。
[0066]图3为喷涂模板5(这里用网格图案表示复杂图案)，喷涂模板5的两侧有按等距离分布的锥形定位柱6。
[0067]图4为内部柱形结构28，既可以与喷嘴管壁形成环形阻尼胶料溶液通道，又不会堵塞阻尼胶料溶液的流动，液压栗可以使阻尼胶料溶液顺利地从喷嘴喷射到带有复杂图案模板的预浸料表面。
[0068]图5为内部柱形结构28的半剖视图，从图中可知，柱体两个地方存在螺纹，一处螺纹是与喷嘴管壁的内螺纹配合，另一处螺纹是与传输阻尼胶料溶液的导管配合;柱体内部有一定深度的圆孔，在深孔的底部四周均匀的分布了六个圆孔，可以使得阻尼胶料溶液顺利流出与喷嘴管壁形成环形阻尼胶料溶液通道。
[0069]图6表示阻尼胶料溶液喷射区域，通过喷头之间喷射区域的相互叠加，使预浸料一次性通过喷头所形成的阻尼薄膜厚度基本一致。
[0070]图7是在带喷涂模板5的预浸料上喷射阻尼胶料溶液图，喷嘴内是有内部柱形结构28，与喷嘴管壁形成环形液体通道的圆锥形喷嘴7，向复合材料预浸料3喷射阻尼胶料溶液2，喷射压力设定后，单个喷嘴喷射出的阻尼胶料溶液在预浸料上形成一个圆形区域，圆形区域中心处在预浸料上留下的阻尼胶料溶液较多，圆形区域外围处留下的阻尼胶料溶液较少，按等距离排列的喷嘴喷射的阻尼胶料溶液通过喷射区域的重叠，使其在整个喷射面内留下的阻尼胶料溶液基本一样多，这样就在复合材料预浸料3上形成厚度基本均匀的阻尼胶料层。喷嘴之间的距离和喷嘴距预浸料面的高度由试验确定。在恒温车间，给定阻尼胶料溶液喷射速度和夹送辊转速后(一般夹送辊的线速度在整个生产线上是一个确定的值)，覆盖在整个图案模板和预浸料上的阻尼层I厚度就基本一致。
[0071]图8(a)和图8(b)是复杂图案阻尼层I的成形过程，从图中可以看到，为了防止喷涂模板5与预浸料发生相对滑动，在喷射阻尼胶料溶液区域，喷涂模板5上的锥形定位柱6插入预浸料上的圆形定位孔4中，实现了喷涂模板5与预浸料之间的无滑动运动。
[0072]在图8(a)和图8(b)中，喷涂模板5锥形定位柱6的高度比预浸料3的厚度大，为了喷涂模板5和预浸料3紧密接触进入阻尼胶料溶液喷射区域，支承辊11的长度要比复杂图案模板两侧的圆形定位柱之间的距离小。
[0073]在图8(a)和图8(b)中，喷涂模板5厚度要比阻尼层I的厚度稍大一些，可以避免因喷涂模板5厚度太薄，进而导致喷涂模板5与复合材料预浸料分离时，喷涂模板5与带复杂图案阻尼层I的预浸料在毗连区产生粘连，所以设计模板时其厚度要比阻尼层I的厚度大一
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[0074]图9是喷涂模板5循环使用原理，喷射阻尼胶料溶液的复合材料预浸料要与喷涂模板5分离，喷涂模板5通过定位辊10进入盛有有机溶剂13的清洗液槽12中，喷涂模板5在有机溶剂13中被快速旋转的毛刷辊14洗刷干净后，喷涂模板5由夹送辊送入湿式烘干塔一 15，有机溶剂被回收再利用，喷涂模板5再经热吹风机16烘干后循环使用。
[0075]图9中喷涂模板5循环使用原理图中的模板总长度是一个周期图案模板长度的整数倍。
