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1、(10)申请公布号 CN 103963398 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103963398 A (21)申请号 201410177295.X (22)申请日 2014.04.29 B32B 27/04(2006.01) B32B 27/08(2006.01) B32B 27/12(2006.01) B32B 27/38(2006.01) B32B 27/28(2006.01) (71)申请人 中国航空工业集团公司北京航空材 料研究院 地址 100095 北京市海淀区 81 信箱 (72)发明人 益小苏 郭妙才 许亚洪 张涛 杨永岗 温月芳 倪楠楠 关永军 贺德龙 (7。
2、4)专利代理机构 中国航空专利中心 11008 代理人 李建英 (54) 发明名称 一种双功能插层材料及制品 (57) 摘要 本发明涉及一种应用于碳纤维增强叠层树 脂基复合材料的增韧 - 阻尼双功能的插层材料 及其制备方法， 以及利用这种插层材料制备的增 韧 - 阻尼一体化的碳纤维增强叠层树脂基复合材 料。 其中， 具有增韧-阻尼双功能的插层材料由低 面密度的无纺布等载体材料与压电陶瓷粉末、 压 电聚合物粉末及其它导电性辅助组分等附载材料 复合组成， 将这种插层材料放置在常规碳纤维叠 层复合材料的层间， 成型固化后得到高阻尼、 高韧 性的结构复合材料。 这种方法由于利用了载体， 因 此各功能组。
3、分的分散均匀， 制备技术简单， 并且兼 容于现有的复合材料成型方法， 低成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 (10)申请公布号 CN 103963398 A CN 103963398 A 1/2 页 2 1. 一种增韧 - 阻尼插层材料， 其特征在于 ： 增韧 - 阻尼插层材料由作为载体的低面密 度多孔无纺布或织物和作为附载材料的均匀附载在载体上的压电材料、 导电材料和粘结剂 共同构成， 压电材料包括压电陶瓷和压电聚合物 PVDF， 载体的厚度为 10m 80m， 载体 的面。
4、密度为 5g/m2 35g/m2之间， 载体的孔隙率为 60 90， 附载在载体上的压电材料量 为 5g/m2 150g/m2， 附载后总的增韧 - 阻尼插层材料孔隙率不低于 40 ； 压电材料为压电 陶瓷颗粒或纳米线， 附载的导电材料质量为压电材料质量的 1 8， 粘结剂质量为压电 材料质量的 0 5； 压电材料为 PVDF 颗粒或纳米纤维， 附载的导电材料质量为压电材料 质量的 3 15， 粘结剂质量为压电材料质量的 0 15。 2. 根据权利要求 1 所述的一种增韧 - 阻尼插层材料， 附载的压电陶瓷为 PZT、 PMgN、 PSnN， 附载的压电材料量为 30g/m2 150g/m2，。
5、 其形态为粉末状， 包括低长径比的近球形颗 粒、 不规则形状、 高长径比的棒状颗粒， 对于近球形颗粒粒径优选为 50nm 10m， 对不规 则形状表观尺寸优选为50nm50m， 对棒状颗粒直径优选为50nm5m ； 导电材料为碳 纳米管、 气相生长纳米碳纤维、 纳米石墨片、 石墨烯之一或几种的混合物， 粘结剂为树脂粘 结剂、 高性能热塑性树脂或压电聚合物 PVDF。 3. 根据权利要求 1 所述的一种增韧 - 阻尼插层材料， 附载的压电聚合物为 PVDF， 附载 的压电材料量为 5g/m2 40g/m2， 其形态包括低长径比的近球形颗粒、 不规则形状、 高长径 比的棒状颗粒、 纳米纤维， 近球。
