CN103282195A - 具有改进的阻尼性质的多层和组成梯度结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了复合材料，其具有有利的声音阻尼和振动阻尼性质同时维持或改进其它复合物机械性质，包括以具体顺序包含至少两种不同非织造材料以使得在固化后在z方向上形成梯度的夹页层，或在其结构内具有组成梯度以使得在固化后达到树脂互穿梯度的夹页。含有多层非织造夹页的复合材料可用于(例如)飞机中可见的结构(例如机身蒙皮、纵梁和骨架)中。本发明还涵盖制造所述复合材料的方法和含有所述复合材料的结构和飞机。

Description

具有改进的阻尼性质的多层和组成梯度结构

相关申请案交叉参考

本申请案主张对2010年12月28日申请的美国临时申请案第61/427,776号的优先权，所述申请案是全文以引用方式并入本文中。

技术领域

本文揭示具有有利的声音阻尼和振动阻尼性质同时改进其它复合物机械性质的复合材料。具体来说，含有具有组成梯度的非织造物的多层非织造夹层的复合材料可用于(例如)发现于飞机中的结构(例如机身蒙皮、纵梁和骨架)中。本发明还涵盖制备所述复合材料的方法和含有所述复合材料的结构和飞机。

背景技术

纤维强化聚合物基质复合物(PMC)是常用于需要对抗侵蚀性环境、需要高强度和/低重量的应用中的高性能结构材料。所述应用的实例包括飞机组件(例如，机尾、机翼、机身、螺旋桨)、船体和自行车骨架。PMC可包含与基质材料(例如聚合物树脂)结合在一起的纤维层。纤维强化基质并承受复合物支撑的大部分负荷，而基质承受复合物支撑的小部分负荷且还将负荷从断裂纤维转移到完整纤维。按这种方式，PMC可支撑比基质或纤维可单独支撑的更大的负荷。此外，通过以具体几何形状或取向对强化纤维进行调整，复合物可经有效设计以使重量和体积最小化。

人们已研发出多种工艺来制造PMC。实例可包括湿式叠层、预浸和液体灌注。在湿式叠层中，用基质材料润湿强化纤维，将其铺放于模腔中，并使其硬化或固化。这种工艺可以自动方式来执行，例如使用切割枪(chopper gun)或接受干纤维卷、使其通过树脂浸浴并将经润湿纤维铺放于模具中的机器。或者，可使用刷子手动施加树脂。

在预浸中，用预浸渍织造织物或预浸材制造复合物组分。以受控方式用基质树脂浸渍强化纤维并将其冷冻以抑制树脂聚合。随后在冷冻条件下运输并储存经冷冻预浸材直到需要为止。在从预浸材制造复合物部分时，将预浸材解冻到室温，切割到一定尺寸，并铺放于模腔中。在就位后，将预浸材真空装袋并在压力下固化以达成具有最小空隙的所需纤维体积分数。

在最近数十年里，由于高级复合材料具有高强度-重量比和劲度-重量比，业内已广泛接受其应用。与金属和金属-基质复合物相比，高级复合材料显示较高劲度和较差阻尼性能。因此，业内需要复合结构***的阻尼能力增强且劲度和强度降低极小的高级复合材料。

颁予与本申请案相同的受让人的美国申请案第12/683105号(公开案第20100170746号)涉及包含非织造层的复合材料，所述非织造层具有可定位于其中的中间层片处的粘弹性夹页。尽管这种材料具有相对于常用材料有所改进的声音阻尼和振动阻尼性质，但工业上需要具有声音阻尼和振动阻尼性质和同时改进的复合物机械性质(例如脱层强度)的材料以推进技术并使客户满意。另外，如果不经等离子体处理就可达成声音阻尼和振动阻尼性质可很有用，因为这种处理是复杂、昂贵且可能有侵蚀性的处理，可对其它机械性质造成可能有害的影响。

发明内容

这些和其它性质是通过本文中的新颖组合物来达成，所述组合物包括经固化或未经固化的结构复合材料和经固化或未经固化的复合夹心型结构材料。

在一些实施例中，经固化或未经固化的结构复合材料包含结构组分，例如碳纤维；树脂组分；和夹层，其在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料；其中所述结构组分呈多个包含结构纤维的纺织品层的形式；其中所述在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料的夹层定位于一对相邻的所述纺织品层之间；其中第一种类型的非织造材料构成夹层的核心部分且其中第二种类型的非织造材料构成夹层的在核心部分任一侧上的外部部分；且其中在固化后夹页在结构复合材料中的z方向上在核心与外部部分的非织造材料之间包含树脂互穿梯度。

在一些实施例中，经固化或未经固化的复合夹心型结构材料包含第一皮层和第二皮层，其中第一皮层和第二皮层包含多个纺织品层；介于第一皮层与第二皮层之间的结构核心；树脂组分；和夹页，其在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料；其中第一种类型的非织造材料构成夹层的核心部分且其中第二种类型的非织造材料构成夹层的在核心部分任一侧上的外部部分；且其中在固化后夹页在结构复合材料中的z方向上在核心与外部部分的非织造材料之间包含树脂互穿梯度；且其中：

a)夹页定位于一个皮层与结构核心之间；

b)夹页定位于皮层中两个相邻纺织品层之间；或

c)夹页定位于一个皮层与结构核心之间，且另一夹页定位于皮层中两个相邻纺织品层之间。

此外，组合物可包含树脂组分；和夹页，其在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料；其中第一种类型的非织造材料在夹层的核心部分中且其中第二种类型的非织造材料在夹层的核心部分任一侧上的外部部分上；其中在固化后夹页在结构复合材料中的z方向上在核心与外部部分的非织造材料之间包含树脂互穿梯度。

在一些方面中，在固化后夹页的外部部分与树脂组分的互穿程度高于核心部分。

在一些方面中，夹页包含至少三层非织造材料；其中所述核心部分包含一层第一种类型的非织造材料；其中所述外部部分是由第二种类型的非织造材料构成的外层；且其中核心层定位于外层之间。然而，也涵盖单层，其中夹页包含一层具有组成梯度的非织造材料；且其中所述组成梯度从夹页的核心部分到外部部分逐渐变化.非织造材料可在固化前经树脂组分部分或完全预浸渍。另外，夹页表面可经预处理以进一步改进夹页对结构组分的粘着。优选地，非织造材料包含至少一种热塑性弹性体或其掺合物；以及至少一种热塑性聚合物或共聚物和/或其掺合物。热塑性弹性体可包含至少一种选自由苯乙烯类热塑性弹性体、基于聚烯烃的热塑性弹性体和其掺合物组成的群组的共聚物。热塑性物质可选自由聚酯、聚酰胺、聚烯烃、其共聚物中的一种和其掺合物。

