一种纤维增强复合材料及其制备方法与流程

本发明公开了一种纤维增强复合材料及其制备方法，涉及功能复合材料制造技术，属于材料学领域。

背景技术：

复合材料因具有比强度高、可设计性强等特点，广泛应用于汽车、船舶、航空、航天等领域。遗憾的是，普遍使用的纤维树脂复合材料的阻尼性能及防火性能较差，不能满足汽车、船舶、航空、航天减震降噪、防火安全需求。因此，如何实现材料阻尼及防火性能提升已经成为汽车、船舶、航空、航天领域迫切需要解决的技术难题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，为提升复合材料阻尼及防火性能，满足汽车、船舶、航空、航天领域减震降噪、防火安全需求，本发明公开了一种纤维增强复合材料及其制备方法，技术方案如下：

一种纤维增强复合材料，所述复合材料由纤维树脂层与阻尼层交替铺放组成；所述纤维树脂层为被树脂浸润的纤维材料，所述阻尼层为被树脂浸润的蜂窝材料。

一种纤维增强复合材料，其中，所述纤维树脂层与阻尼层的层间还添加橡胶层、金属层或橡胶/金属层，各层间相互交替设置。

一种纤维增强复合材料制备方法，

步骤一：将纤维经树脂浸润制成纤维树脂层；

步骤二：将蜂窝材料经树脂浸润制成阻尼层；

步骤三：将纤维树脂层与阻尼层交替铺放于模具型腔内；

步骤四：将模具型腔内的层结构经加温、加压和固化处理，制成层结构复合材料。

一种纤维增强复合材料制备方法，其中，步骤二中所述纤维树脂层与阻尼层的层结构间添加橡胶层、金属层或橡胶/金属层，各层间相互交替设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明将纤维树脂复合材料的比强度高、蜂窝与橡胶的阻尼特性强、金属的防火、延展及可修复性好等优点相结合，具有较强的设计性；

2、本发明通过对纤维、树脂、蜂窝、橡胶、金属板的种类、铺排方式、体积分数等参数的优选，制备出的纤维增强阻尼复合材料阻尼性能提升20-30％、防火系数提升30-50％、强度提高15-20％、延展性提高5-10％，且易修复，其可广泛应用于火车、船舶、航空航天、汽车等领域。

附图说明

图1为不同层材料组成的纤维增强复合材料的结构示意图，其中：

图1a为纤维树脂层、阻尼层组成的纤维增强复合材料结构示意图；

图1b为纤维树脂层、阻尼层、橡胶层组成的纤维增强复合材料结构示意图；

图1c为纤维树脂层、阻尼层、金属层组成的纤维增强复合材料结构示意图。

图2为不同外层材料组成的纤维增强复合材料的结构示意图，其中：

图2a为纤维树脂层为外层材料的纤维增强复合材料结构示意图；

图2b为金属层为外层材料的纤维增强复合材料结构示意图；

图2c为橡胶层为外层材料的纤维增强复合材料结构示意图。

图3为采用连续纤维丝增强的纤维增强复合材料结构示意图。

图4为采用连续纤维织物增强的纤维增强复合材料结构示意图。

图中：

1.纤维树脂层，2.阻尼层，3.金属层，4.橡胶层，5.短纤维，6.连续纤维丝，7.连续纤维织物。

具体实施方式

为了进一步阐述本发明的技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1a所示，本发明提供了一种纤维增强复合材料，所述纤维增强复合材料由纤维树脂层1和阻尼层2交替铺排组成；纤维树脂层2是由被树脂浸润的纤维材料制成，阻尼层是由被树脂浸润的带有孔隙的蜂窝材料制成，纤维树脂层1和阻尼层2之间通过树脂粘结。

在上述结构的基础上，如图1b所示，纤维增强复合材料内添加有橡胶层4，以增加纤维增强复合材料的阻尼性能，且纤维树脂层1、阻尼层2和橡胶层4交替铺排，各层结构之间通过树脂粘结。

为了进一步提高纤维增强复合材料的强度，在复合材料内还添加有防火功能的金属层3，如图1c所示，且纤维树脂层1、阻尼层2和金属层3交替铺排，各层结构之间通过树脂粘结。

如上所述，本发明提供的纤维增强复合材料，在纤维树脂层1和阻尼层2的基础上，可根据实际需要选择添加橡胶层4和金属层3中的一种或两种，所添加的层结构材料均相互交替铺排，铺排顺序可根据实际需要进行选择，各层结构之间通过树脂粘结。

此外，如图2a、2b和2c所示，本发明提供的纤维增强复合材料的外层材料根据实际需要，可选用树脂纤维层1、金属层3、橡胶层4或阻尼层2。

如图3和4所示，在所述纤维树脂层1中，所采用的纤维材料为连续纤维丝6或连续纤维织物7；也可以采用短纤维5，如图1a所示；此外，也可采用其它纤维材料。

结合上述一种纤维增强复合材料的结构，本发明还提供了一种纤维增强复合材料的制备方法，具体过程如下：

步骤一：制备纤维树脂层1和阻尼层2；

制备纤维树脂层1：将短纤维、连续纤维丝或连续纤维织物等纤维材料在树脂中浸润，制成纤维树脂层1；

制备阻尼层2：将蜂窝材料在树脂中浸润，制成阻尼层2；

步骤二：将制备好的纤维树脂层1和阻尼层2以层结构的形式交替铺放于模具型腔内，纤维树脂层1和阻尼层2之间通过树脂粘接；

在此步骤中，根据实际需要添加橡胶层4和金属层3中的一种或两种。其中所述橡胶层4的材质可以为硅橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶等或其它；所述金属层3为金属板材经去杂处理后制成，金属板材的材质可以为铝合金、钛合金、铝锂合金或镁合金等或其它。

步骤三：将已交替铺排好的层结构经热压制备得到纤维增强阻尼复合材料。