[发明专利]磁力定型支撑杆制备点阵夹芯结构复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备点阵夹芯结构复合材料的方法，尤其是磁力定型支撑杆制备点阵夹芯结构复合材料的方法。

 

背景技术

夹芯结构的复合材料一般是有面板材料与中间填充连接材料构成，具有轻质高强，高比刚度、高比强度、高韧性等力学性能明显改善的优点。其中轻质点阵结构形式一般是两块面板之间用支撑杆进行连接支撑形成的空间三维结构，具有比一般层间板粘结复合的层合板式夹芯板结构更加优异的力学性能而得到关注和应用。点阵夹芯结构材料根据材质不同又可分为金属点阵夹芯和复合材料点阵夹芯结构材料.

其中金属点阵结构材料的制备方法常有铸造法、挤压法和组装-焊接法等，具体工艺有：熔模铸造、挤压法、切槽法、冲孔网-钎焊法、钢板网折叠-钎焊法和三维编织法等；复合材料点阵夹芯结构中复合材料一般是指纤维增强有机高分子聚合物材料，如玻璃钢、碳纤维复合材料等。通常纤维复合材料作为面板结构发挥了其优异的拉伸力学性能，但存在层间剪切强度和面外强度弱的缺点。点阵夹芯结构理论上能够有效克服这一缺陷。但是其加工一直是一个难题，通常采用工艺有：穿插编织制备空间点阵结构、预制杆件组装后粘结制备工艺、预制纤维网压制定型后粘结等方法。这些方法普遍存在工序多、工艺复杂、材料浪费大或者要进行专门模具加工等，导致批量工业化难度大、结构缺陷点多、成本高等，未能得到大规模工业应用。

 

发明内容

针对现有技术的夹芯结构中支撑杆件和面板之间定向连接工艺复杂，制备效率低或者性能不能达到预期的不足，本发明提出了利用磁场力来定向排列支撑杆作为上下面板之间连接支撑结构的方法；该方法工艺简化、有利于材料的设计加工。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：种磁力定型支撑杆制备

点阵夹芯结构复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）将支撑杆设置在上、下两块面板之间；

所述面板是金属材质，或是非金属材料；所述支撑杆是具有铁、碳元素的导磁性材料杆件，或是其中加入磁粉形成的磁性有机高分子材料杆件，或者是其中加入磁性纤维丝制备的碳纤维、玻璃纤维的纤维束杆；

2）在上、下两块面板之间设置磁场，使磁力线穿过上、下两块面板；

具有磁性的支撑杆，在磁力作用下会产生转动，支撑杆会沿杆的长度方向与磁力线方向相平行的方向转动；支撑杆发生翻转后，支撑杆的上、下两端头分别与上、下两块面板的内侧接触；

3）将紧贴在上、下两块面板内侧表面的支撑杆上、下两端头分别通过粘结剂粘结或焊接的方式，将支撑杆的上、下两端头分别连接固定在上、下两块面板内侧表面上，形成在上、下两块面板之间具有若干根支撑杆的点阵夹芯结构复合材料。

进一步的特征是，所述支撑杆长度大于或等于上、下面板的间距。

所述支撑杆为直杆，或C形杆，或实心结构的长片状杆，或圆筒形杆件。

支撑杆两端头与上、下面板的接触部位采用粘结剂进行连接。

支撑杆两端头与上、下面板的接触部位，通过焊接进行连接。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、能够方便地设计选用多种材料作为面板或支撑杆；能够对支撑杆的形状、尺寸等参数进行设计及制备，使得力学性能更加优化。

2、该技术方法不仅能有效克服现有点阵夹芯结构材料制备方法存在的缺

陷，而且也能够用于拉挤成型、真空灌注成型纤维增强有机高分子聚合物复合材料型材中，具有广阔的应用前景。

3、本发明的支撑杆定型简便，可以和上下面板形成不同角度、面密度的夹芯点阵体系。

4、支撑杆与面板粘结更加可靠。磁力定型方式使支撑杆产生由面板之间向面板“扭转”作用，构成支撑杆由“内”向“外”紧贴面板的压力，支撑杆“主动”向面板紧贴，粘贴可靠无缺陷。而现有的夹芯点阵结构材料在面板与中间支撑杆连接时通常需要采用外加力固定支撑杆，而后向面板施加压紧力这样由“外”向“内”的加力来使面板和支撑杆紧密粘结的方法。

5、可以根据需要方便的改变支撑杆尺寸和形状，形成不同的受力结构，优化夹芯点阵结构的力学性能。

6、夹芯复合材料结构材质可选。面板既可以是金属材质，也可以是纤维增强有机高分子材料制备的复合材料板；支撑杆既可以是具有低碳钢、坡莫合金等导磁性材料，也可以是中间掺加磁粉形成的磁性有机高分子材料，或者是中间混杂磁性纤维丝制备的碳纤维、玻璃纤维等纤维束杆；从而获得不同性质的复合材料。

 

附图说明