夹页可进一步包含有机和无机化合物或填充剂。

树脂组分可为热固性组合物。

可在固化工艺之前将夹页包埋于树脂组分中。

本文揭示这些和其它实施例。

附图说明

图1绘示本文所述多层结构的实施例。结构1图解说明非织造层经树脂完全预浸渍的实施例。结构2图解说明非织造层经树脂部分预浸渍的实施例。

图2是比较多遮蔽物改质复合物的图表，其图解说明在100-3000Hz范围内随温度而变的平均损耗因子。

图3显示多层改质压层中中间平面的放大部分的明视野和荧光显微照片。

图4是图解说明在-30℃下损耗因子随频率而变的图表。

图5是图解说明在25℃下平均传播损耗随频率而变的图表。

具体实施方式

可通过使用非织造多层遮蔽物(veil)或具有组成梯度的夹页作为复合材料的一部分而在获得高阻尼性能的同时进一步改进其它复合物机械性质(例如脱层强度)。在一些方面中，非织造材料的顺序足够相似，以防止夹页的各层或各部分之间(例如核心位置或核心层与相邻的外部部分或外部层之间)的材料不相容；但同时又足够不同，以使得外部部分或外部层在固化后与相邻的核心部分或核心层相比具有更佳的树脂互穿。所述顺序形成独特的层间形态，其具有在使用单一非织造材料时或在使用不合意的层顺序时原本难以达成的有利性质的组合。

这些性质在航空航天工业中非常重要，航空航天工业致力于提高其产品的性能，从而使高级复合材料在飞机的主要结构和次要结构中的使用不断增加。

复合物在飞机设计中的主要优势在于其高强度-重量比、极佳的耐疲劳度、耐蚀性和柔性，从而显著减少组件零件计数以及对紧固件和接头的需要。

然而，如果与金属相比，复合材料的劲度导致减弱噪声、振动和在结构上产生的疲劳的效率较差。

改进声音性能的标准解决方案包括使用被动的、半主动或主动控制技术。

一种用于解决复合结构中的振动/噪声问题的常用机制是基于粘弹性阻尼。在这种情形中，必须向发射/振动表面施加大量无约束或有约束的“附加(add on)”装置。在第一种情形中，将阻尼层直接结合到振动表面，从而通过一系列循环的拉伸/压缩变形以及结构的弯曲来使能量耗散。在第二种情形中，将与约束性复合物/金属层组合的粘弹性/弹性体层结合到发射表面，从而通过一系列循环的剪切变形机制促使振动/声音应变能耗散为热量。

汽车内饰应用已使用多层附加声音吸收材料以促进减小噪声并提高乘坐舒适性。研发具有不同组成、厚度、重量、声音性能和可制造性的粘弹性连续膜、核心、泡沫和非织造织物的不同组合用于这些应用。揭示含有不透气屏障、透气性强化核心、透气性开孔泡沫、纤维垫和半透性气流阻挡膜的顺序的结构以改进汽车内饰声音性能(US7320739A2)。已提出轻质声音吸收材料，其包含多个在有机纤维非织造织物层的一侧上分层且附接到车体零件的由刚性表面膜材料组成的层，且在最后两层之间***空气层(WO2007/026411A1)。通常将粘着层施加到阻尼膜的朝向待阻尼零件的表面上以促进装置定位和总体表面胶粘。揭示含有一系列穿孔、多孔和连续膜(US6953105B2)以改进阻尼性能以及对车体和顶盖的粘着的多层附加阻尼箔。还研发包括锚定纤维支撑的热塑性膜且与粘着膜组合的解决方案(US2008/0152854A1)。US2009/0075052A1阐述用于热焊接的粘着带，其包含经与纤维混合的基于丙烯酸酯或天然橡胶的压敏粘着剂涂布的经结合聚合衬底。包含弹性膜和非织造物的特定顺序的复杂构造已广泛用于纺织品、衣服和尿布应用以改进美观和手感性质同时维持产品柔性和合身性(US2008/004138)或显示潜在的伸展能力(US2008/0095978)。

最近，研发基于在复合物压层中使用互层共固化粘弹性膜的另一方法以使噪声和疲劳的影响降到最低。例如，US2007/0071957揭示使用含有多种包埋于结构基质材料中的纤维材料且在所述材料之间含有阻尼穿孔膜的结构复合材料。还揭示包括经处于Tg以上(呈粘弹性状态)的热固性树脂基质预浸的纤维(US6764754)或共固化的纤维支撑的粘弹性膜(US2008/0277057)的复合物压层结构。

还提出基于使用包含基质材料和多种形状记忆合金线纤维的复合结构的备选解决方案(WO2008/147754)。

美国申请案第12/683105号(公开案第20100170746)涉及包含非织造层的复合材料，所述非织造层具有定位于其中的中间层片处的粘弹性夹页。

尽管标准材料解决方案可部分改进复合物的阻尼性能，但其仍在成本、重量、机械性能和制造工艺的灵活性/适宜性方面显示实质性限制。最先进材料的化学性质(主要是硫化弹性体)和产品形式(主要是连续膜)限制其在灌注或自动纤维铺放工艺中的应用。大多数‘附加’阻尼器必须手动施加到发射表面，从而产生额外的安装、人力和维护成本。因此，业内仍非常需要克服大多数技术与成本限制的材料解决方案，可使用当前制造工艺将其整合于复合结构中并且可易于针对特定应用对其加以调整。

在一些实施例中，将多层非织造材料整合于复合结构的特定区域(例如其中的中间层片)中在固化循环期间形成受控层间结构，从而在z方向上产生树脂互穿梯度。z方向在非织造领域中众所周知，且一般包括“平面外”方向，或垂直于结构复合材料中各个层的平面。多层非织造材料的所述整合可显著改进其噪声/振动减弱同时维持或改进其机械性质。在一些方面中，夹层具有多个相邻层，其中在两个相邻层中使用的非织造材料足够类似以相容，且足够不同以使得在固化后每一材料的树脂互穿水平产生有利的阻尼和机械性质。例如，这些性质可通过使用在固化后具有与外层之间的核心层相比更佳的树脂互穿水平的外层来获得。在一些实施例中，在固化循环期间，由于非织造多遮蔽物结构能保持其形状并限制非织造材料(例如微纤维)的膨胀，非织造物外层的组成、厚度和透气性使得更多树脂可渗入所述结构中。相比之下，核心层将具有略有不同的组成和透气性，其中其能容许非织造材料(例如微纤维)进行更强化且更受控的膨胀，由此略微减小可用于树脂互穿的空间。通过使用不同非织造材料和使用呈具体顺序的材料来控制结构中的树脂互穿，达成优良的层间强度和阻尼性质。因此，外部部分含有与核心相比含有更多树脂的互穿区域的结构产生极佳阻尼和机械性能。这种影响也可通过在z方向上具有组成梯度的单层材料来达成。相比之下，具有与高渗透性外层互相连接的高渗透性核心的结构将不会达成同样有利的阻尼和层间强度性质。在下表2中显示的配置2中，使用相同遮蔽物等级，从而容许多遮蔽物结构中的三个层具有较高树脂互穿水平。在这种情形中，在多遮蔽物结构的z方向上产生均匀树脂互穿。在固化后不能产生在本发明各方面中达成的独特形态且这种配置产生较差阻尼和机械性质。因此，在实例中报告配置2以阐释，如果使用三种具有相同组成的随机材料，那么不会产生在本发明各方面中达成的独特形态。

在一些实施例中，由于在相邻层或相邻部分中非织造材料(例如微纤维)之间的界面处受控膨胀和互穿的影响，核心层和核心部分产生与其它层或其它部分几乎连续的网络。在一些方面中，这种特性是由于各个层或部分的组成之间差异非常有限所致，这可防止出现材料不相容问题。

