[發明專利]一種泡沫夾芯整體結構復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810054400.5
• 申請日: 2008-09-01
• 公開（公告）號: CN101342807A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 吳曉青;夏凡;李嘉祿
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B32B5/18
• 分類號: B32B5/18;B32B5/06;B32B37/00;B32B38/08;B29C39/18
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

技術領域

本發明涉及復合材料制備技術，具體為一種采用縫紉和樹脂傳遞模塑技術(RTM)一次成型的泡沫夾芯整體結構復合材料及其制備方法，國際專利主分類號擬為Int.Cl.B32B?7/00(2006.01)I。

背景技術

泡沫夾芯結構復合材料是由高強度的上、下面層和硬質泡沫夾芯層(中間層)所組成。傳統的泡沫夾芯結構復合材料成型工藝是預制膠接成型工藝。該工藝需要分別預先成型所述復合材料的泡沫夾芯層和上、下面層，并分別進行加工修整，再用膠膜將所述芯材和上、下面層粘接固化成為整體夾芯結構復合材料。隨著復合材料工藝的不斷進步，近年來，研發了真空輔助樹脂傳遞模塑成型技術(Vacuum-Assisted?Resin?Transfer?Molding，簡稱VARTM)。該工藝是利用真空使樹脂流動，并滲透到中間夾有泡沫芯層的上、下面層纖維中，一次性整體成型的復合材料制備方法。但該工藝方法對樹脂反應體系要求苛刻，且所得制品只有一面光滑，質量不理想。無論是傳統的預制膠接成型工藝，還是所述的VARTM工藝都存在著以下不足：所得復合材料制品的中間層和上、下面層界面構造單一，容易導致面層與中間層脫膠分層剝離，使得整體夾芯結構復合材料的法向強度和剛度大幅降低，無法正常使用，更不能滿足高性能夾芯結構復合材料設計需求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，設計一種泡沫夾芯整體結構復合材料及其制備方法，該復合材料整體性好，不會分層脫落，使用壽命長，并且力學性能優良，形狀結構尺寸精確，上、下面層的外表面均平整光滑；該制備方法工藝簡單，環境污染小，生產效率高，成本相對較低。

本發明解決所述復合材料技術問題的技術方案是：設計一種泡沫夾芯整體結構復合材料，該復合材料包括上面層、下面層和泡沫夾芯層，其特征在于所述的泡沫夾芯層為閉孔硬質泡沫材料，且該泡沫夾芯層與上面層和下面層用縫合線按設計規律縫合為一個整體，并采用樹脂傳遞模塑工藝一次注脂成型；所述上面層和下面層的外表面均平整光滑。

本發明解決所述制備方法技術問題的技術方案是：設計一種泡沫夾芯整體結構復合材料的制備方法，該制備方法適用于本發明所述的泡沫夾芯整體結構復合材料，包括以下工序：

1.制備泡沫夾芯層

按照常規閉孔硬質泡沫材料的制備工藝，制備復合材料泡沫夾芯層；所述泡沫夾芯層是聚氨酯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酰亞胺和聚醚酰亞胺等中的一種。

2.制備上、下面層

按照常規紡織方法制備高性能纖維材料織物的上面層和下面層；所述高性能纖維材料是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維和高強聚乙烯纖維等中的一種；所述的織物是指多軸向織物、經編織物、緯編織物、縫合織物、針織物以及二維和三維編織織物等中的一種。

3.打針孔

用打孔機在所述泡沫夾芯層上按照設計規律垂直打針孔，針孔的直徑與縫合線的直徑相匹配；針孔密度為4000-9000孔/每平方米；所述設計規律(即縫合的行距和針距)為四邊形、對角四邊形和六邊形中的一種。

4.縫合

在所述泡沫夾芯層的兩側，分別鋪放厚度均為0.8-1.2mm的上、下面層織物，利用縫合線垂直穿過上面層織物、所述泡沫夾芯層的針孔和下面層織物，將泡沫夾芯層與上、下面層縫合為一個整體，形成泡沫夾芯整體結構復合材料預成型體；所述的縫合線是指卡夫拉纖維、碳纖維和玻璃纖維等制成的紗線中的一種；縫合方式為鎖式縫合，改進鎖式縫合或鏈式縫合；縫合密度為4000-9000根/每平方米。

5.樹脂傳遞模塑工藝成型

將所述的泡沫夾芯整體結構復合材料預成型體放入模具中，模具內腔高度為所述夾芯層和上、下面層厚度之和；合模密封后，注入樹脂，使上、下面層和縫合線充分浸漬樹脂，固化脫膜后，即得到本發明的泡沫夾芯整體結構復合材料；所述的樹脂采用不飽和樹脂、乙烯基樹脂、改性酚醛樹脂和環氧樹脂等中一種。

與現有技術相比，本發明將RTM工藝與纖維縫紉技術相結合，應用于泡沫夾芯結構復合材料的制備中，所得泡沫夾芯整體結構復合材料制品的兩個外表面均平整光滑，形狀結構尺寸精確，且彎曲、平壓和耐沖擊等力學性能大幅度提高，穿透在面層與夾芯層之間的縫合線、且浸透樹脂后，作為纖維增強體可以明顯提高上、下面層與中間層之間的抗剝離強度，整體性能優良。本發明的制備方法工藝簡單，環境污染小，生產效率高，無需特殊設備，模具投資少，適于制造復雜結構形狀的制品并可一次成型，且所得復合材料產品質量優良。

在申請人檢索的范圍內，本發明的泡沫夾芯結構復合材料及其制備方法沒見有相關文獻報道。

附圖說明