[0076]图10是有机溶剂的回收装置结构图，它由三部分组成:湿式烘干塔一和湿式烘干塔二、热交换器、油水分离器。从湿式烘干塔液态油水混合物出口 b处得到的混合液体直接进入油水分离器19，可得到重复使用的有机溶剂;从湿式烘干塔气态油水混合物出口 c得到气态的有机溶剂和水蒸气再通过热交换器18后就成了液态的有机溶剂和水，经油水分离器19后得到液态的有机溶剂，同样也可以重复使用。
[0077]图10中，整个生产过程有两个地方可以进行有机溶剂的回收利用，第一个地方是喷涂模板5与阻尼层I分离后，在清洗液槽12中被快速旋转毛刷辊14洗刷干净，残留在喷涂模板5上的有机溶剂，本专利使用的是120号汽油清洗;另一个地方是带图案阻尼层I的预浸料中含有的有机溶剂，本专利使用的也是120号汽油。整个回收过程为，清洗后的喷涂模板5进入湿式烘干塔一 15，带图案阻尼层I的预浸料进入湿式烘干塔二 20，分别将110-130°C的水蒸气通过进气阀门17从湿式烘干塔高温蒸气的入口 a进入湿式烘干塔一和湿式烘干塔二，水蒸气将图案模板和图案阻尼层I的有机溶剂挥发，湿式烘干塔一和湿式烘干塔二的中部温度都应保持在80-100°(:，底部温度保持在65-801€，顶部温度保持在100_130°C，在湿式烘干塔一和湿式烘干塔二的底部，水蒸气和易挥发的有机溶剂形成了液态油和水的混合物，再通过湿式烘干塔液态油水混合物出口 b进入油水分离器19分离，在湿式烘干塔一和湿式烘干塔二的顶部，水蒸气和挥发的有机溶剂为气态的油水混合物，气态的油和水从湿式烘干塔气态油水混合物出口 c流出，进入热交换器18，成为液态的油和水的混合物，再进入油水分离器19分离，得到的有机溶剂可以回收利用。
[0078]图11是反馈控制原理图，输入信号是预先设定的阻尼层I厚度值，根据输入信号控制器给执行机构发送指令，在恒温生产车间里，执行机构为电液比例减压阀，其输出口与阻尼胶料溶液的喷嘴相连，通过该阀出口压力来控制喷油嘴的输入压力，来改变阻尼胶料溶液的喷射速度，从而使预浸料上复杂图案阻尼层I的厚度发生变化，检测元件为厚度检测装置，检测输出的阻尼层I厚度，将检测的厚度值与输入的阻尼层I厚度值在比较器中进行比较，如果厚度检测装置得到阻尼层I厚度值比输入的阻尼层I厚度值大，则减小阻尼胶料溶液喷射速度，即减少电液比例减压阀的出口压力；当厚度检测装置得到阻尼层I厚度值比输入的阻尼层I厚度值小，则增大阻尼胶料溶液的喷射速度，即增大电液比例减压阀的出口压力。
[0079]图12和图13分别是带复杂图案阻尼层I复合材料预浸料的生产线和工艺流程，整个生产在恒温车间进行，具体实施过程为:预浸料3从预浸料卷26通过夹送辊9从生产线始端出来，喷涂模板5压在预浸料3上一起进入喷射阻尼胶料溶液的区域，阻尼胶料溶液从喷嘴7喷射到有喷涂模板5的预浸料3上，部分阻尼胶料溶液是喷射在复合材料预浸料上，部分是喷射在喷涂模板5上，在预浸料3上组成复杂图案阻尼层I，预浸料3进给一段距离后喷涂模板5与带复杂图案阻尼层I的预浸料分离，分离后的图案模板在清洗液槽12内被快速旋转毛刷辊14清洗干净，湿式烘干塔一将喷涂模板5上的有机溶剂13变成液体或气体，喷涂模板5再经热吹风机16烘干后循环使用，分离后的带复杂图案阻尼层I的预浸料则经过厚度校正装置24后阻尼层I厚度均匀分布，厚度测量装置25—定时间间隔测量阻尼层I厚度一次，将测量数据反馈给控制系统，控制系统根据反馈的数据对阻尼胶料溶液喷射速度进行调整，实现对阻尼层I厚度的在线监控，带复杂图案阻尼层I的预浸料从进料口 21进入湿式烘干塔二，带复杂图案阻尼层I的预浸料上的有机溶剂被挥发，有图案阻尼层I的预浸料从出料口21离开湿式烘干塔二，接着进入干式烘干炉23，在干式烘干炉内，带复杂图案阻尼层I的预浸料被烘干的同时阻尼胶料溶液实现少量部分硫化，最后将带复杂图案阻尼层I的预浸料在收料卷27上收成卷，整个生产线上预浸料的运行速度由夹送辊9决定。