因此，所用各种非织造材料的组成和物理参数以及铺放非织造层或夹层部分的特定顺序二者可决定固化后的树脂含量、对阻尼的影响和所得复合材料的机械性能。

材料可易于由所属领域技术人员进行测试以比较各种非织造材料之间的树脂互穿和相容性。

相容的非织造物组成的特征可在于由于共价、离子型、分子间、偶极子-偶极子、离子-偶极子、H键或范德华力(van der Waals force)的影响所致的在固态中降低水平的界面拉伸和高粘着。在一些方面中，相容非织造物组成在固化循环期间不会显著相分离为其个别组分，且在复合物操作条件中不会损耗有用的技术性质。可使用各种热学、散射、频谱、显微、色谱和界面技术来评价不同非织造物组成的相容性水平。表征技术的选择主要取决于非织造物组成和不同掺合物的构成聚合物之间的相互作用的类型。

非织造物透气性值可根据ASTM D737-04(2008)来测量。具有高透气性值(例如≥70cc/cm2/s)的非织造层可用于多遮蔽物结构的外部非织造层或用于在其结构内的z方向上具有组成梯度的遮蔽物的外部部分。具有低透气性值(例如＜70cc/cm²/s)的非织造层可用于所揭示多层结构的核心非织造层或用于在z方向上且在其结构内具有组成梯度的非织造物的中心部分。

通常基于非织造物组成、微纤维膨胀因子、树脂组合物和固化循环选择最适透气性水平。

可使用配备有热载台(hot-stage)***的光学显微镜分析小部分经浸渍或经部分浸渍的非织造物和再现固化循环条件来观察并量化非织造物的膨胀特性和树脂互穿水平。由在树脂***中最低程度地膨胀(小于其初始体积的50％)或不膨胀的微纤维构成的非织造物适用于多遮蔽物结构的外部非织造层或用于在其结构内的z方向上具有组成梯度的遮蔽物的外部部分。由膨胀超过其初始体积的50％且更特定地介于50％与200％之间的微纤维构成的非织造物可用于所揭示多层结构的核心非织造层或用于在z方向上且在其结构内具有组成梯度的非织造物的中心部分。

多层遮蔽物与树脂的组合可易于制造，从而确保若干种灵活性程度以满足任何形状、构造和规格要求(层组成、纤维直径、重量、厚度、空气/树脂渗透性和机械性质)。可研发不同构造和层顺序以实现特定温度和频率阻尼要求。所述材料适用于大多数复合物制造工艺，包括灌注和自动纤维铺放。使用多层和组成梯度结构可显著降低零件计数、重量、结构复杂性和人力/安装/维护成本。可在机身蒙皮/骨架/纵梁制造期间整合所述材料且不需要额外步骤。所述解决方案可易于仅应用到结构的特定区域以进一步促进阻尼效率和重量减轻。由于安装在蒙皮与内部面板之间的二级阻尼处理的大小和重量降低，预期提高复合结构的声音减弱性能可进一步减少成本和重量。

已证实热塑性弹性体和其掺合物与热塑性聚合物、共聚物或其掺合物组合可在声音阻尼应用中的可加工性、成本与热-机械性质之间提供良好平衡。可将经改造非织造物整合于复合结构的所选区域中以改进其噪声和振动阻尼性能。可细微地调节诸如组成、透气性、A/W、纤维直径和厚度等参数以达成足够/所需水平的树脂互穿，且由此达成高剥离强度值和内聚失效。相反，夹页结构中的高树脂含量可限制压层阻尼潜力。

独立地或与粘着剂组合夹入的连续弹性体膜可改进复合物声音性能。所用材料(主要是硫化橡胶)的固有性质限制其对相邻层的粘着，从而显著降低机械性能，且限制其在飞机结构组分和结构中的潜在应用。

在于z方向上具有树脂互穿梯度的受控结构的固化循环期间产生的本文所述解决方案的各方面可使夹入复合物的阻尼和剥离强度性能二者最大化，同时维持或改进其机械性质。

本文所用术语“大约”、“约”和“实质上”表示接近所述量且仍能执行所需功能或达成所需结果的量。例如，术语“大约”、“约”和“实质上”可是指与所述量相差10％以内、5％以内、1％以内、0.1％以内和0.01％以内的量。

本文所用术语“部分地”或“至少一部分”表示占总体的量，其包含可包括总体在内的占总体的量。例如，术语“一部分”可是指占总体0.01％以上、0.1％以上、1％以上、10％以上、20％以上、30％以上、40％以上、50％以上、60％以上、70％以上、80％以上、90％以上、95％以上、99％以上和100％的量。

本文所用术语“整合的”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且是指阻尼结构，所述结构在结构中含有协作发挥功能的元件的组合，且其中任何元件都是主结构的紧密部分且不易分离，且在一个方面不能以任何方式分离。在一些实施例中，整合阻尼结构包括与非织造阻尼材料共固化的复合物。在其它实施例中，树脂组分部分或实质上完全渗透非织造材料。因此，结构树脂组合物在整个复合结构中是连续或部分连续的。在加热后，可使夹页在树脂基质内达到部分扩散和混合，从而进一步改进最终复合物的强度并形成整合结构。

本文所用术语“共固化”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括在单一步骤中固化的材料。例如，在具有经树脂部分或完全浸渍的夹页的预浸材中可在单一步骤中共固化或固化。在一些实施例中，使复合材料中具有非织造材料的夹层与其余组分共固化产生整合结构。

非织造材料可用于不同制造工艺中。非织造材料还可用于制造预浸材。在一个实施例中，可同时或在同一灌注工艺期间将非织造材料和纤维或预成型物与树脂一起灌注，从而产生整合结构。在这个实施例中，所述层并非连续膜或部分连续膜，其用作包埋于结构中的流动屏障。

本文所用术语“结构组分”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括包含结构纤维且呈多个纺织品层的形式(例如织造碳纤维织物)的材料。

本文所用术语“结构纤维”包括增加最终复合物(例如玻璃或碳纤维)的强度且因此弹性模量大于50GPa的纤维。

本文所用术语“树脂组分”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括适于制备机身蒙皮、纵梁和骨架的结构树脂组合物。

本文所用术语“基质”、“树脂”和“基质树脂”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且可包括一种或一种以上包含热固性和/或热塑性材料在内的化合物。实例可包括(但不限于)环氧树脂、环氧固化剂、酚醛树脂、酚、氰酸酯、酰亚胺(例如，聚酰亚胺、双马来酰亚胺(BMI)、聚醚酰亚胺)、聚酯、苯并噁嗪、聚苯并咪唑、聚苯并噻唑、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚醚酮(例如，聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)和诸如此类)、其组合和其前体。

有益地，使用整合阻尼结构显著减轻阻尼元件的重量，并降低维护成本、零件计数和人力成本。另外，降低噪声可通过使用于飞机机身中的二级阻尼处理(例如特大型玻璃棉毡、装饰品和其它安装装置)最小化来进一步减少重量和成本。