6、形颗粒粒径优选为 1m 10m， 不规则形状表观尺寸优选 为 1m 50m， 纳米纤维直径优选为 50nm 2m ； 导电材料为碳纳米管、 气相生长纳米 碳纤维、 纳米石墨片、 石墨烯之一或几种的混合物， 粘结剂为树脂粘结剂、 高性能热塑性树 脂。 4. 根据权利要求 1 所述的一种增韧 - 阻尼插层材料， 附载的压电材料为 PVDF 和压电 陶瓷， 其形态包括低长径比的近球形颗粒、 不规则形状、 高长径比的棒状颗粒、 纳米纤维， 近 球形颗粒粒径优选为 50nm 10m， 不规则形状表观尺寸优选为 50nm 50m， 纳米纤维 直径优选为 50nm 2m， 压电材料表面附有一层本征导电的导电。
7、聚合物， 聚合物层厚度为 20nm 2m。 5. 根据权利要求 1 所述的增韧 - 阻尼双功能插层材料， 其特征在于 ： 构成无纺布或织 物载体的材料是指尼龙、 聚烯烃、 聚氨酯、 聚酯、 涤纶、 聚芳醚酮、 聚酰亚胺、 聚醚酰亚胺、 聚 醚砜、 聚醚醚酮、 芳纶。 6. 一种利用权利要求 1 所述增韧 - 阻尼双功能插层材料制备的预浸料制品， 其特征在 于 ： 预浸料制品由一层连续碳纤维铺层、 一层所述增韧 - 阻尼双功能插层材料、 浸渍预浸料 整体的基体树脂组成， 其中， 基体树脂占总预浸料总质量比为 30 40， 连续碳纤维是 T300、 CCF300、 T700、 T800、 T100。
8、0、 M40、 M50、 M60、 M70， 连续碳纤维的编织方式为单向、 平纹、 斜纹或缎纹， 基体树脂为环氧树脂、 不饱和聚酯、 苯并噁嗪树脂、 双马来酰亚胺树脂或聚酰 亚胺树脂。 7.一种利用权利要求1所述增韧-阻尼双功能插层材料制备的叠层碳纤维复合材料制 品， 其特征在于 ： 叠层复合材料由多层碳纤维层、 一层或者多层所述的增韧 - 阻尼双功能插 层材料、 浸渍叠层复合材料整体并固化交联的基体树脂组成， 增韧 - 阻尼双功能插层材料 以插层形式分布于叠层复合材料的层间或表面， 每一个层间插层的或表面的增韧 - 阻尼双 功能插层材料不超过一层， 连续碳纤维是 T300、 CCF300、 。
9、T700、 T800、 T1000、 M40、 M50、 M60、 权 利 要 求 书 CN 103963398 A 2 2/2 页 3 M70， 连续碳纤维的编织方式为单向、 平纹、 斜纹或缎纹， 基体树脂为环氧树脂、 不饱和聚酯、 苯并噁嗪树脂、 双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。 权 利 要 求 书 CN 103963398 A 3 1/7 页 4 一种双功能插层材料及制品 技术领域 0001 本发明属于功能复合材料的技术领域， 涉及一种增韧 - 阻尼双功能的插层材料及 其制备方法和这种插层材料应用在叠层碳纤维增强树脂基复合材料上的制品。 背景技术 0002 由于其高比强度、 高比刚度等特。
10、性， 连续碳纤维增强树脂基叠层复合材料被越来 越多地在航空航天等高端领域作为结构材料使用， 并部分代替传统金属结构材料， 如美国 B787 飞机的复合材料用量已达飞机结构用量的 50左右， 显示了这类材料巨大的应用前 景。 0003 连续碳纤维增强的树脂基复合材料通常由连续碳纤维铺层层叠而成， 作为基体的 树脂以未固化的形式分布于预浸料中， 随后将预浸料层叠并在一定压力和温度下固化 ； 或 者将连续碳纤维铺层层叠得到预制体， 再通过注射未固化的树脂， 随后在一定压力和温度 下固化得到。这种材料的特征为富碳纤维的铺层和富树脂的层间交替分布， 构成层合结 构， 而由于热固性树脂本身的脆性， 使得这。