实施例中两处存在有机溶剂被挥发，以气态存在的有机溶剂经热交换器18转化为液态，和以液态存在的有机溶剂一起通过油水分离器19，实现有机溶剂的回收，具体图13给出了带复杂图案阻尼层I的复合材料预浸料3的制作工艺流程。
[0080]图12中的定位辊10，要在其上留出沟槽，防止破坏喷涂模板5上的图形和喷涂在预浸料上阻尼图案的图形。
[0081]—种嵌入式共固化复合材料中复杂图案阻尼层的制作工艺，步骤如下:
[0082]I)阻尼胶料溶液的制备，阻尼胶料溶液与《嵌入式共固化高阻尼复合层合材料结构的制作工艺》(ZL211010187278.8)中的粘弹性材料相同，主要成分为丁基橡胶和氯化丁基橡胶，它可溶于汽油、四氢呋喃、四氯化碳等溶剂中，从安全性，成本和操作简单这几方面考虑，有机溶剂选用120号汽油。按30g阻尼胶料和120ml汽油的比例，将阻尼胶料溶解于有机溶剂可以得到粘度适中且利于喷射的阻尼胶料溶液。
[0083]2)进料，通过夹送辊9和收料辊27将缠绕在卷筒上的预浸料匀速平稳送入，控制夹送辊9和收料辊27的转速实现对复合材料预浸料3的进给速度的控制。
[0084]3)喷涂模板和复合材料预浸料3同步进给，喷涂模板5压在复合材料预浸料3上面，一起进入喷射阻尼胶料溶液的区域，喷涂模板5和复合材料预浸料3的进给速度相同，再由喷涂模板5上的锥形定位柱6和复合材料预浸料3上的圆形定位孔4定位避免喷涂模板5与复合材料预浸料3的相对滑动。
[0085]4)喷射阻尼胶料溶液，将I)中制得的阻尼胶料溶液盛入与喷嘴7相连接的阻尼胶料溶液池中，通过液压栗使阻尼胶料溶液从喷嘴7喷射到有喷涂模板5的复合材料预浸料3表面，喷射时应保持压力稳定，使得阻尼胶料溶液均匀平稳地喷射到复合材料预浸料3上。
[0086]5)喷涂模板5与阻尼层I的分离，由一个定位辊10使喷涂模板5与阻尼层I分离，注意夹送辊9的转速不能太快，避免喷涂模板5与阻尼层I分离过快使得喷涂模板5与阻尼胶料粘连，影响加工质量。
[0087]6)喷涂模板5的清洗与烘干，喷涂模板5与阻尼层I分离后，粘在喷涂模板5上的阻尼胶料会影响图案喷涂模板5的直接再次使用，为了重复利用喷涂模板5，节约成本，将分离后的喷涂模板5再进入盛有120号汽油的清洗液槽12中通过毛刷辊进行清洗，再通过湿式烘干塔15回收120号汽油，最后由热吹风机16烘干后，喷涂模板5可以继续使用。
[0088]7)分离后的带复杂图案阻尼层I的复合材料预浸料3存在厚度过大和厚度较小的地方，厚度校正装置对其进行厚度校正，通过对阻尼层I厚度过大和厚度较小的地方进行校正，使复杂图案阻尼层I厚度均匀。
[0089]8)厚度测量装置将测量的数据反馈给控制系统。
[0090]9)湿式烘干塔二 22加热烘干，由于阻尼胶料溶液配制过程中使用大量溶剂，带复杂图案阻尼层的复合材料预浸料也就含有一定的液体溶剂，在它进入湿式烘干塔二 22后，由湿式烘干塔二 22内的水蒸气对其进行溶剂挥发，有机溶剂一部分被水蒸气带出，另一部分溶剂以液态形式沿湿式烘干塔二 22塔壁从烘干塔下端流出，通过回收工艺将有机溶剂回收利用。