本文所用术语“阻尼(damped和damping)”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括振动结构中机械能的耗散。能量耗散可包括机械能转化为热能，所述热能随后损耗到结构环境中。在一个实施例中，阻尼是基于被动的材料阻尼。在一个实施例中，复合物压层在宽频率和温度范围内显示高阻尼性质，例如高损耗因子

。适宜频率包括约200Hz到5000Hz。适宜温度包括约-50℃到+20℃，例如-40℃到+10℃、-30℃到+20℃、-20℃到+10℃、-10℃到+20℃或0℃到+10℃。

本文所用术语“预浸材”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义，例如上文所述。预浸材包括已在其体积的至少一部分内经基质材料浸渍的纤维板材或片材。所述基质可以部分固化状态存在。在一个实施例中，预浸材的纤维体积分数基于预浸材的总体积介于约0.50体积％到0.60体积％之间。

本文所用术语“固化(cure和curing)”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且可包括聚合和/或交联工艺。固化可通过包括(但不限于)加热、曝露于紫外光和曝露于辐射的工艺来执行。在某些实施例中，固化可在基质内进行。在固化之前，基质可进一步包含一种或一种以上在约室温下为液体、半固体、结晶固体和其组合的化合物。在其它实施例中，预浸材内的基质可经部分固化以展现所选粘稠度或粘性。

本文所用术语“复合物”各自具有其如所属领域技术人员已知的普通含义，例如上文所述。复合物可包括多种预浸材。可通过施加热、真空和外部压力中的至少一者使预浸材固结为复合物。所得复合物可用于(但不限于)航空航天应用中。

本文所述复合物的实施例的表观层间剪切强度实质上不受溶剂甲基乙基酮(MEK)条件处理的影响。在一些实施例中，在MEK条件处理后保留所述剪切强度的90％，例如90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或100％。

本文所用词组“剪切强度”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义。可以多种方式在剪切中测试样本。在一个实施例中，表观剪切强度是在测试样本的一半厚度下在首次失效时计算的最大剪切应力，且可借助挠曲(例如3点弯曲)来测量。3点弯曲的剪切强度可通过下式得出：

$\mathrm{\τ}=\frac{3\·P_R}{4\·b\·h}$

其中PR是首次失效时的最大力，b是样本宽度，且h是样本厚度。

本文所用术语“纤维”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且可包括一种或一种以上适于强化复合物的纤维材料。纤维可采取颗粒、薄片、晶须、短纤维、连续纤维、板材、层片和其组合中任一者的形式。连续纤维可进一步采用单向、多维(例如，二维或三维)、非织造、织造、针织、缝合、卷绕和编织配置以及卷曲纤维薄毡(swirl mat)、毡垫和短切垫结构的任一者。织造纤维结构可包含多个织造纤维束，其具有少于约1000条长丝、少于约3000条长丝、少于约6000条长丝、少于约12000条长丝、少于约24000条长丝、少于约48000条长丝、少于约56000条长丝、少于约125000条长丝和多于约125000条长丝。在其它实施例中，可通过跨纤维束缝合、纬线***针织缝合或少量树脂(例如施胶)将纤维束固持在适当位置。

纤维的组成可视需要而改变。纤维组成的实施例可包括(但不限于)玻璃、碳、芳族聚酰胺、石英、聚乙烯、聚酯、聚-对亚苯基-苯并二噁唑(PBO)、硼、碳化硅、聚酰胺和石墨和其组合。在一个实施例中，纤维是碳、纤维玻璃、芳族聚酰胺或其它热塑性材料。强化纤维可为有机或无机纤维。此外，纤维可包括纺织品构造，包括那些呈连续或不连续形式的构造。

本文所用术语“非织造物”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且可包括非织造纤维自粘性网片。在一个实施例中，“非织造物”是指任何不使用纺织品织造工艺形成的材料，所述工艺产生以可辨认方式交织的个别纤维的结构。非织造织物可从短或长纤维制成。由于非织造材料因非织造物的受控渗透性而允许树脂流动，所以非织造材料可适于树脂灌注工艺。相比之下，连续或穿孔VEM膜产生树脂流动的物理屏障。非织造材料包括湿铺、干铺(经梳、气铺)、纺熔(纺铺、熔喷)、闪蒸纺丝、静电纺丝、水刺打孔、针打孔结构。

非织造物的代表性聚合物包括a)至少一种热塑性弹性体或其掺合物，和b)一种热塑性聚合物或共聚物和/或其掺合物。

热塑性弹性体的一些实施例包括苯乙烯类热塑性弹性体(含有聚丁二烯、聚异戊二烯、氢化聚丁二烯、氢化聚异戊二烯或其组合)、基于聚烯烃的热塑性弹性体含有卤素的聚烯烃热塑性弹性体、聚氨基甲酸酯热塑性弹性体、聚酰胺聚醚共聚物、共聚酯热塑性弹性体、基于聚丙烯酸酯的热塑性弹性体和其掺合物。在一些实施例中，可选择苯乙烯类热塑性弹性体作为非织造层调配物的主要组分，例如含有以下的共聚物：氢化乙烯-丙烯柔性单元(SEPS)和苯乙烯类硬嵌段，例如Kuraray Septon2063或Kraton FG1924X；或氢化乙烯-丁二烯柔性单元(SEBS)和苯乙烯类硬嵌段，例如Polimeri Europa Europrene或Alpha Gary Evoprene。

热塑性聚合物或共聚物的一些实施例包括：聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、共聚酯或其掺合物；聚酰胺，例如尼龙(nylon)6或尼龙66、聚芳酰胺、聚酰胺酰亚胺；聚烯烃聚合物，例如低、中和高密度聚丙烯、低、中和高密度聚乙烯、无规、间规或等规聚丙烯和其掺合物、聚乙烯乙烯醇和其掺合物、聚(1-丁烯)、聚(2-丁烯)、聚(3-甲基-1-丁烯)、聚(4-甲基-1-戊烯)、聚(1-己烯)、聚(1-庚烯)、聚(1-辛烯)、聚(1-壬烯)、聚(1-癸烯)、聚(1-十二烯)；聚(1-十四烯)、聚(1-十六烯)、聚(1-十八烯)、其共聚物和掺合物；其烯烃共聚物和掺合物；乙烯基聚合物和共聚物，例如聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇和聚乙烯乙酸乙烯酯、丙烯酸聚合物和共聚物；聚氨基甲酸酯和其它目前已知或今后研发的聚合物和其掺合物。

在一些实施例中，将不同百分比的聚丙烯(PP)和高Tm聚烯烃(例如可以商品名

从三井化学(Mitsui Chemicals)购得的不同等级的4甲基-1戊烯共聚物)与所选热塑性弹性体复合以形成一种呈多层结构的非织造材料。

在一些实施例中，热塑性弹性体对热塑性聚合物/共聚物的比率为以重量计约95∶5到5∶95，例如10∶90、15∶85、20∶80、25∶75、30∶70、36∶65、40∶60、45∶55、50∶50、55∶45、60∶40、65∶35、70∶30、75∶25、80∶20、85∶15或90∶10，例如40∶60或30∶70，这取决于所得复合材料的所需温度/频率阻尼以及热-机械性质。在一些方面中，热塑性弹性体对热塑性聚合物/共聚物的比率以重量计为70∶30。例如，热塑性弹性体(例如氢化乙烯-丙烯柔性单元(SEPS)和苯乙烯类硬嵌段，例如Kuraray Septon2063)可以70重量％的量存于非织造材料中。在一些实施例中，热塑性聚合物(例如聚丙烯(PP))可以30重量％的量存于非织造材料中。在其它方面中，热塑性聚合物和热塑性共聚物(例如PP和1-戊烯共聚物(例如4甲基-1戊烯-1癸烯))可以30重量％的量一起存于非织造材料中。在另一实施例中，热塑性弹性体(70％w/w)可使用30％w/w的4-甲基1-戊烯共聚物(例如4甲基-1-戊烯-1十六烯-1十八烯共聚物)来改质。