11、种复合材料对低速冲击敏感， 容易形成冲击分 层损伤， 导致复合材料的压缩强度急剧降低， 因此， 在航空航天关键性的应用场合， 这种复 合材料通常都需要增韧。关于这种复合材料的增韧技术已存在许多方法， 例如中国专利 CN200610099381.9 和法国专利 FP1060809P 等。 0004 碳纤维增强树脂基叠层复合材料主要用于制造航空航天飞行器的外壳和蒙皮。 这种薄壁结构复合材料的高模量常常会引发强烈的结构振动和噪声， 而在空间条件下， 由于缺乏空气阻力和地心引力， 这种结构的振动又难以衰减， 因此， 这类复合材料结构的 阻尼特性已成为航空航天应用关注的重点。常见的约束阻尼办法通常会引起。
12、结构增重， 因此， 赋予材料阻尼特性正在成为航空航天复合材料研究发展的一个重要方向。例如， Toshio TANIMOT 介绍了一种将压电陶瓷 (PZT) 粉末加入复合材料层间来提高复合材料阻 尼性能的方法， 这种方法后来发展成为日本专利 2003-118038 及相应的国际专利 (Smart CFRP Materials for Application in Low-vibration Structures.The International Conference on Composite Interface21,2011,Kyoto,Japan). 但这种及其他各种阻尼方 法在提高复合材料。
13、阻尼性能的同时均不能同时提高复合材料的抗冲击韧性。 0005 综上， 一个理想的解决方案是研究发展一种结构增韧 - 本征阻尼的新型复合材 料， 或结构 - 功能一体化的复合材料。 发明内容 0006 本发明的目的 ： 本发明针对叠层碳纤维复合材料的上述两种缺点， 提供一种增 韧-阻尼双功能插层材料及其制备方法， 其目的是利用这种插层材料， 通过结构增韧-本征 阻尼一体化设计， 制备一种高阻尼、 高增韧的叠层碳纤维增强树脂基复合材料， 该种材料能 兼顾复合材料的阻尼特性以减少振动和噪音， 并且具有较高的冲击损伤阻抗和损伤容限。 0007 本发明的技术解决方案是， 说 明 书 CN 1039633。
14、98 A 4 2/7 页 5 0008 增韧 - 阻尼插层材料由作为载体的低面密度多孔无纺布或织物和作为附载材料、 均匀附载在载体上的压电材料、 导电材料和粘结剂共同构成， 压电材料包括压电陶瓷和压 电聚合物。载体的厚度为 10m 80m， 载体的面密度为 5g/m2 35g/m2之间， 载体的孔 隙率为 60 90， 附载的压电材料量为 5g/m2 150g/m2， 附载后总的孔隙率不低于 40； 对压电陶瓷颗粒或纳米线， 附载的导电材料质量为压电材料质量的 1 8， 粘结剂质量 为压电材料质量的 0 5； 对 PVDF 颗粒或纳米纤维， 附载的导电材料质量为压电材料质 量的 3 15， 粘。
15、结剂质量为压电材料质量的 0 15。 0009 附载的压电陶瓷为 PZT、 PMgN、 PSnN， 附载的压电材料量为 30g/m2 150g/m2， 其形 态为粉末状， 包括低长径比的近球形颗粒、 不规则形状、 高长径比的棒状颗粒， 对近球形颗 粒粒径优选为 50nm 10m， 对不规则形状表观尺寸优选为 50nm 50m， 对棒状颗粒直 径优选为 50nm 5m ； 导电材料为碳纳米管、 气相生长纳米碳纤维、 纳米石墨片、 石墨烯及 以上的混合物， 粘结剂为树脂粘结剂、 高性能热塑性树脂、 压电聚合物 PVDF。 0010 附载的压电聚合物为 PVDF， 附载的压电材料量为 5g/m2 4。
