[發明專利]一種泡沫鋁復合夾芯板及其制備方法

在審

• 申請號: 201610128253.6
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105774134A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 黃文成
• 申請（專利權）人: 蘇州珍展科技材料有限公司
• 主分類號: B32B15/092
• 分類號: B32B15/092;B32B15/20;B32B27/38;B32B27/18;B32B37/02;B32B37/15;C22C1/08;C22C21/00;C22C32/00;C08L63/00;C08K13/04;C08K7/06;C08K3/36
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 連平

技術領域：

本發明涉及復合材料技術領域，具體的涉及一種泡沫鋁復合夾芯板。

背景技術：

泡沫金屬是一種典型的低成本輕質材料，具有輕質和高比剛度、高比強度、高能 量吸收等優點，同時還具有隔熱、隔音、吸聲、減振、電磁屏蔽等功能，以其輕質且 功能優異而應用最為廣泛，泡沫鋁是替代傳統高聚物泡沫和蜂窩材料的上佳選擇，在 航空航天、交通運輸、機械、建筑、電訊以及生物醫學領域等方面均具有廣闊的應用 前景。

泡沫鋁的復合結構也得到了廣泛應用，目前使用的結構主要有三明治結構與夾芯 管結構。三明治夾層(或稱夾芯)結構具有吸能能力強、輕質、高比強度與高比剛度 的特點，同時具有良好的減振和阻尼性能，夾層板(或夾芯管)在各種載荷下的變形 模式能得到有效改善，使其吸能、抗壓強度與剛度、抗彎曲和吸能減振性能得到大幅 度提高，泡沫鋁復合結構首先具有泡沫鋁材料自身優點，同時具有結構的特點，解決 了其強度低的問題。

發明內容：

本發明的目的是提供一種泡沫鋁復合夾芯板，其耐高溫性能好，泡沫鋁孔結構均 勻完整，質量輕，強度大，耐腐蝕性強，抗沖擊性能好。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種泡沫鋁復合夾芯板，該夾芯板為三層結構，上層和下層為泡沫鋁板層，中層 為非金屬材料層，所述泡沫鋁的密度為0.4-1g/cm³，泡孔平均尺寸為2-5mm，泡沫鋁的 孔壁是由鋁基體以及均勻彌散在其中的增強顆粒構成；其中，增強顆粒的體積百分含 量為26-30％，增強顆粒與鋁基體形成高強度結合的冶金界面；

所述非金屬材料層以重量份計，由以下組分制成：

環氧樹脂80-85份，碳纖維6-7份，

環氧固化劑1.2-1.5份，納米硅藻土6-7份，

納米硼纖維1-1.5份，聚乙烯二醇2-5份，

納米氧化硅2-3份，二甲基芐胺1-2份。

作為上述技術方案的優選，該夾芯板為三層結構，上層和下層為泡沫鋁板層，中 層為非金屬材料層，所述泡沫鋁的密度為0.55g/cm³，泡孔平均尺寸為3mm，泡沫鋁的 孔壁是由鋁基體以及均勻彌散在其中的增強顆粒構成；其中，增強顆粒的體積百分含 量為27％，增強顆粒與鋁基體形成高強度結合的冶金界面；

所述非金屬材料層以重量份計，由以下組分制成：

環氧樹脂83份，碳纖維6份，

環氧固化劑1.2份，納米硅藻土6份，

納米硼纖維1.3份，聚乙烯二醇2份，

納米氧化硅2份，二甲基芐胺1份。

作為上述技術方案的優選，所述增強顆粒為SiC、Al₂O₃、B₄C、AlN或SiO₂。

一種泡沫鋁復合夾芯板的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鋁基體粉末和增強顆粒混合，添加TiH₂顆粒作為發泡劑，攪拌混合均勻制 成混合粉末；

(2)將混合粉末冷壓成型制成粗坯，將冷壓粗坯裝入鋁包套，將鋁包套放入除氣 爐中進行真空除氣；

(3)將真空除氣后帶鋁包套的粗坯進行熱變形加工獲得可發泡的預制件；

(4)將可發泡的預制件放入紅外加熱爐中加熱發泡，發泡完成后冷卻得到泡沫鋁， 然后進行固溶處理和時效硬化處理，得到泡沫鋁基材；

(5)依次將環氧樹脂、納米硅藻土、納米氧化硅、二甲基芐胺和聚乙烯二醇加入 到反應釜中，混合均勻后升溫至100-120℃，反應4-5小時，得到混合物；

(6)向步驟(5)制得的混合物中加入環氧固化劑，混合均勻后得到復合材料， 將復合材料用有機溶劑配制成固含量為80％的膠液，再將碳纖維、納米硼纖維浸入到膠 液中；

(7)將步驟(4)得到的泡沫鋁基材放平，然后將步驟(6)制得的膠液均勻澆注 在泡沫鋁基材上，澆注厚度控制在5cm，然后在上部再放一塊泡沫鋁基材，用模具定型， 送入硫化設備進行硫化處理，得到泡沫鋁復合夾芯板。

作為上述技術方案的優選，步驟(1)中，所述TiH₂的添加量為鋁基體粉末和增強 顆粒總質量的1.5％。