[發明專利]增強MAA/AN共聚物泡沫塑料的方法

有效

• 申請號: 200910022401.6
• 申請日: 2009-05-07
• 公開（公告）號: CN101544772A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 張廣成;陳挺;董善來;馬瑞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: C08J5/04
• 分類號: C08J5/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 黃毅新

技術領域

本發明涉及一種增強泡沫塑料的方法，具體為增強MAA/AN共聚物泡沫塑料的方法。

背景技術

在樹脂基復合材料的結構設計中，夾層結構復合材料將鋁合金、玻璃纖維復合材料、碳纖維復合材料面板的高強度和高模量與夾芯材料的低密度和高剛性結合起來，形成一種典型的輕質、高強度、高模量的結構復合材料。夾層結構復合材料在飛機、火箭、風電葉片、游艇、醫療器械、體育用品等領域具有極為重要的應用價值。在實際應用中，夾層結構復合材料的面板主要承受拉伸、壓縮的應力，而芯材主要承受橫向的剪切應力和縱向壓縮應力，個別情況下，還承受橫向壓縮應力。

高性能的夾層結構復合材料要求其夾芯材料具有優異的壓縮性能和剪切性能，這些芯層材料主要有鋁蜂窩、NOMEX蜂窩等芯材，巴薩木，聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫塑料、交聯聚氯乙烯(XPVC)泡沫塑料、MAA/AN共聚物泡沫塑料等高性能結構泡沫塑料。相比而言，在同等密度條件下，蜂窩芯材比巴薩木和高性能結構泡沫塑料具有更高的縱向壓縮性能和橫向剪切性能。但是，蜂窩芯材一般價格大大高于巴薩木芯材和泡沫塑料芯材；蜂窩芯材成型曲面夾層結構復合材料性能下降明顯；蜂窩芯材蜂格孔尺寸大，成型夾層結構復合材料時樹脂吸收量較大，容易發生蜂格孔中心面板凹陷、樹脂干斑，且其夾層結構破損后容易吸水。

文獻2“專利號是ZL200610091394.1的中國專利”公開了一種MAA/AN共聚物泡沫塑料及其制備方法。這種MAA/AN泡沫塑料具有優異的力學性能：當密度為52±3kg/m³時，其平均壓縮強度為0.8MPa、平均壓縮模量為32MPa、平均剪切強度為0.8MPa、平均剪切模量為27MPa；當密度為75±5kg/m³時，其平均壓縮強度為1.7MPa、平均壓縮模量為56MPa、平均剪切強度為1.3MPa、平均剪切模量為45MPa。

文獻3“專利號是ZL200610058849.X的中國專利”公開了一種玻璃纖維增強的聚氨酯/聚氰脲酸酯泡沫塑料，這種泡沫塑料在原材料混合過程中，加入作為增強相的連續玻璃纖維，然后發泡得到連續玻璃纖維增強的聚氨酯/聚氰脲酸酯泡沫塑料。但是該增強泡沫塑料中，玻璃纖維是雜亂無序的，并不在某些方向上取向。

發明內容

為了進一步提高MAA/AN共聚物泡沫塑料的力學性能，本發明提供一種增強MAA/AN共聚物泡沫塑料的方法，采用完全取向的連續纖維束增強高性能MAA/AN共聚物泡沫塑料，可以大幅度提高MAA/AN共聚物泡沫塑料的力學性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種增強MAA/AN共聚物泡沫塑料的方法，其特點是包括下述步驟：

(a)在MAA/AN共聚物泡沫塑料板上，根據設計需要鉆設通透小孔；

主要增加壓縮性能時，小孔與泡沫塑料板平面呈90°；主要增加剪切性能時，小孔與泡沫塑料板平面呈45°角并交叉。

(b)穿入單向纖維束；

牽引線牽引單向纖維束穿入泡沫塑料板上的小孔中；單向纖維束可以是干纖維束、單線纖維束預浸料或者樹脂已經固化的單向纖維束復合材料細棒。可以先在MAA/AN共聚物泡沫塑料板表面鋪設面板纖維布或者纖維布預浸料，然后將纖維束穿透面板穿入孔中。

(c)注入粘接樹脂；

單向纖維束為沒有樹脂的干纖維束時，采用真空輔助成型(VARI)工藝或者樹脂傳遞模塑(RTM)工藝將低粘度樹脂注入到穿入MAA/AN共聚物泡沫塑料中的單向纖維束內。

(d)粘接樹脂固化，實現單向纖維束與MAA/AN共聚物泡沫塑料以及面板牢固粘接。

本發明的有益效果是：由于在MAA/AN共聚物泡沫塑料中通過穿刺單向纖維束，處理后的MAA/AN共聚物泡沫塑料，其壓縮強度由現有技術的0.8～1.7MPa提高到3.2～4.8MPa；壓縮模量由現有技術的32～56MPa提高到180～400MPa；剪切強度由現有技術的0.8～1.3MPa提高到1.2～1.46MPa。

下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。

附圖說明

圖1是本發明方法實施例1單向纖維束90°穿刺增強MAA/AN共聚物泡沫塑料的示意圖。

圖2是本發明方法實施例4單向纖維束45°穿刺增強MAA/AN共聚物泡沫塑料的示意圖。

圖3是本發明方法實施例1增強后MAA/AN共聚物泡沫塑料的壓縮應力-應變曲線。

圖4是本發明方法實施例4增強后MAA/AN共聚物泡沫塑料的剪切應力應變曲線。

具體實施方式