16、0g/m2， 其形态包括低 长径比的近球形颗粒、 不规则形状、 高长径比的棒状颗粒、 纳米纤维， 对近球形颗粒粒径优 选为 1m 10m， 对不规则形状表观尺寸优选为 1m 50m， 对纳米纤维直径优选为 50nm 2m ； 导电材料为碳纳米管、 气相生长纳米碳纤维、 纳米石墨片、 石墨烯及以上的混 合物， 粘结剂为树脂粘结剂、 高性能热塑性树脂。 0011 附载的压电材料为 PVDF 和压电陶瓷， 其形态包括低长径比的近球形颗粒、 不规则 形状、 高长径比的棒状颗粒、 纳米纤维， 对近球形颗粒粒径优选为 50nm 10m， 对不规则 形状表观尺寸优选为 50nm 50m， 对纳米纤维直径优选。
17、为 50nm 2m， 压电材料表面附 有一层导电聚合物， 聚合物层厚度为 20nm 2m。 0012 制备这种插层材料的方法是通过将压电材料、 导电材料和粘结剂分散于分散剂 中， 附载的压电材料为压电陶瓷颗粒或纳米线时， 控制压电材料分散浓度为 100mg/mL 1000mg/mL， 导电材料分散浓度为压电材料的 1 8， 粘结剂分散浓度为压电材料的 0 5 ； 附载的压电材料为 PVDF 时， 控制压电材料分散浓度为 30mg/mL 300mg/mL， 导 电材料分散浓度为压电材料的 3 15， 粘结剂分散浓度为压电材料的 0 15； 一次 或多次浸渍使附着的压电材料达到所需要附载量， 每次。
18、浸渍时间为数秒， 每次浸渍后， 取出 干燥去除溶剂， 得到相应的增韧 - 阻尼插层材料， 分散剂为水、 四氢呋喃、 丙酮、 甲醇、 乙醇。 0013 构成无纺布或织物载体的材料是指尼龙、 聚烯烃、 聚氨酯、 聚酯、 涤纶、 聚芳醚酮、 聚酰亚胺、 聚醚酰亚胺、 聚醚砜、 聚醚醚酮、 芳纶。 0014 利用增韧 - 阻尼双功能插层材料制备的叠层碳纤维复合材料制品， 预浸料由一层 连续碳纤维铺层、 一层权利要求 1 所述的增韧 - 阻尼双功能插层材料、 浸渍预浸料整体的 基体树脂组成， 其中树脂占总预浸料总重比为 33 40。连续碳纤维是 T300、 CCF300、 T700、 T800、 T10。
19、00、 M40、 M50、 M60、 M70， 连续碳纤维的编织方式可以为单向、 平纹、 斜纹、 缎 纹。 基体树脂可以为环氧树脂、 不饱和聚酯、 苯并噁嗪树脂、 双马来酰亚胺树脂、 聚酰亚胺树 脂。 0015 一种叠层碳纤维复合材料制品， 叠层复合材料由碳纤维铺层、 一层或者多层的权 利要求 1 所述的增韧 - 阻尼双功能插层材料、 浸渍叠层复合材料整体的基体树脂组成， 增 韧 - 阻尼双功能插层材料以插层形式分布于叠层复合材料的层间， 并被基体树脂浸渍。连 说 明 书 CN 103963398 A 5 3/7 页 6 续碳纤维是 T300、 CCF300、 T700、 T800、 T100。
20、0、 M40、 M50、 M60、 M70， 连续碳纤维的编织方式可 以为单向、 平纹、 斜纹、 缎纹。 基体树脂可以为环氧树脂、 不饱和聚酯、 苯并噁嗪树脂、 双马来 酰亚胺树脂、 聚酰亚胺树脂。 0016 本发明具有的优点和有益效果 ： 0017 本发明通过设计一类增韧 - 阻尼双功能薄层及通过插层技术， 兼顾了高刚度、 高 强度的连续碳纤维增强叠层树脂基复合材料的高韧性、 高冲击损伤容限和高阻尼。 。 0018 本发明的优点和特点还在于， 其一， 本发明不同于传统的单功能插层材料的是， 传 统方法单一阻尼， 通常还会降低复合材料的压缩强度。其二、 本发明不同于直接掺杂压电 陶瓷粉末材料的。
