[發明專利]三維正交機織物增強熱固性樹脂蜂窩夾層復合材料及制備

無效

• 申請號: 201210124966.7
• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102658681A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 房曉萌;邱夷平;朱雯雯;姚瀾;張康雯
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B32B3/12
• 分類號: B32B3/12;B32B27/06;B32B27/12;B32B37/10
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于夾層復合材料及其制備領域，特別涉及一種三維正交機織物增強熱固性樹脂蜂窩夾層復合材料及制備。

背景技術

夾層復合材料在力學方面具有輕質、高比強度和高比模量等優點，可以耐疲勞、抗震動，并能有效吸收沖擊載荷，在吸音隔熱方面也具有獨特的性能優勢，所以已被廣泛應用于航空航天、船舶、交通運輸各方面。

其中，纖維增強熱固性樹脂復合蜂窩結構夾層復合材料已被很多國際知名的飛機和汽車制造公司作為內部輕質板，但是其夾層復合材料的表層和底層多采用無向纖維網或者普通二維織物作為增強體。根據研究成果可以了解到，散纖增強復合材料由于纖維體積含量受限所以力學特性不高；二維織物及其鋪層增強復合材料存在易分層，損傷容限低等缺點。所以在實際使用中，這兩類纖維增強的夾心復合材料力學性能有時不能滿足較高標準應用要求，尤其在沖擊載荷下材料剛度不高，并且易出現分層破壞。

目前，中國專利101613899A(公開日2009年12月30日)以及102152525A(公開日2011年8月17日)都描述了一種三維正交機織泡沫夾層復合材料的制備方法，采用在織造中將塊狀泡沫織入三維正交織物中，采用三維正交機織物來增強夾層復合材料，采用這樣的制備方法雖然可以將芯層材料織入織物，但是由于結構限制，其中芯層材料的尺寸嚴重受限，而且在織物經向芯層材料是單塊獨立的，整體性也不好。論文《蜂窩夾層復合材料成型用壓力墊的研制》(請給出該論文的出處)(趙景麗，李河清，趙鵬飛，蜂窩夾層復合材料成型用壓力墊的研制.特種橡膠制品，2006(03)：p.36-39).采用丙烯酸酯橡膠與蜂窩材料制備夾層復合材料，采用橡膠作為夾層材料的表面材料，而不是纖維增強材料?？蒲谐晒斗ㄓ詈紸330/340復合材料空氣導管研制》(請給出其的出處)[2](田衛，法宇航A330/340復合材料空氣導管研制).采用碳纖維以及玻璃纖維增強環氧樹脂作為夾層復合材料的表面和底面，芯層采用蜂窩材料，本研究采用散纖維高性能纖維增強樹脂或者高分子聚合物作為蜂窩結構復合材料的上下表面。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種三維正交機織物增強熱固性樹脂蜂窩夾層復合材料及制備方法，該夾層復合材料輕質高強、隔音、耐熱的新型材料，在航空航天和交通運輸等領域有廣泛的應用前景，該方法操作簡單，可規?；a。

本發明的一種三維正交機織物增強熱固性樹脂蜂窩夾層復合材料，該夾層復合材料包括表層、芯層和底層，所述的表層和底層采用三維正交機織物增強熱固性樹脂復合材料，芯層采用蜂窩材料，屬于輕質復合材料。

所述的三維正交機織物所用纖維種類為天然纖維、人造纖維或合成纖維，所用紗線細度范圍是：10tex-3300tex。

所述的三維正交機織物的厚度范圍為0.2mm-50mm(根據所用紗線細度和織物結構的不同)，織物中捆扎紗的織物組織結構為平紋、斜紋、緞紋或復雜組織。

所述的熱固性樹脂為不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、呋喃樹脂、聚丁二烯樹脂或有機硅樹脂。

所述的蜂窩材料為紙、金屬、塑料、橡膠或芳綸，所述蜂窩材料的厚度范圍為5mm-250mm。

本發明的一種三維正交機織物增強熱固性樹脂蜂窩夾層復合材料的制備方法，包括：

首先將熱固性樹脂涂覆在三維正交機織物上，得到涂覆有樹脂的織物，然后將上述涂覆有樹脂的織物鋪在蜂窩芯層的表層和底層，進行熱壓成型，熱壓后冷卻即得。

所述的涂覆為采用手涂或者真空輔助樹脂傳遞成型的方法。

所述的熱壓成型中壓力范圍為1MPa-5Mpa，溫度為所用熱固性樹脂的固化溫度，時間也按照樹脂的固化條件來調節。

本發明的輕質高強的材料采用力學性能優異的三維正交機織物作為夾層材料的表層和底層，可有效地提高材料承受彎曲、沖擊載荷的性能，并能有效利用纖維強度，降低織物面密度。芯層采用仿生蜂窩結構，可以極大地減輕材料重量，并且提高材料的剛性和力學性能。

本發明所涉及的三維正交機織物增強熱固性樹脂蜂窩夾層復合材料具有的優點如下：

1.采用三維正交機織物作為夾層復合材料的表層和底層可以明顯提高復合材料的力學性能?？椢镏薪浖喓途暭喸谄矫鎯瘸式豢椈蚺帕锌椢飫偠雀撸灤┯诳椢锖穸确较蛏系腪紗賦予材料穩定性。由于厚度方向上增強紗的存在，織物厚度的大小可不受限制，不僅增加了材料的層間剪切強度，還減少了二維織物及其鋪層增強聚丙烯復合材料明顯存在易分層，損傷容限低等缺點和分層現象。