[0091]10)干式烘干炉23加热烘干，带复杂图案阻尼层I的复合材料预浸料通过湿式烘干塔二22后溶剂被挥发出去了，但是还留有水分。干式烘干炉23的作用，除了将带复杂图案阻尼层I的预浸料上的水分烘干，还使阻尼层I部分少量硫化，形成具有稳定图案阻尼层I的复合材料预浸料。
[0092]11)收卷，将带复杂图案阻尼层I的复合材料预浸料在卷筒中收成卷。
[0093]12)所述步骤4)中的喷涂模板5是根据优化得到的阻尼层I图案形状来制作的，它的材料为疏阻尼胶料溶液材料，也就是与阻尼胶料溶液不沾(如聚四氟乙烯薄膜)，减小了喷涂模板5与阻尼胶料层的分离难度，同时喷涂模板5具有较好的柔韧性，以免影响喷涂模板5的再次使用，另外喷涂模板5置于预浸料上应有一定的压力，保证喷涂模板5紧紧压在预浸料上，又不会使喷涂模板5变形过大。
[0094]13)所述步骤5)中的喷射阻尼胶料溶液使用的是内部有内部柱形结构28和环形液体通道的圆锥形喷嘴，喷嘴在预浸料上方按一定距离分布，相邻喷嘴喷射的阻尼胶料溶液在圆形区域之间相互叠加，使得喷涂后留在预浸料上的阻尼胶料溶液厚度基本均匀分布，在确定了阻尼胶料溶液喷射速度和夹送辊9转速后，就在预浸料上得到一定厚度的阻尼层
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[0095]14)所述步骤5)、6)中要严格控制环境温度，喷涂模板5与阻尼胶料溶液分离后，阻尼胶料溶液会向喷涂模板5区域少量扩散，为了阻尼层I的图案具有准确的精度，在喷涂模板5设计时要考虑到阻尼胶料溶液的扩散能力，设计模板结构尺寸时要根据扩散能力强弱加以补偿，以控制在阻尼胶料溶液扩散后得到的复杂图案阻尼层形状边界尺寸即为所要的加工形状尺寸。另外为了减少喷涂模板5与阻尼层分离过快使得喷涂模板5与阻尼胶料粘连，影响加工质量，喷涂模板5的厚度也要比阻尼层I的厚度大些。阻尼胶料溶液扩散能力是由环境温度决定的，同时环境温度对阻尼溶液的粘度也有一定的影响，所以对环境温度要进行严格的控制，推荐在恒温车间里进行加工。
[0096]15)所述步骤9)中的控制系统主要包括两部分，一是对阻尼胶料溶液喷射速度的控制，二是对环境温度进行控制。当该工艺设备在恒温车间里进行加工时，控制系统仅对阻尼胶料溶液喷射速度进行控制即可。控制系统得到厚度检测装置在一定时间间隔测量的阻尼层厚度的数据后，对数据进行分析，与预先设定的阻尼层厚度数值进行比较，调整阻尼胶料溶液的喷射速度。如果厚度检测装置得到的一定时间间隔测量的阻尼层厚度的数据比设定的阻尼层厚度数值大，则减小阻尼胶料溶液喷射速度;厚度检测装置得到的一定时间间隔测量的阻尼层厚度的数据比设定的阻尼层厚度数值小，则增大阻尼胶料溶液的喷射速度。