21、方法， 它利用了具有增韧功能的织物载体或聚合物载体来附载、 复合压电 陶瓷和聚合物粉末材料， 一方面， 保证了这些功能组分的分散均匀， 另一方面， 还能利用这 些功能组分来调节复合材料的力学特性， 利用压电材料提高阻尼性能还具有宽的温域。其 三， 利用预制备的插层材料来铺贴成型， 可制备预浸料， 也可直接用于制备复合材料， 方便 简单， 大大提高了这种结构 - 功能一体化复合材料成型的工艺性。 具体实施方式 0019 本发明的实施过程如下 ： 选择合适的具有增韧作用的无纺布材料， 设计附载材料 及用量， 通过附载方法对无纺布材料进行功能化， 从而得到增韧 - 阻尼双功能的插层材料。 插层材料进。
22、一步应用于制备阻尼功能化的预浸料和复合材料。 0020 本发明所述的无纺布通常由纺丝得到的纤维组成， 纤维的直径可以为溶液纺丝的 5 20m 左右， 也可以为静电纺丝得到的数十纳米到几个微米， 纤维之间的熔融粘结点或 粘合剂粘结点或不同纤维之间的物理相互交叉使纤维之间的位置相互固定， 形成一个独立 支撑的薄层， 而不会在轻微外力的作用下崩溃。不同结构、 面密度、 厚度的无纺布可以通过 公知的纺丝技术得到。 0021 所述的增韧， 在本发明中主要指得是叠层复合材料的层间增韧， 即经过增韧以后， 复合材料表现为 I 型层间断裂韧性、 II 型层间断裂韧性或冲击后压缩强度 (CAI) 有一定幅 度的。
23、提高。 0022 本发明所述的增韧用的无纺布， 即具有较高韧性和强度的聚合物纤维构成的无纺 布表现出较好的增韧能力， 综合各种材料特性和价格， 材料优选为尼龙、 聚烯烃、 聚氨酯、 聚 酯、 聚芳醚酮、 聚酰亚胺、 聚醚酰亚胺、 聚醚砜、 聚醚醚酮、 芳纶。其中尼龙、 聚烯烃、 聚氨酯、 聚酯具有较低的玻璃化转变温度、 优异的韧性、 低的成本， 优选适用于中低温使用的复合材 料， 包括航空航天领域中常用的环氧树脂基复合材料、 苯并噁嗪树脂基复合材料。聚醚砜、 聚醚醚酮、 聚芳醚酮等聚合物的耐热性 ( 玻璃化转变温度 ) 通常在 180 270， 优选应 用于双马树脂基复合材料。 优选聚酰亚胺、。
24、 聚醚酰亚胺、 芳纶无纺布， 用于双马树脂基、 聚酰 亚胺树脂基的复合材料。 0023 根据增韧作用和力学性能的平衡， 无纺布材料的层厚选择为 10 80m， 更优选 为 20 60m。以上所述的无纺布材料厚度为被压紧后测的表观厚度的均值， 其测试方法 可以用螺旋测微器测量叠加的 8 层无纺布厚度， 并取 3 个以上测量点得到的均值。此外， 无 纺布的孔隙率也是一个影响因素， 其孔隙率可以由面密度、 材料本征密度和无纺布表观厚 度通过简单计算得到。无纺布材料的孔隙率优选为 60 90， 综合厚度因素， 兼顾复合材 说 明 书 CN 103963398 A 6 4/7 页 7 料增韧性能， 无纺。
25、布表观面密度选择为 5 35g/m2。 0024 通过无纺布材料的厚度和面密度可以反推出无纺布材料的孔隙率， 因此在选择无 纺布材料只需要确定无纺布的易测定的表观厚度和面密度， 而不一定需要确定难以测定的 孔隙率。 0025 所述的压电材料是指在压力作用下发生形变后能产生电荷的物质， 包括压电陶瓷 如 PZT、 PMgN、 PSnN 等， 压电聚合物 PVDF， 包括各种形态， 如低长径比的近球形颗粒、 不规则 形状、 高长径比的棒状颗粒。 对近球形颗粒粒径优选为50nm10m， 对不规则形状的PZT、 PMgN、 PSnN 表观尺寸优选为 50nm 50m， 对棒状颗粒直径优选为 50nm 。
26、5m。 0026 本发明将压电材料应用于层合复合材料， 是考虑到复合材料应用温度下需要保持 高的强度和模量， 而传统的阻尼材料则是在玻璃化转变温度附近才能有高的阻尼性能， 这 两者是矛盾的。 而压电材料则是利用压电性质产生电荷， 再通过导电材料消耗产生的电荷， 其阻尼性能受温度影响较小。 0027 所述的导电材料在本申请中一般为微米和纳米尺寸的导电物质， 优选为碳微米和 纳米类材料， 包括碳纳米管、 气相生长纳米碳纤维、 纳米石墨片、 石墨烯及以上的混合物、 以 及分布其表面的导电聚合物。 0028 优选的结果为 ： 对于无纺布载体， 载体的厚度为 10m 80m， 载体的面密度为 5g/m2。