在一些实施例中，热塑性聚合物对热塑性共聚物的比率可在热塑性聚合物对热塑性共聚物以重量计0∶100到100∶0范围内，例如5∶95、10∶90、15∶85、20∶80、25∶75、30∶70、36∶65、40∶60、45∶55、50∶50、55∶45、60∶40、65∶35、70∶30、75∶25、80∶20、85∶15、90∶10或95∶5，例如70∶30、60∶40、50∶50、45∶55、55∶45、60∶40、40∶60或30∶70，这取决于所得复合材料的所需性质且所属领域技术人员可易于了解。在一些方面中，热塑性聚合物(例如聚丙烯(PP))和热塑性共聚物(例如一种具有高Tm聚烯烃者，例如1-戊烯共聚物，例如4甲基-1戊烯-1癸烯共聚物)可以50∶50的重量比使用。

因此，根据诸如以下等因素，相同材料在***中可有不同特性：夹层的组成(例如每一层的组成)和物理性质；树脂***；以及固化循环。相同非织造物组成可产生不同的膨胀和互穿特性，这取决于树脂***和固化特征。

非织造微纤维可由二组分或多组分纤维构成。微纤维可具有诸如鞘/核心、并排、饼图扇形段(pie segment)、海中岛(islands-in-a-sea)等更复杂结构且其可由不同聚合物或其掺合物制成。聚合物微纤维可含有有机或无机填充剂或改质剂。

非织造物表面可经受预处理(例如化学处理、等离子体处理、电晕放电处理、火焰处理、喷砂处理或其组合)以达成进一步改进或增强粘着强度和机械联锁机制的目的。然而，达成高脱层强度并不需要所述处理，且因此在一些方面中，由于等离子体处理复杂、昂贵且可能有侵蚀性而不使用所述处理。机械或化学处理可能会损伤微纤维的完整性，且因此改变结构的阻尼和热-机械特性。

本文所用术语“夹页”或“夹层”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括铺放于其它层之间的层。在一个实施例中，夹页可定位于复合物的平面中间。在另一实施例中，中间层片包含最大剪切区域。在简单情形中，可通过对结构实施应力分析来测定剪切和挠曲。例如，在加载挠曲的梁的情形中，最大剪切区域位于中性轴处。在更复杂结构中，需要额外计算来测定应力并确定最大剪切区域。

每一“夹页”或“夹层”可包含多个层以形成单一夹层。预浸材或复合结构可包含一个以上夹层，但所述夹层通常通过用于形成复合结构的结构材料层(例如纺织品层)隔开。在一些实施例中，所述多个层包括至少三个层以使得在固化后在z方向上形成由于使用不同组成所致的树脂互穿梯度。例如，夹层可包含三个层，其中两个层是互穿程度较高的外层且一个层是互穿程度较低的核心层。

在一些实施例中，在垂直于强化纤维的方向上具有组成梯度的单层以使得在固化后在z方向上形成树脂互穿梯度。例如，单层可包含特征为互穿程度较低的核心的中心部分和互穿程度较高的外部部分。

本文所用术语“组成梯度”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括特征为组成从其结构的核心/中心部分到外部部分具有渐进性差异的材料。

在另一实施例中，夹页厚度为20μm到2000μm，优选地介于50μm到700μm之间，且最优选地介于100μm到300μm之间。

本文所用术语“中间平面”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括复合物层片中间的部分，所述部分可位于距离复合物的一个或一个以上表面约40％到60％复合物厚度处。

本文所用术语“最大剪切”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括源自所施加力且与其所作用于的部分相切的内力，所述内力引起或往往引起两个邻接层以平行于其接触平面的方向相对滑动以到达另一者。来自弯曲的剪切应力在梁的中性轴处的中间平面上最大。在一些实施例中，夹页定位于整合阻尼复合材料的中间平面中的纺织品层之间，且在一些方面中所述定位可在根据剪切水平选择的区域中产生在重量和阻尼上更有效的结构。

在一些实施例中，可将夹页可铺放于构成复合结构的任何层中，且在其它实施例中，夹页可定位于复合物的特定区域中，且在一些方面中，夹页可定位于根据剪切水平选择的区域中以产生在重量和阻尼上更有效的结构。

本文所用术语“经包埋”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且包括完全包括在复合结构内的夹页。在一些方面中，夹页是复合结构整体的一部分。

弹性体通常是热固性物质，其中长聚合物链在固化(硫化工艺)期间交联。弹性源自长链使自身重构以分配所施加应力的能力。共价交联确保在去除应力时弹性体可恢复其原始配置。由于这种极高柔性，弹性体可可逆地延伸5％到800％，这取决于特定材料。在无交联或具有不易重构的短链时，所施加应力可导致永久变形。

热塑性弹性体(TPE)是显示热塑性性质和弹性体性质二者的一类共聚物或聚合物的物理混合物。尽管大多数弹性体是热固性物质，但相比之下热塑性物质相对易于用于通过(例如)射出模制和熔喷来制造。热塑性弹性体显示橡胶材料和塑料材料二者的典型优点。热固性弹性体与热塑性弹性体之间的主要差异是交联的类型。热固性聚合物中的交联是在硫化工艺期间产生的共价键。另一方面，热塑性弹性体聚合物中的交联是较弱偶极子或氢键或仅在材料的一个相中发生。

损耗正切(tanδ)是一个用于测定声音和振动阻尼效率的因子。因此，由于高阻尼非织造物组成的所述因子具有较高数值，所以是以电能或热能形式吸收并耗散动能，且夹页展现优良的机械特征，例如声音吸收性质或振动阻尼性质。要求常规高阻尼夹页材料组合物具有高于1.0和优选地介于1.5与2.0之间的损耗正切。

另外，可选择夹页组合物以确保适用于非织造制造工艺、低水分吸收以及对溶剂和侵蚀性流体的抗性。

可将本文所述夹页的实施例制造成具有各种特征(例如纤维直径、面积/重量、厚度、透气性和拉伸性质)的各种形状。例如，复合物中纤维的纤维直径可为约10μm到20μm，且在其它实施例中为3μm到7μm、20μm到40μm或40μm到60μm。另外，夹页的每单位面积的质量可为约50g/m²到150g/m²，且在其它实施例中为10g/m²到50g/m²、150g/m²到300g/m²或300g/m²到500g/m²。同样，夹页的厚度可为约100μm到400μm，且在其它实施例中为50μm到100μm、400μm到600μm或600μm到1000μm。夹页的透气性可为约40cc/cm²/sec到100cc/cm²/sec和5cc/cm²/sec到40cc/cm²/sec，且在另一实施例中为100cc/cm²/sec到400cc/cm²/sec。例如，夹页的拉伸强度(MD)可为约2N/1.5cm到10N/1.5cm，且在其它实施例中为10N/1.5cm到20N/1.5cm、20N/1.5cm到60N/1.5cm或60N/1.5cm到100N/1.5cm。

