[發明專利]一種泡沫鋁夾層結構復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610642875.0
• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN106273902B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 晏義伍;曹海琳;翁履謙;趙金華;丁小恒
• 申請（專利權）人: 深圳航天科技創新研究院
• 主分類號: B32B15/14
• 分類號: B32B15/14;B32B15/20;B32B17/02;B32B27/02;B32B27/32;B32B27/34;B32B19/00;B32B9/04;B32B3/08;C08L63/00;C08L77/10;C08L9/02;C08L81/06
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡玉

本發明提供了一種泡沫鋁夾層結構復合材料及其制備方法，所述泡沫鋁夾層結構復合材料包括泡沫鋁芯材、增韌界面層和蒙皮，所述增韌界面層位于泡沫鋁芯材和蒙皮之間；所述增韌界面層的材質為環氧樹脂復合材料，所述環氧樹脂復合材料的組分包括環氧樹脂基體、增韌劑、稀釋劑、中空微球、短切纖維、固化劑和促進劑，所述環氧樹脂復合材料填充于泡沫鋁芯材表面的孔隙形成增韌界面層。本發明的技術方案，采用多組分低密度的環氧填充膠在復合材料蒙皮和泡沫鋁芯材之間形成界面增韌層，可有效提高界面粘接強度，通過功能梯度設計的蒙皮，提高了泡沫鋁夾層結構濕熱環境下的界面粘接性能，同時可提高了泡沫鋁夾層結構的抗沖擊性能。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，尤其涉及一種泡沫鋁夾層結構復合材料及其制備方法。

背景技術

夾層結構復合材料是厚度薄、強度高的蒙皮和密度較低的芯材組成。由于其比剛度大、重量輕等突出優點已在航空航天、汽車、軌道交通、建筑及其它工程領域中得到廣泛應用。傳統夾層結構所用的泡沫芯材包括PU、PS、PVC和PET等聚合物泡沫，但由于其耐高溫、阻燃性能差使其應用領域受到限制。泡沫鋁是在純鋁或鋁合金中加入添加劑后，經過發泡而成，具有密度小、耐高溫、熱導率小、隔音阻燃等優異的綜合性能。以泡沫鋁為芯材的夾層結構復合材料的應用領域有望越來越廣泛。

傳統泡沫夾層結構復合材料是采用蒙皮和芯材進行二次粘接制備，成型周期較長，制備效率低，造成制備成本和能耗較高。蒙皮和芯材之間沒有增強，造成面板和芯材容易發生界面脫粘破壞。在沖擊載荷作用下，面板和芯材易發生面板和芯材的界面失效，造成沖擊性能較差。同時，由于蒙皮和芯材的熱膨脹系數差異較大，在濕熱環境下夾層結構的蒙皮易出現鼓包和界面失效現象。針對以上問題，國內外研究機構采用三維編織縫紉和Z-Pin等方法增強夾層結構厚度方向和界面性能。如中國專利CN102390129A通過設置在泡沫芯材內的一組拉擠桿的一端與上蒙皮連接，另一端與下蒙皮連接并構成米字型結構，不僅提高了蒙皮和芯材的結合力，也提高了抗剪強度。但由于泡沫鋁硬度較大，復合材料拉擠桿的植入較困難。而且，泡沫鋁芯材表面孔隙較大，按照傳統方法制備夾層結構復合材料界面缺陷相對更大。因此，改善泡沫鋁芯材與蒙皮材料的界面性能、提高夾層結構復合材料制備效率，降低成型周期和制備成本是泡沫鋁夾層結構復合材料在各領域應用前急需解決的問題。

發明內容

針對以上技術問題，本發明公開了一種泡沫鋁夾層結構復合材料及其制備方法，解決了傳統夾層結構復合材料在沖擊作用或濕熱環境下易發生界面脫粘破壞問題。

對此，本發明采用的技術方案為：

一種泡沫鋁夾層結構復合材料，所述泡沫鋁夾層結構復合材料包括泡沫鋁芯材、增韌界面層和蒙皮，所述蒙皮位于夾層結構的最外側，所述蒙皮包括已浸漬樹脂的金屬纖維層和無機和或有機纖維預浸料層，所述已浸漬樹脂的金屬纖維層和無機和或有機纖維預浸料層泡沫鋁芯材、增韌界面層共固化成型；所述增韌界面層位于泡沫鋁芯材和蒙皮之間；所述增韌界面層的材質為環氧樹脂復合材料，所述環氧樹脂復合材料的組分包括環氧樹脂基體、增韌劑、稀釋劑、中空微球、短切纖維、固化劑和促進劑，所述環氧樹脂復合材料填充于泡沫鋁芯材表面的孔隙形成增韌界面層。

優選的，所述環氧樹脂復合材料包括的組分及其重量份數為：環氧樹脂基體100份、增韌劑1~30份、稀釋劑5~20份、中空微球10~90份、短切纖維0.5~10份、固化劑3~50份和促進劑0.5~5份。

采用此技術方案，采用蒙皮和芯材之間設有增韌界面層，蒙皮和芯材的界面性能好，不易發生界面脫粘破壞的現象，而且在沖擊載荷作用下，蒙皮和芯材不易界面失效，具有更好的沖擊性能。