[0001] 本发明属于复合材料应用与制造领域，具体涉及一种添加镍钛合金粒子的减振复合材料及制备方法。

[0002] 振动是自然界最普遍的现象之一，普遍存在于人们的日常生活和生产当中，例如桥梁和建筑物在阵风或地振激励下的振动，飞机和船舶在航行中的振动，机床和刀具在加工时的振动，各种动力机械的振动等。大多数时，振动被认为是有害的，例如振动会影响精密仪器设备的功能，降低加工精度和光洁度，加剧构件的疲劳和磨损等。因此，振动的危害越来越受人们重视。纤维增强复合材料是一种优质的阻尼材料，其阻尼通常是金属的10‑100倍，并且随着科技的发展，其得到广泛的应用，尤其在航空航天领域。然而，振动对于飞机及航天器的危害较大，会影响精密仪器的工作甚至导致材料的加速失效，因此，减振技术一直是研究人员探究的热点。

[0003] 镍钛合金为一种形状记忆合金，由于具有高阻尼能力而被用作能量耗散或振动控制应用的结构材料。纳米材料添加技术是改善聚合物基复合材料性能的有效手段，并有着极高的效率，少量的纳米材料的添加即可极大改善复合材料性能。因此，本发明拟将纳米尺寸的镍钛合金粒子添加入纤维增强热塑性树脂复合材料中。本发明预期可以有效增强纤维增强复合材料阻尼，削弱振动带来的影响，本发明预期在航空航天领域具有广泛的应用前景。

[0025] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，结合具体实施例对本发明技术内容做进一步解释说明。应当理解所描述的具体实例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

[0026] 本发明提供的热塑性树脂基体、碳纤维或玻璃纤维、镍钛合金粉末均可由市场购买。

[0027] 本发明提供一种添加镍钛合金粒子的减振复合材料的制备方法，按照配方比例，可按照一般的填料添加方法制备，优选按照下述方法制备：

[0028] (1)将称量好的5‑10％镍钛合金粒子与聚醚醚酮加入一定量的丙酮溶剂中，超声波分散，使其在溶剂中均匀分散；所述超声分散参数为：功率500‑600瓦，温度为25℃以下，超声分散3‑4小时；

[0029] (2)将混合溶液除去分散溶剂，将分散完成的混合物在80‑100℃加热并进行磁力搅拌，转速为300‑500转/分钟，挥发去除混合物中的丙酮溶剂，即得到所述镍钛合金粒子改性热塑性树脂复合材料。

[0030] (3)采用手工铺层方法将制备好的镍钛合金粒子改性热塑性树脂进行铺设，取出大小为200*100mm的碳纤维布，在上表面加入0.5g‑1g热塑性树脂，用刷子使热塑性树脂在纤维表面均匀分布，再放入下一层碳纤维，重复以上步骤，铺设的碳纤维板层数为4层，角度为[0°/90°/90°/0°]；得到碳纤维增强树脂复合材料后用硫化机进行固化，预固化保持压力为0.2MPa，升温至370℃；高温固化：压力设置为5MPa，温度保持370℃，固化时间为30分钟，之后保持压力自然冷却。

[0031] 优选地，步骤(3)中所述铺设的碳纤维板层数为4层，角度为[0°/90°/90°/0°]；

[0032] 以下为具体实施例：

[0033] 实施例1

[0034] 一种镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料，在碳纤维增强树脂复合材料中均匀分散有体积比为5％的合金粒子，所述粒子直径为20um的镍钛合金颗粒。

[0035] 一种添加镍钛合金粒子的减振复合材料的制备方法，优选按照下述方法制备：

[0036] (1)将称量好的5％镍钛合金粒子与体积分数95％的聚醚醚酮树脂加入一定量的丙酮溶剂中，超声波分散，使其在溶剂中均匀分散；所述超声分散参数为：功率550瓦，温度为20℃，超声分散3小时；

[0037] (2)将混合溶液除去分散溶剂，将分散完成的混合物在80℃加热并进行磁力搅拌，转速为400转/分钟，挥发去除混合物中的丙酮溶剂，即得到所述镍钛合金粒子改性热塑性树脂复合材料。

[0038] (3)采用手工铺层方法将制备好的镍钛合金粒子改性热塑性树脂进行铺设，取出大小为200*100mm的碳纤维布，在上表面加入0.5g热塑性树脂，用刷子使热塑性树脂在纤维表面均匀分布，再放入下一层碳纤维，重复以上步骤，铺设的碳纤维板层数为4层，角度为[0°/90°/90°/0°]；得到碳纤维增强树脂复合材料后用硫化机进行固化，预固化保持压力为0.2MPa，升温至370℃；高温固化：压力设置为5MPa，温度保持370℃，固化时间为30分钟，之后保持压力自然冷却。

[0039] 对实施例1制得的碳纤维增强树脂复合材料的振动性能利用振动台进行测试，结果表明5％镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料振幅减小13.7％。

[0040] 实施例2

[0041] 一种镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料，在碳纤维增强树脂复合材料中均匀分散有体积比为10％的合金粒子，所述粒子直径为20um的镍钛合金颗粒。

[0042] 一种添加镍钛合金粒子的减振复合材料的制备方法，优选按照下述方法制备：

[0043] (1)将称量好的10％镍钛合金粒子与体积分数90％的聚醚醚酮树脂加入一定量的丙酮溶剂中，超声波分散，使其在溶剂中均匀分散；所述超声分散参数为：功率550瓦，温度为20℃，超声分散3小时；