在一个实施例中，在复合物压层中***夹页不会显著影响复合物压层的热学性质(T_g)、热机械性质或环境性质(水分、溶剂和侵蚀性流体抗性)。在另一实施例中，在复合物压层中***夹页仅轻微影响或不影响开孔压缩和冲击后压缩强度性质。

本文所用术语“叠层”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且可包括一个或一个以上彼此相邻铺放的预浸材。在某些实施例中，叠层内的预浸材可相对于彼此以所选取向来定位。在另一实施例中，可任选地用穿线材料将预浸材缝合在一起以抑制其相对于所选取向的相对移动。在其它实施例中，“叠层”可包含本文所论述的完全浸渍预浸材、部分浸渍预浸材和穿孔预浸材的任一组合。叠层可通过包括(但不限于)以下的技术来制造：手动叠层、自动带式叠层(ATL)、高级纤维铺放(AFP)和长丝卷绕。

本文所用术语“机身蒙皮”、“机身纵梁”和“机身骨架”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且分别是指飞机主体面板、形成飞机框架的周围骨架和纵向劲化强化构件。使用骨架与纵梁的组合来赋予机身舱体以所需的劲度和足量的材料以承受来自静态方面和疲劳方面的所有飞机负荷。具体来说，对于纵梁元件，主要目的是以最佳配置划分蒙皮面板表面以避免表面变形。纵梁还有助于防止因蒙皮面板扩展而出现裂纹。机身骨架的实例包括IST骨架、具有剪切带的浮式C骨架和具有剪切带的浮式Z骨架。

本文所用术语“有机改质剂”、“有机填充剂”、“无机改质剂”和“无机填充剂”具有其如所属领域技术人员已知的普通含义且可包括通常加入到非织造材料中以改进其性质的有机和无机化合物，例如流动控制添加剂、UV吸收剂、填充剂(例如二氧化硅、石墨和氮化硼)、粘土(例如云母、滑石和蛭石)、金属颗粒、消光剂、颜料、抗氧化剂、阻燃剂、稀释剂、稳定剂、单体、预聚物、柔性改进剂、加工助剂和润滑剂(包括基于氟聚合物的加工助剂、矿物油和蜡)、成核剂、纤维束、聚合物、玻璃、陶瓷和聚合泡、金属颗粒微填充剂和纳米填充剂(例如核-壳颗粒、磁性和介电纳米晶体、碳纳米管、碳纳米纤维、纳米石墨、纳米粘土、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、氧化锆和二氧化钛纳米颗粒、贵金属纳米颗粒、导电微粒和纳米颗粒、纳米纤维和纳米束)或其组合。

可使用制备复合材料的标准制造工艺。例如，在一个实施例中，使用典型机身蒙皮/骨架制造工艺来制备复合物。

实例

实例1-样品制备

选择不同材料等级以评估非织造层组成、树脂含量、A/W、AP和分配对复合结构的影响。

选择苯乙烯类热塑性弹性体且具体来说含有氢化乙烯-丙烯柔性单元(SEPS)和苯乙烯类硬嵌段的共聚物(例如Kuraray Septon2063或Kraton FG1924X)作为非织造层调配物的主要组分。将不同百分比的聚丙烯(PP)和高T_m聚烯烃(4甲基-1戊烯共聚物，例如得自三井化学的TPX DX231或DX820)与所选热塑性弹性体复合，且然后用于使用熔喷工艺制造四种非织造物等级。完整列表报告于表1中。

表1.非织造物的组成、物理和机械性质

选择两种多层配置、即经

977-2HM树脂部分或完全预浸渍(图1)来研究树脂分配和含量(配置1-5，表2)对经改质压层的阻尼和机械性质的影响。

表2.多遮蔽物配置、堆叠顺序和树脂含量

多层配置2和5未达成如使用多层配置4所达成的极佳结果，这是因为如图1中图解说明的多层结构1和2的两个相邻层中的材料相同。多层配置4具有与非织造物外层不同的非织造物核心层，这对如下文更详细论述的复合材料的性质有影响。因此，所使用非织造材料的类型、夹层中非织造物的顺序和各层中的相对树脂含量影响可能达成的独特的层间形态。如果渗透性较低的核心与渗透性较高的外层互相连接的独特结构，那么可能无法达成极佳的阻尼和层间强度性质。

实例2-动态机械(DMA)和显微分析

在介于-50℃与+20℃之间的温度范围内以10℃间隔实施一系列DMA多频率(0.01Hz到100Hz)实验来研究夹入的复合物试件的阻尼效率。

DMA试板是从

977-2-34％-198-24K IMS单向带使用逐层片叠层法来制造。使用不同预浸渍多层配置(表2)作为夹页且将其叠层在样本的中间平面处。出于比较目的，制造不含有任何夹页的样本并将其编号为“未改质基线”。所评估试件的完整列表报告于表3中。

表3.试板代号和相应的夹页配置

试板代号	夹页
		未改质基线	无
多重1	多层配置1
		多重2	多层配置2
多重3	多层配置3
		多重4	多层配置4
多重5	多层配置5

试件尺寸报告于表4中。

在测试前，将经固化样本存储于(23±2℃)和(50±5)％湿度下。

表4.DMA样本尺寸

长度	40±0.4mm
		宽度	10±0.4mm
厚度	约2mm
		叠层	准各向同性

使用所施加应力和所得应变的量值来计算劲度且由此计算材料在应变下的模量。通过测量与所施加力相比的位移中的时滞来测定材料的阻尼性质。时滞报告为相滞(角度)。阻尼称为tanδ，其表示相滞的正切。通过根据WLF(威廉姆斯-兰德尔-费利(Williams-Landel-Ferry))方程基于TTS(时温重叠)原理推敲数据来生成主曲线。然后绘制在介于100Hz与3000Hz之间的频率范围内随温度而变的平均tanδ值的曲线以比较不同材料解决方案的性能(图2)。

在所评估温度和频率范围内所有多层结构都达成极佳阻尼性能。具体来说，在试板“多重1”和“多重4”中所用的配置表述最佳结果，从而在-30℃下达成高达0.27的tanδ值。

在层间区域中在压层中间平面处产生的独特且受控的形态导致显著改进。

通过控制非织造物组成、物理参数和顺序可获得高度树脂互穿的外部区域和渗透性较低的核心部分，如图3中所示。在固化循环期间，核心层产生与外层几乎连续的网络，从而决定独特的遮蔽物/树脂微结构。

相反，在达成显著较高的树脂水平时，多层结构的阻尼潜力降低(多层配置2和5)。

实例3-层间剪切强度

根据EN2563以简支梁形式集合测试样本的表观剪切强度。一个杆搁置在两个支撑件上，其受力，所述力借助位于支撑件之间的中间位置处的负荷鼻状物施加，且根据下式来测量：