27、 35g/m2之间， 载体的孔隙率为 60 90， 附载的压电材料量为 5g/m2 150g/m2， 附载后总的孔隙率不低于 40。 0029 压电材料和导电组分的含量需要严格的控制在一定范围， 压电材料含量过少， 不 能起到明显的阻尼作用， 含量过高， 使无纺布或者薄膜中孔隙率过低， 表明会导致力学性 能大幅度下降， 此外压电陶瓷类材料和 PVDF 压电聚合物密度相差悬殊， 附载这两者所需的 导电材料和粘结剂需要严格控制在一定范围才能获得较好的阻尼性能， 优选的结果为 ： 对 PZT 陶瓷颗粒或纳米线， 附载的导电材料质量为压电材料质量的 1 8， 粘结剂质量为 压电材料质量的 0 5； 对。
28、 PVDF 颗粒或纳米纤维， 附载的导电材料质量为压电材料质量 的 3 15， 粘结剂质量为压电材料质量的 0 15。 0030 下面通过实施例对本发明的设计和制备技术做进一步详细说明。 0031 实施例 1 ： 0032 (1-1)将颗粒大小为200nm或颗粒大小为3m的PZT压电陶瓷粉或直径100nm长 度25m的PZT纳米线或表观直径为25m的四针状PZT粉末、 多壁碳纳米管(MWCNT)或气 相生长纳米碳纤维 (VGCF)、 酚酞改性聚芳醚酮分散到四氢呋喃或 N,N- 二甲基甲酰胺中， 其 中各组分浓度为 ： PZT 的浓度为 200mg/mL， MWCNT 或 VGCF 浓度为 6m。
29、g/mL 或 17mg/mL， 酚酞改 性聚芳醚酮浓度为 3mg/mL 或 12mg/mL 或 25mg/mL。超声搅拌均匀后， 将尼龙无纺布或芳纶 无纺布浸入到上述分散液中， 其中尼龙无纺布厚度和面密度为 25m、 8g/m2或 50m、 20g/ m2或 80m、 30g/m2， 芳纶无纺布厚度和面密度为 30m、 12g/m2或 60m、 27g/m2。将无纺布 从分散液中拿出， 烘干， 重复以上步骤若干次， 得到了表面附载压电材料、 导电材料和粘结 剂的增韧 - 阻尼插层材料， 通过控制浸渍的次数控制压电材料附着量为 25 33g/m2( 浸渍 1 次 ) 或 70g/m2( 浸渍 3。
30、 次 ) ； 0033 (1-2) 取上述附载得到的增韧 - 阻尼插层材料 2 张， 未附载无纺布 29 张， 随后放置于连续碳纤维单向增强的环氧树脂基预浸料的层间进行铺层， 铺层顺序为 说 明 书 CN 103963398 A 7 5/7 页 8 90,+45,-45,04s， 双功能插层材料插层于上下表面两个 90 度铺层的碳纤维铺层和其下的 +45 度铺层的碳纤维铺层的层间， 其它 29 个层间插层未附载的无纺布， 碳纤维 T300、 3K 或 T800、 12K， 环氧树脂 5228( 北京航空材料研究院产品 ) 或环氧树脂 QY9611( 北京航空制造 工程研究所产品 )， 定型后得。
31、到插层附载的增韧 - 阻尼一体化的复合材料预制体 ； 0034 (1-3) 按该环氧树脂预浸料规定的固化工艺， 将上述增韧 - 阻尼一体化的复合材 料层合预制体利用常规的模压或热压罐方法进行真空成型固化， 得到环氧树脂基增韧 - 阻 尼一体化的复合材料层合制品。 0035 本实施例得到的一种增韧-阻尼插层材料， 附载的压电粉末材料量为25g/m2， 仍然 柔软易于铺层。插层后得到的最终复合材料， 利用 DMA 测试得到的损耗因子提高了 3 倍左 右， 仅将一层增韧 - 阻尼插层材料插入对称中间层， 制备得到层间断裂韧性的标准测试试 样， 测试结果表明， 附载了压电陶瓷材料等组分不影响原有增韧无。
