[發(fā)明專利]一種增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710059868.2
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106626536A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李峰;陶杰;邵飛;張冬冬;潘大榮;朱銳杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號: B32B1/08
• 分類號: B32B1/08;B32B17/04;B32B27/04;B32B17/10;B32B27/30;B32B5/18;B32B27/28;B32B27/40;B32B9/00;B32B5/02;B32B5/24;B32B27/34;B32B27/02
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務(wù)所(普通合伙)32251
• 代理人: 王華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維增強樹脂基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種纖維增強樹脂基復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)中以泡沫為夾芯層的筒/柱狀結(jié)構(gòu)件，尤其是一種增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒及其制備方法。

背景技術(shù)

工程領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)急支撐構(gòu)件一般采用金屬材料制作，其自重大、人工搬運與作業(yè)不方便。纖維增強樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強度大、耐腐蝕等特征，由其作為蒙皮，然后在兩蒙皮中間用密度低、厚度大的芯層隔開所構(gòu)成的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)具有抗彎剛度大的獨特優(yōu)勢，且兼有吸能、隔熱等功能性特點，使其在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

與諸多復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)相比，泡沫夾芯結(jié)構(gòu)具有制備工藝簡單、成本低廉等優(yōu)勢，適合在土木工程領(lǐng)域內(nèi)推廣使用。復(fù)合材料泡沫夾芯筒可以制備支撐柱而在土木工程應(yīng)急救援領(lǐng)域使用。在軸向荷載作用下，由于泡沫材料的剛度較低，對復(fù)合材料蒙皮的支撐能力較弱，復(fù)合材料蒙皮容易發(fā)生局部屈曲，而且泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的面芯結(jié)合強度一般較弱，容易出現(xiàn)面芯脫粘。這兩種缺陷導(dǎo)致復(fù)合材料泡沫夾芯筒承載效率較低，無法滿足大承載要求。且目前復(fù)合材料泡沫夾芯筒的制備工藝以手糊工藝為主，只能制作小尺寸構(gòu)件，且性能不穩(wěn)定，操作復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒及其制備方法，本發(fā)明克服了復(fù)合材料泡沫夾芯筒面芯脫粘與面板局部屈曲的問題，提供一種在不顯著提升結(jié)構(gòu)自重的前提下，大幅度提升復(fù)合材料夾芯筒的承載效率的增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒，同時提供一種操作簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定的增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒的制備方法。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒，包括復(fù)合材料外蒙皮、復(fù)合材料內(nèi)蒙皮，以及設(shè)置在兩者之間的圓筒形芯層，芯層的內(nèi)、外兩側(cè)表面上均勻分布有若干凹槽，且凹槽中安裝有復(fù)合材料筋條，凹槽與復(fù)合材料筋條沿芯層的軸向方向設(shè)置。

本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是：

前述芯層為泡沫材料制成，且芯層由至少三塊泡沫圓弧片環(huán)向拼接而成。

前述復(fù)合材料外蒙皮和復(fù)合材料內(nèi)蒙皮均由纖維增強樹脂基復(fù)合材料構(gòu)成，纖維增強樹脂基復(fù)合材料包括第一增強材料和樹脂。第一增強材料包括玻璃纖維雙軸布、玻璃纖維多軸布、碳纖維雙軸布、碳纖維多軸布、玄武巖纖維布和芳綸纖維布中的一種或多種。

前述復(fù)合材料筋條為單向纖維增強樹脂基復(fù)合材料構(gòu)成，單向纖維增強樹脂基復(fù)合材料包括第二增強材料和樹脂。第二增強材料包括單向玻璃纖維布、玻璃纖維絲、單向碳纖維布、碳纖維絲、單向玄武巖纖維布、玄武巖纖維絲、單向芳綸纖維布和芳綸纖維絲中的一種或多種。

前述樹脂包括環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、酚醛樹脂和聚氨酯樹脂中的一種或多種。

前述泡沫圓弧片為PVC泡沫、PMI泡沫、PU泡沫或PEI泡沫。

前述復(fù)合材料外蒙皮和合材料內(nèi)蒙皮的厚度相同，復(fù)合材料筋條的圓周寬度略小于凹槽的寬度、其徑向?qū)挾扰c凹槽的深度相同。

增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒的內(nèi)半徑為100-500mm；增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒的高度為1000-4000mm；復(fù)合材料內(nèi)蒙皮與復(fù)合材料外蒙皮的厚度相同，厚度為10-20mm；泡沫圓弧片的厚度為10-60mm；凹槽的寬度為4-20mm，深度為2-10mm；復(fù)合材料筋條的圓周寬度比凹槽小1mm，徑向?qū)挾扰c凹槽深度相同。

本申請中復(fù)合材料內(nèi)蒙皮、復(fù)合材料外蒙皮、泡沫圓弧片、筋條的尺寸和材料均可按照實際要求進行選定與設(shè)計。

進一步的，

本發(fā)明還提供了一種增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒的制備方法，包括如下具體步驟：

㈠準備泡沫圓弧片：預(yù)先在泡沫圓弧片內(nèi)、外側(cè)表面上進行刻槽處理，用于放置復(fù)合材料筋條；

㈡加筋：直接在泡沫圓弧片內(nèi)、外側(cè)表面的凹槽內(nèi)布置單向纖維布，或者在泡沫圓弧片內(nèi)、外側(cè)表面的凹槽內(nèi)布置已固化的纖維增強樹脂基復(fù)合材料筋條；

㈢準備預(yù)成型體：首先在增強型復(fù)合材料泡沫夾芯筒模具上涂抹脫模劑，然后在模具上依次包裹內(nèi)蒙皮的增強材料、加筋后的圓筒形芯層、外蒙皮的增強材料，得到預(yù)成型體；

㈣組裝VARI成型系統(tǒng)：在步驟㈢得到的預(yù)成型體上，依次纏繞脫模布、導(dǎo)流網(wǎng)，并布置樹脂導(dǎo)流管、抽氣管，然后將上述預(yù)成型體、脫模布及導(dǎo)流網(wǎng)用真空袋封裝，并布置樹脂導(dǎo)流管、抽氣管包裹覆蓋，形成密封環(huán)境；

㈤注膠與共固化：抽真空，檢查氣密性完好后灌注調(diào)配好的樹脂，固化成型。