$\mathrm{\τ}=\frac{3\×\mathrm{PR}}{4\×b\×h}$

其中：

τ是表观剪切应力(MPa)

PR是在首次失效时的最大力(N)

B是样本宽度(mm)

h是样本厚度(mm)

在MEK浸泡之前和之后测量多层改质压层的表观层间剪切强度。在初始条件中，根据EN2743对样本进行条件处理。对于在MEK浸泡之后的测试，根据EN2489来实施条件处理。

从

977-2-34％-198-24KIMS单向带制造试板。选择多层配置4(表2)作为所述实例的夹页且将其叠层在样本的中间平面处。在根据EN2565制备的试板中取测试样本。样本尺寸报告于表5中。

表5I.L.S.S.样本尺寸

长度(L)	20±0.25mm
		宽度(W)	10±0.2mm
厚度(t)	2±0.2mm

甲基乙基酮条件处理不影响所计算的通过优选多层(配置4)改质的样本的表观层间强度。具体来说，在一个实施例中，层间剪切强度是69.24MPa，且在溶剂中浸泡1小时后为69.14MPa。

实例4-层间断裂韧度-模式I

根据EN2565从

977-2-34％-198-24KIMS单向带制造试板。选择多层配置2和4(表2)作为夹页且将其叠层在压层的中间平面处。

在通用测试机中以10mm/min向预裂试件连续加载剥离力直到达成约100mm的总扩展裂纹长度为止，同时连续记录负荷以及测试机横梁位移。

从扩展裂纹长度和从负荷-横梁位移图测定的所施加能量且根据下式计算G_ic。

$G_{\mathrm{Ic}}=\frac{A}{a\×w}\×{10}^6$

其中：

PS是剥离强度

A是达成总扩展裂纹长度的能量

a是扩展裂纹长度

w是样本宽度

样本尺寸报告于表6中。

表6.G_ic样本尺寸

长度(L)	250.0±5mm
		初始裂纹长度(l)	25.0±1mm
宽度(w)	25.0±0.2mm
		厚度(t)	3.0±0.2mm

如表7中所示，如果与未改质基线相比，引入多层配置2使压层间强度出现极小降低。在使用优选多层(配置4)来使复合物压层改质时，可使强度达成几乎200％的增加。多层配置4与美国公开案第2010/0170746号的图11相比显著改进脱层直线。所述较高脱层强度值的达成不使用等离子体处理，所述处理是昂贵的侵蚀性处理，其可能对其它机械性质造成有害影响。

在两种情形中都达成良好的树脂互穿水平且观察到内聚失效模式。可基于由于所选夹页构造和在固化后获得的独特的层间形态而耗散为热量的额外能量来解释高G_ic值。

表7.层间断裂-模式I强度值

试板代号	夹页	Gic[J/m2]
			未改质基线	无	344
多重2	多层配置2	321
			多重4	多层配置4	949

多层配置4与美国公开案第2010/0170746号的图11中图解说明的材料相比具有显著改进的层压强度。

实例5-层间断裂韧度-模式II

根据EN2565从977-2-34％-198-24KIMS单向带制造试板。将多层配置2、4和5(表2)叠层在压层的中间平面处。

在干燥/RT条件下且在根据EN2743进行条件处理后测试测试样本。

根据prEN6034在三点式弯曲夹具中加载预裂样本直到裂纹开始扩展。在测试期间连续记录施加到样本的负荷和测试机的横梁位移。根据下式计算总断裂韧度能量：

$G_{\mathrm{IIc}}=\frac{9\×P\×a^2\×d\×1000}{2\×w\×(\frac{1}{4L^3}+3a^2)}$

其中：

G是断裂韧度能量[J/m2]

D是在裂纹开始脱层时的横梁位移[mm]

P是开始破裂的临界负荷[N]

a是初始裂纹长度[mm]

w是样本宽度[mm]

L是跨长[mm]

表8.层间断裂韧度-模式II强度值

试板代号	夹页	Giic[J/m2]
			未改质基线	无	911
多重2	多层配置2	7479
			多重4	多层配置4	5505
多重5	多层配置5	7118

如果与未改质基线相比，引入所选夹页解决方案决定使所测量Giic值增加到高达7倍。

实例6-冲击后压缩

冲击后压缩测试旨在测定复合压层的抗低速冲击特征。

使多层改质样本在确定冲击能量(30J)下经受冲击且根据EN6038测量压缩强度。

从977-2-34％-198-24KIMS单向带制造试板。根据EN2565方法B制备夹页改质试板。将多层配置4(表2)叠层在样本的中间平面处。所述测试使用准各向同性叠层和约4mm的样本。尺寸和公差定义于表9中。

以30J能量冲击基线和多层改质样本并测量凹痕深度。执行超声波扫描以测定损伤长度、宽度和面积。

在冲击后实施条件处理。所述测试是在23±2mm50±5％相对湿度下执行。

选择0.5mm/min的横梁。连续记录随时间和断裂失效负荷(P_r)变化的负荷。在特定冲击能级E下冲击后的压缩强度定义为下式：

${\mathrm{\σ}}_r=\frac{P_r}{w\·t}\left(\mathrm{MPa}\right)$

其中：

其中P_r是断裂失效负荷(N)

w是样本宽度(mm)

t是样本厚度(mm)

样本尺寸报告于表9中。

表9.CAI样本尺寸

长度(L)	150.0±0.2mm
		宽度(w)	100.0±0.2mm
厚度(t)	4.0mm
		叠层	准各向同性

如果与未改质试件相比，在整合复合结构中使用优选多层配置使冲击后压缩强度出现极小下降同时损伤面积减小。

表10.在30J冲击后的CAI强度以及相应的凹痕深度和损伤面积值：

实例7-复合物损耗因子测最

根据ASTM E-756-05实施对损耗因子

的测量。

在环境室中迫使样本以自由-自由配置振动。测试使用两种类型的换能器：在30Hz到10000Hz的频率范围内施加激发力的振荡器；以及若干个测量样本对所施加力的反应的加速度计。通过测量若干次振动样本的共振，可确立频率对材料的阻尼性质的影响。通过在环境室内在-50±0.5℃到+20±0.5℃范围内以10℃间隔操作测试夹具，研究温度对材料性质的影响。

通过双通道快速傅立叶(Fourier)变换频谱分析仪来分析来自加速度计的输出信号。分析仪测定加速度比率和两个加速度计的相差，且还提供随机噪声源以驱动振荡器。所显示振幅比率对频率产生多个共振峰，根据所述峰计算模式损耗因子借助半功率带宽法。

从

977-2-34％-198-24K IMS单向带根据EN2565方法B制造声音测试试件。选择多遮蔽物配置4(表2)作为实例的夹页且将其叠层在试板堆叠顺序的中间平面处。出于比较目的，制造不含有任何夹页的样本并将其编号为“未改质基线”。