32、纺布的增韧性能， GIC、 GIIC 相对于未插层材料分别提高了 154和 110， 表明本发明对同时提高增韧和阻尼的显著 的有效性。 0036 实施例 2 ： 0037 (2-1) 将颗粒大小颗粒大小为 3m 的 PMgN 压电陶瓷粉或直径 800nm 长度 25m 的 PSnN 纳米线或表观直径为 17m 的三角状 PMgN 粉末利用硅烷偶联剂 3- 氨基丙基三乙 氧基硅烷处理后， 再和多壁碳纳米管(MWCNT)或气相生长纳米碳纤维(VGCF)分散到预先热 熔有 PVDF 的 N,N- 二甲基甲酰胺中， 其中各组分浓度为 ： PMgN 或 PSnN 的浓度为 220mg/mL 或 100m。
33、g/mL， 碳黑或纳米石墨片浓度为 5mg/mL 或 13mg/mL， PVDF 浓度为 8mg/mL 或 20mg/ mL。 超声搅拌均匀后， 将尼龙无纺布或芳纶无纺布浸入到上述分散液中， 其中尼龙无纺布厚 度和面密度为42m、 13g/m2或55m、 16g/m2， 芳纶无纺布厚度和面密度为30m、 12g/m2或 63m、 25g/m2。将无纺布从分散液中拿出， 烘干， 得到了表面附载压电材料、 导电材料和压 电聚合物PVDF粘结的增韧-阻尼插层材料， 附载质量通过浸渍次数分别控制15g/m2或75g/ m2或 125g/m2。 ； 0038 (2-2)取上述附载得到的增韧-阻尼插层材料。
34、和单向碳纤维布对齐， 碳纤维T300、 3K 或 T800、 12K， 利用热熔方法和预浸料机将环氧树脂 5228( 北京航空材料研究院产品 ) 均 匀涂敷预浸到单向碳纤维布和插层材料中， 环氧树脂5228占总重量百分比的33或35， 冷却后得到相应的预浸料制品 ； 0039 (2-2) 取上述预浸料制品和 5228 环氧树脂预浸的碳纤维单向布进行铺层， 铺层顺 序为 90,+45,-45,04s， 双功能预浸料制品分布在上下表面两个 90 度铺层， 且表面的插层 材料朝内， 其它 30 层均为普通的 5228 环氧树脂预浸的碳纤维单向布， 碳纤维种类、 丝束大 小一致， 定型后得到插层附载的。
35、增韧 - 阻尼一体化的复合材料预制体 ； 0040 (2-3) 按该环氧树脂预浸料规定的固化工艺， 将上述增韧 - 阻尼一体化的复合材 料层合预制体利用常规的模压或热压罐方法进行真空成型固化， 得到环氧树脂基增韧 - 阻 尼一体化的复合材料层合制品。 0041 实施例 3 ： 0042 (3-1) 将颗粒大小颗粒大小为 3m 的 PVDF 或直径 300nm 长度 70m 的 PVDF 纳米 纤维和单壁碳纳米管 (SWCNT) 分散到预先热溶有 PVDF 并冷却的 DMF 溶液或预先溶有 PVA 的水溶液中(结晶的PVDF难溶于冷DMD)， 其中各组分浓度为 ： PVDF颗粒或纳米线的浓度为 。
36、说 明 书 CN 103963398 A 8 6/7 页 9 50mg/mL 或 20mg/mL， 碳黑或纳米石墨片浓度为 5mg/mL 或 3mg/mL， PVDF 浓度为 8mg/mL 或 15mg/mL。超声搅拌均匀后， 将聚酰亚胺无纺布或聚醚醚酮无纺布浸入到上述分散液中， 其 中聚酰亚胺无纺布厚度和面密度为 55m、 31g/m2或 40m、 9g/m2， 聚醚醚酮无纺布厚度和 面密度为 40m、 11g/m2或 57m、 21g/m2。将无纺布从分散液中拿出， 烘干， 得到了表面附 载 PVDF 压电聚合物粉末或纳米线、 导电材料和压电聚合物 PVDF 或 PVA 粘结的增韧 - 阻。