[0044] (2)将混合溶液除去分散溶剂，将分散完成的混合物在80℃加热并进行磁力搅拌，转速为400转/分钟，挥发去除混合物中的丙酮溶剂，即得到所述镍钛合金粒子改性热塑性树脂复合材料。

[0045] (3)采用手工铺层方法将制备好的镍钛合金粒子改性热塑性树脂进行铺设，取出大小为200*100mm的碳纤维布，在上表面加入0.5g热塑性树脂，用刷子使热塑性树脂在纤维表面均匀分布，再放入下一层碳纤维，重复以上步骤，铺设的碳纤维板层数为4层，角度为[0°/90°/90°/0°]；得到碳纤维增强树脂复合材料后用硫化机进行固化，预固化保持压力为0.2MPa，升温至370℃；高温固化：压力设置为5MPa，温度保持370℃，固化时间为30分钟，之后保持压力自然冷却。

[0046] 对实施例2制得的碳纤维增强树脂复合材料的振动性能利用振动台进行测试，结果表明10％镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料振幅减小24％。

[0047] 实施例3

[0048] 一种镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料，在碳纤维增强树脂复合材料中均匀分散有体积比为7％的合金粒子，所述粒子直径为20um的镍钛合金颗粒。

[0049] 一种添加镍钛合金粒子的减振复合材料的制备方法，优选按照下述方法制备：

[0050] (1)将称量好的7％镍钛合金粒子与体积分数93％的聚醚醚酮树脂加入一定量的丙酮溶剂中，超声波分散，使其在溶剂中均匀分散；所述超声分散参数为：功率550瓦，温度为20℃，超声分散3小时；

[0051] (2)将混合溶液除去分散溶剂，将分散完成的混合物在80℃加热并进行磁力搅拌，转速为400转/分钟，挥发去除混合物中的丙酮溶剂，即得到所述镍钛合金粒子改性热塑性树脂复合材料。

[0052] (3)采用手工铺层方法将制备好的镍钛合金粒子改性热塑性树脂进行铺设，取出大小为200*100mm的碳纤维布，在上表面加入0.5g热塑性树脂，用刷子使热塑性树脂在纤维表面均匀分布，再放入下一层碳纤维，重复以上步骤，铺设的碳纤维板层数为4层，角度为[0°/90°/90°/0°]；得到碳纤维增强树脂复合材料后用硫化机进行固化，预固化保持压力为0.2MPa，升温至370℃；高温固化：压力设置为5MPa，温度保持370℃，固化时间为30分钟，之后保持压力自然冷却。

[0053] 对实施例3制得的碳纤维增强树脂复合材料的振动性能利用振动台进行测试，结果表明7％镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料振幅减小16.8％。

[0054] 实施例4

[0055] 一种镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料，在碳纤维增强树脂复合材料中均匀分散有体积比为8％的合金粒子，所述粒子直径为20um的镍钛合金颗粒。

[0056] 一种添加镍钛合金粒子的减振复合材料的制备方法，优选按照下述方法制备：

[0057] (1)将称量好的8％镍钛合金粒子与体积分数92％的聚醚醚酮树脂加入一定量的丙酮溶剂中，超声波分散，使其在溶剂中均匀分散；所述超声分散参数为：功率550瓦，温度为20℃，超声分散3小时；

[0058] (2)将混合溶液除去分散溶剂，将分散完成的混合物在80℃加热并进行磁力搅拌，转速为400转/分钟，挥发去除混合物中的丙酮溶剂，即得到所述镍钛合金粒子改性热塑性树脂复合材料。

[0059] (3)采用手工铺层方法将制备好的镍钛合金粒子改性热塑性树脂进行铺设，取出大小为200*100mm的碳纤维布，在上表面加入0.5g热塑性树脂，用刷子使热塑性树脂在纤维表面均匀分布，再放入下一层碳纤维，重复以上步骤，铺设的碳纤维板层数为4层，角度为[0°/90°/90°/0°]；得到碳纤维增强树脂复合材料后用硫化机进行固化，预固化保持压力为0.2MPa，升温至370℃；高温固化：压力设置为5MPa，温度保持370℃，固化时间为30分钟，之后保持压力自然冷却。

[0060] 对实施例4制得的碳纤维增强树脂复合材料的振动性能利用振动台进行测试，结果表明8％镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料振幅减小20.3％。

[0061] 对比例1

[0062] 本对比例与实施例1相比，区别在于不加入镍钛合金粒子。

[0063] 对比例1制得的碳纤维增强树脂复合材料的振动性能利用振动台进行测试，结果表明热塑性树脂复合材料振幅增大20.3％。

[0064] 测试分析：对实施例1和2提供的镍钛合金粒子改性碳纤维增强热塑性树脂复合材料进行了振动响应的测试，结果如图1所示。

[0065] 根据实验结果显示，如图2所示，当镍钛合金粒子的体积分数为10％时，碳纤维增强树脂复合材料的振幅较纯碳纤维增强树脂复合材料减小了24.0％。这表明镍钛合金粒子对碳纤维增强树脂复合材料的振动响应有削弱的效果。这主要是因为具有高阻尼的镍钛合金粒子在受到振动的同时发生形变，使能量耗散，并且其自身与聚合物基体之间发生摩擦，也吸收大部分的能量，因此可以有效降低碳纤维增强树脂复合材料的振动响应。这说明本发明提供的镍钛合金粒子改性碳纤维增强树脂复合材料是一种效率高，高性能，低密度并同时减振效果出众的航空航天材料，有很高的应用价值。