样本尺寸报告于表11中。

在测试前，将经固化样本存储在(23±2)℃和(50±5)％湿度下。在测试前在每一温度下对样本进行条件处理至少30分钟。

表11.损耗因子测量样本尺寸

长度	600±1mm
		宽度	200±1mm
厚度	约165mm
		叠层	准各向同性

如表12中所示，所揭示多层整合材料样本在介于-50℃与20℃之间的温度范围内和在介于30Hz与10000Hz之间的频率范围内产生极佳声音阻尼性能。

表12.随温度而变的平均损耗因子损耗

如果与未改质基线相比，所选多遮蔽物解决方案(表2中的“多层配置4”产生高达600％的平均损耗因子改进。

作为一实例，图4显示经多层配置4(表2)改质的试板在介于30Hz与5000Hz之间的范围内在-30℃下的

性能。在全频谱中获得极佳阻尼性质且峰超过1000Hz。

实例8-传播损耗分析

根据声压法在两个相邻混响室中根据ASTM E-90实施声音传播损耗测量。在两侧上构架并密封试板且对应两室之间的开口进行安装。在声源室中通过具有在0-12800Hz频率范围内的平谱的粉红噪声发射源生成扩散声场。测量属于250Hz到10000Hz区间的一三八波带中的声压水平。

从977-2-34％-198-24K IMS单向带制造声音测试试件。将优选多层结构(表2中的多层配置4)作为中间层片***压层堆叠顺序中且将堆叠顺序在180℃下固化3小时。出于比较目的，制造不含有任何夹页的样本并将其编号为“未改质基线”。样本尺寸和特征报告于表13中。

表13.传播损耗样本尺寸

	经多遮蔽物改质	未改质基线
			长度	600±1mm	600±1mm
宽度	200±1mm	200±1mm

厚度	约1.45mm	约1.85mm
			叠层	准各向同性	准各向同性

基于对收音室中混响时间的测量根据下式来确定总吸收率：

其中：

Lp_声源是声源室中的空/时平均声压水平[dB]；

Lp_收音是收音室中的空/时平均声压水平[dB]；

S是样本表面积[m²]；

A是就位的测试样本在收音室中的总吸收率[m²]。

对于用所安装测试样本测量的收音室的混响时间T60来说，A可表示为时间衰减常数的函数。

$A=\frac{55.3\×V_2}{c_{0\×T_{60}}}$

由于实验结果确认样本对T60的影响在500Hz以上可忽略不计，所以使用相同校正因子来计算两个试板的TL。

如图5中所示，经多层配置4(表2)改质的试板在介于630Hz与10000Hz之间的频率范围内显示极佳噪声减小性能。特定来说，观察到介于1dB与6dB之间的噪声减小。由于测试设备的几何与尺寸限制，预计在此频率范围以下性能无变化。

Claims (24)

1.一种经固化或未经固化的结构复合材料，其包含

结构组分；

树脂组分；和

夹层，其在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料；

其中所述结构组分呈多个包含结构纤维的纺织品层的形式；

其中在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料的所述夹层定位于一对相邻的所述纺织品层之间；

其中第一种类型的非织造材料构成所述夹层的核心部分且其中第二种类型的非织造材料构成所述夹层的在核心部分任一侧上的外部部分；且

其中在固化后夹页在所述结构复合材料中的z方向上在所述核心与所述外部部分的所述非织造材料之间包含树脂互穿梯度。

2.根据权利要求1所述的经固化或未经固化的结构复合材料，

其中在固化后所述外部部分与所述树脂组分的互穿程度高于所述核心部分。

3.根据权利要求1或2所述的经固化或未经固化的结构复合材料，

其中所述夹页包含至少三层非织造材料；

其中所述核心部分包含一层所述第一种类型的非织造材料；

其中所述外部部分是由所述第二种类型的非织造材料构成的外层；且

其中所述核心层定位于所述外层之间。

4.根据权利要求1或3所述的经固化或未经固化的结构复合材料，

其中所述夹页包含一层具有组成梯度的非织造材料；且

其中所述组成梯度从所述夹页的所述核心部分向所述外部部分逐渐变化。

5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中所述非织造材料在固化前经所述树脂组分部分或完全预浸渍。

6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，

其中所述夹页的表面经预处理以进一步改进所述夹页对所述结构组分的粘着。

7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的结构复合材料，其中所述非织造材料包含

至少一种热塑性弹性体或其掺合物；和

至少一种热塑性聚合物或共聚物和/或其掺合物。

8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中所述树脂组分是热固性组合物。

9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中所述结构纤维包含碳纤维。

10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中在所述固化工艺之前将所述夹页包埋于所述树脂组分中。

11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中所述非织造材料包含至少一种选自由苯乙烯类热塑性弹性体、基于聚烯烃的热塑性弹性体和其掺合物组成的群组的共聚物。

12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中所述非织造材料包含选自由聚酯、聚酰胺、聚烯烃、其共聚物中的一种和其掺合物组成的群组的热塑性物质。

13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的结构复合材料，其中所述夹页进一步包含有机和无机化合物或填充剂。

14.一种经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，其包含

第一皮层和第二皮层，其中所述第一皮层和所述第二皮层包含多个纺织品层；

介于所述第一皮层与所述第二皮层之间的结构核心；

树脂组分；和

夹页，其在一个或一个以上非织造层中包含至少两种类型的非织造材料；

其中第一种类型的非织造材料构成夹层的核心部分且其中第二种类型的非织造材料构成所述夹层的在所述核心部分任一侧上的外部部分；且

其中在固化后所述夹页在所述结构复合材料中的z方向上在所述核心与所述外部部分的所述非织造材料之间包含树脂互穿梯度；且

其中：

a)所述夹页定位于一个皮层与所述结构核心之间；

b)所述夹页定位于所述皮层中两个相邻纺织品层之间；或

c)所述夹页定位于一个皮层与所述结构核心之间，且另一夹页定位于所述皮层中两个相邻纺织品层之间。

15.根据权利要求14所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，

其中在固化后所述外部部分与所述树脂组分的互穿程度高于所述核心部分。

16.根据权利要求14或15所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，

其中所述夹页包含至少三层非织造材料；

其中所述核心部分包含一层所述第一种类型的非织造材料；

其中所述外部部分是由所述第二种类型的非织造材料构成的外层；且

其中所述核心层定位于所述外层之间。

17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，

其中所述夹页包含一层具有组成梯度的非织造材料；且

其中所述组成梯度从所述夹页的所述核心部分向所述外部部分逐渐变化。

18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，

其中所述非织造材料在固化前经所述树脂组分部分或完全预浸渍，且所述夹页的表面经预处理以进一步改进所述夹页对所述结构组分的粘着。

19.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，其中所述非织造材料包含

至少一种热塑性弹性体或其掺合物；和

至少一种热塑性聚合物或共聚物和/或其掺合物。

20.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，其中所述树脂组分是热固性组合物。

21.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，其中所述非织造材料包含至少一种选自由苯乙烯类热塑性弹性体、基于聚烯烃的热塑性弹性体和其掺合物组成的群组的共聚物。

22.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，其中所述非织造材料包含选自由聚酯、聚酰胺、聚烯烃、其共聚物中的一种和其掺合物组成的群组的热塑性物质。

23.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，其中所述夹页进一步包含有机和无机化合物或填充剂。

24.根据前述权利要求中任一权利要求所述的经固化或未经固化的复合夹心型结构材料，

其中所述树脂组分包含环氧树脂且所述纺织品包含碳纤维。

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