[0097]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备方法，其特征在于:包括如下步骤: 1)制备带状复合材料预浸料和带状喷涂模板，喷涂模板上设置有设定镂空图案，喷涂模板的大小与复合材料预浸料的大小相适应； 2)在传送辊作用下，复合材料预浸料与喷涂模板同步进给，喷涂模板压在复合材料预浸料的上方，经过喷涂区域喷涂阻尼胶材料，得到阻尼层，喷涂区域的宽度大于或等于复合材料预浸料待喷涂区域的宽度； 3)复合材料预浸料与喷涂模板进行分离，分离后，复合材料预浸料上的阻尼材料扩散后的最终形状为预设形状； 4)阻尼层经过干燥，即可。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤I)中，喷涂模板的材料为疏阻尼胶的材料。3.权利要求1所述的制备方法制备得到的嵌入阻尼层的复合材料。4.一种嵌入式共固化复合材料中阻尼层的制备系统，其特征在于:包括喷涂系统，喷涂系统包括复合材料预浸料、喷涂模板、传送装置、喷嘴组件和阻尼胶材料容器，喷涂模板上设置有设定形状的镂空图案，喷涂模板叠放在复合材料预浸料的上方，复合材料预浸料和喷涂模板在传送装置的作用下同步进给;喷嘴组件设置于喷涂模板的上方，且与阻尼胶材料溶液压力入口接管连通，喷嘴组件的喷涂区域宽度大于或等于复合材料预浸料的待喷涂区域宽度。5.根据权利要求4所述的制备系统，其特征在于:还包括定位分离辊，定位分离辊设置于喷涂系统的出口端，且偏离复合材料预浸料的输送方向设置，喷涂模板在定位分离辊的作用下与复合材料预浸料分离； 优选的，定位分离辊和喷涂系统出口端的连线与复合材料预浸料输送方向之间的夹角为 10-80°，优选为30-50°。6.根据权利要求4所述的制备系统，其特征在于:所述喷涂模板的边缘均匀设置有若干个等距布置的凸台，复合材料预浸料的边缘处均匀设置有若干个通孔，凸台与通孔配合，实现喷涂模板与复合材料预浸料之间的定位。7.根据权利要求4所述的制备系统，其特征在于:所述喷嘴组件包括按“一”字排开的若干个喷嘴，喷嘴的排布方向与复合材料预浸料的输送方向大体垂直； 优选的，所述喷嘴包括外壳和内部柱形结构，外壳和内部柱形结构构成环状液体通道，内部柱形结构的末端为锥形结构，外壳的末端为直径变小的缩口，锥形结构与缩口配合构成喷嘴的出口； 进一步优选的，所述锥形结构与内部柱形结构的轴线的夹角的正切值等于相邻两个喷嘴轴线的距离与喷嘴的出口处的高度的比值。8.根据权利要求4所述的制备系统，其特征在于:所述喷涂模板具有一定的柔韧性，且为带状结构，喷涂模板的首尾相接，构成环状结构； 优选的，所述制备系统还包括喷涂模板回收系统，喷涂模板回收系统包括依次设置的定位分离棍、清洗池、干燥装置和定位输送辊，清洗池和干燥装置中分别设置有第一导送辊和第二导送辊，定位分离辊设置于喷涂系统的出口端，定位输送辊设置于喷涂系统的入口端，所述喷涂模板依次套在定位分离棍、第一导送辊、第二导送辊和定位输送辊上。9.根据权利要求4所述的制备系统，其特征在于:还包括阻尼层干燥系统，阻尼层干燥系统设置于喷涂系统的出口端，用于对阻尼层进行干燥； 优选的，所述阻尼层干燥系统包括依次排布的湿式烘干塔、干式烘干塔以及复合材料收集装置，所述湿式烘干塔靠近喷涂系统的出口端设置，湿式烘干塔和干式烘干塔内分别设置有第三导送辊和第四导送辊。10.权利要求1-3任一所述制备方法在制备嵌入式共固化复合材料中阻尼层的应用。
【文档编号】B05B13/02GK106000815SQ201610369328
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】梁森, 古恒, 袁丽华, 杨先锋
【申请人】青岛理工大学