HNBR阻尼薄膜嵌入的共固化复合材料结构的研制

摘要

嵌入式共固化复合材料以其良好的综合力学性能，在航空、航天领域已得到越来越多的应用。HNBR具有良好的阻尼性能与良好的综合力学性能，将其嵌入到复合材料中以后，极大地提高了复合材料的动态阻尼性能，同时又保证了复合材料拥有良好的层间结合性能。本文通过正交、对比试验和大量性能测试提出适用于120℃、160℃、180℃三种温度固化的嵌入式复合材料的阻尼材料组分。通过热压罐工艺制作试件，通过层间剪切试验和模态试验验、自由衰减试验验证三种复合材料具有良好的层间结合力和动态阻尼性能，得出了层间结合力与动态阻尼性能随阻尼层厚度变化规律。本文主要工作和创新点如下：
　　(1)通过正交、对比试验和大量性能测试提出适应于120℃、160℃、180℃固化的阻尼材料组分。
　　(2)提出使用四氢呋喃作为溶剂制作HNBR阻尼胶浆，通过刷涂工艺和热压罐工艺制作嵌入HNBR阻尼薄膜的共固化复合材料。
　　(3)通过层间拉伸剪切试验验证三种嵌入式复合材料的层间结合性能，并得出层间结合性能随阻尼层厚度的变化规律。
　　(4)通过模态试验和自由衰减试验，从时域和频域两方面来验证三种嵌入粘弹性阻尼薄膜的复合材料动力学性能，并得出阻尼性能随阻尼层厚度的变化规律。研究结论对嵌入HNBR阻尼薄膜的共固化复合材料结构设计和广泛应用奠定研究基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 复合材料及固化工艺

1．2．2 阻尼材料

1．2．3 嵌入式阻尼薄膜的制作方法

1．2．4 分析研究方法

1．3 研究问题及解决方案

1．3．1 研究问题

1．3．2 问题解决措施

1．4 技术路线

1．5 本文章节安排

第二章 氢化丁腈粘弹性阻尼材料的组分构成

2．1 氢化丁腈橡胶的结构和性能

2．1．1 氢化丁腈的结构

2．1．2 氢化丁腈的性能

2．2 氢化丁腈的硫化

2．2．1 氢化丁腈的硫磺硫化

2．2．2 氢化丁腈的过氧化物硫化

2．3 氢化丁腈的添加体系

2．3．1 HNBR的防老体系

2．3．2 HNBR的补强体系

2．3．3 HNBR其他添加剂

2．4 氢化丁腈的阻尼改性

2．5 本章小结

第三章 120℃嵌入HNBR阻尼薄膜共固化复合材料的制作和研究

3．1 120℃ HNBR阻尼材料的制作

3．1．1 HNBR的混炼工艺

3．1．2 HNBR硫化体系

3．1．3 HNBR的阻尼组分设计

3．1．4 HNBR拉伸性能的测试

3．1．5 HNBR动态力学性能的测试

3．1．6 HNBR阻尼材料最终组分的分析确定

3．2 嵌入式共固化复合材料的制作

3．2．1 粘弹性胶浆的制作

3．2．2 粘弹性阻尼薄膜的制作

3．2．3 复合材料的最终成型

3．3 复合材料的层间力学性能测试

3．3．1 拉伸试件的制作

3．3．2 拉伸测试

3．3．3 剪切测试结果

3．3．4 HNBR复合材料剪切试验数据分析

3．4 HNBR复合材料板动态力学性能测试

3．4．1 试件的制作

3．4．2 模态试验

3．4．3 模态试验的数据处理

3．4．4 模态试验结果分析

3．4．5 自由衰减测试

3．4．6 自由衰减数据处理

3．4．7 自由衰减测试数据分析

3．5 本章小结

第四章 嵌入HNBR阻尼薄膜180℃共固化复合材料结构研究

4．1 HNBR粘弹材料的制作

4．1．1 硫化体系

4．1．2 抗氧剂1010对HNBR的影响

4．1．3 炭黑对HNBR的影响

4．1．4 HNBR橡胶老化性能的影响

4．2 复合材料拉伸剪切结果和分析

4．2．1 试件制作

4．3．2 拉伸测试试验结果

4．3．3 层间结合分析

4．4 复合材料板的模态测试

4．4．1 模态测试结果

4．4．2 模态试验分析

4．5 自由衰减法测试复合材料的阻尼系数

4．5．1 衰减测试结果

4．6 本章小结

第五章 嵌入HNBR阻尼薄膜160℃共固化复合材料结构研制

5．1 复合材料的制作

5．1．1 粘弹材料的确定

5．1．2 试件的热压罐固化

5．2 复合材料的性能测试

5．2．1 层间剪切测试结果和分析

5．2．2 模态试验结果与分析

5．2．3 自由衰减试验

5．3 本章小结

总结与展望

研究总结

研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致谢