37、尼 插层材料 ； 。 0043 (3-2) 将上述附载得到的增韧 - 阻尼插层材料一一放置于连续碳纤维增强缎纹或 平纹或单向或以上几种编织方式混合的织物的层间进行铺层， 铺层方式为0,904s， 碳纤维 M40、 1K， 定型后得到插层附载的增韧 - 阻尼一体的复合材料预制体 ； 0044 (3-3) 利用 RTM 工艺， 将液态苯并噁嗪 (BOZ) 树脂 ( 德国 Henkel 公司产品 Epsilon)或液态环氧3266树脂(北京航空材料研究院产品)注入预制体并浸渍完全， 然后 按照该 BOZ 树脂或环氧树脂规定的工艺进行成型和固化， 最终得到 RTM 成型的苯并噁嗪树 脂基或环氧树脂基增。
38、韧 - 阻尼一体化的复合材料制品。 0045 实施例 4 ： 0046 (4-1) 将表面包覆有聚苯胺的颗粒大小为 3m 的 PZT 压电陶瓷粉、 环氧树脂定 型剂分散到丙酮或四氢呋喃中， 聚苯胺层厚度为 100nm 或 1m， 其中各组分浓度为 ： PZT 的 浓度为 150mg/mL， 环氧树脂定型剂浓度为 12mg/mL 或 18mg/mL。超声并搅拌均匀后， 将聚 酰亚胺无纺布、 聚芳醚酮无纺布浸入到上述分散液中， 其中聚酰亚胺无纺布厚度和面密度 为 30m、 17g/m2或 55m、 23g/m2， 聚芳醚酮无纺布厚度和面密度为 15m、 7g/m2或 55m、 30g/m2， 将无。
39、纺布从分散液中拿出， 烘干， 得到了附载了表面包覆聚苯胺的压电材料和粘结 剂的增韧 - 阻尼插层材料 ； 0047 (4-2)取上述附载得到的增韧-阻尼插层材料4张， 随后放置于连续碳纤维单向增 强的环氧树脂基预浸料的层间进行铺层， 铺层顺序为90,+45,-45,04s， 双功能插层材料插 层于每两个 +45 度和 -45 度铺层的碳纤维铺层的层间， 碳纤维 CCF300、 3K， 双马来酰亚胺树 脂6421(北京航空材料研究院产品)， 定型后得到插层附载的增韧-阻尼一体化的复合材料 预制体 ； 0048 (4-3) 按该双马来酰亚胺树脂预浸料规定的固化工艺， 将上述增韧 - 阻尼一体化 的。
40、复合材料预制体利用常规的模压或热压罐方法进行真空成型固化， 得到双马来酰亚胺树 脂基增韧 - 阻尼一体化的复合材料制品。 0049 实施例 5 ： 0050 (5-1) 将表面包覆有聚吡咯的直径为 2.3m 的 PVDF 粉末或表面包覆有聚苯胺的 直径为 400nm、 长度为 130m 的 PVDF 纳米纤维分散到水或乙醇中， 其中聚吡咯层的厚度为 25nm 或 110nm， PVDF 分散的浓度为 40mg/mL。超声并搅拌均匀后， 将聚芳醚砜无纺布或聚芳 醚酮无纺布浸入到上述分散液中， 其中聚芳醚砜无纺布厚度和面密度为 60m、 27g/m2， 聚 芳醚酮无纺布厚度和面密度为 18m、 6。
41、g/m2， 将无纺布从分散液中拿出， 烘干， 得到了附载 表面覆聚吡咯的 PVDF 粉末或纳米纤维的增韧 - 阻尼插层材料 ； 0051 (5-2) 将上述共附载得到的双功能插层材料一一放置于碳纤维织物层间进行铺 层， 碳纤维 T300、 3K， 定型后得到增韧 - 阻尼的复合材料预制体 ； 0052 (5-3)利用RTM工艺， 将液态环氧树脂3266(北京航空材料研究院)或液态苯并噁 说 明 书 CN 103963398 A 9 7/7 页 10 嗪 (BOZ) 树脂 ( 德国 Henkel 公司产品 Epsilon)， 按照该树脂 RTM 成型的工艺要求注入， 然 后再按规定的工艺进行成型固化， 最终得到碳纤维增强、 高阻尼并且高增韧的环氧树脂基 复合材料制品或苯并噁嗪树脂基复合材料制品。 说 明 书 CN 103963398 A 10 。