[发明专利]多层复合材料泡沫夹芯板及制备方法

说明书

本发明提供的是一种多层复合材料泡沫夹芯板及制备方法。由泡沫夹芯、纤维和树脂制成，至少包括三层泡沫夹芯，每层泡沫夹芯由单元模块排列组成，每个泡沫夹芯单元模块的外壁上开有树脂灌注槽，纤维布设在每个泡沫夹芯单元模块的除端部之外的表面上，树脂通过灌注槽灌注并渗透在纤维中，树脂固化后泡沫夹芯、纤维和树脂形成整体。本发明有效降低制了造成本和提高了力学性能，本发明的多层复合材料泡沫夹芯板制备方法，采用沟槽型真空注射成型工艺在芯材表面布设流道,树脂通过流道快速充模。沟槽型真空注射成型工艺不需要高渗透介质和剥离材料,工艺简单，成本低,特别适合于大型、加筋和夹芯异型结构件的制备。

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料，本发明也涉及一种复合材料的制备方法。具体地说是一种多层复合材料泡沫夹芯板及制备方法。

背景技术

复合材料夹芯结构通过芯材以增大截面惯性矩，获得较高的抗弯强度和刚度,而且采用复合材料夹芯构件可以获得较好的能量吸收能力，大量的实验研究证明用复合材料结构作为能量吸收部件要比一些常用的金属材料结构具有较高的能量吸收能力，并且压溃载荷分布均匀，已经逐步在船舶、航天航空、交通等防护工程领域得到应用。

复合材料夹芯结构的种类很多，根据芯子不同主要有泡沫夹芯结构、蜂窝夹芯结构、格栅夹芯结构、点阵夹芯结构等，其中复合材料泡沫夹芯结构是工业界应用最为广泛和成熟的夹芯结构之一。泡沫夹芯复合材料是由两个高强度、高模量的薄面板及柔性较好的轻质闭孔泡沫芯材复合而成，具有其轻质、高比强度、高比刚度及优良的抗冲击、隔热、隔音等特性。但复合材料泡沫夹芯结构依然存在抗剪抗压强度低和界面易剥离以及吸能能力弱等问题，从而导致了复合材料泡沫夹芯结构的承载优势未能完全发挥出来。

为了解决以上存在的问题，国内外研究人员对复合材料泡沫夹芯结构开展了力学性能增强研究，比如常用的增强方法有缝纫、Z-Pinning技术。缝纫技术是采用纤维丝作为缝线对若干层由纤维编织物铺叠而成的面板和硬质泡沫芯材进行缝合，通过真空辅助树脂模塑技术或者真空辅助树脂注射技术固化成型。Z-Pinning技术将金属短棒或预成型的纤维柱沿厚度方向植入到泡沫芯层内，并将短棒的两端插入面板，在增加面芯之间结合强度的同时亦对芯层进行厚度方向增强，能够有效提升夹芯结构的整体力学性能。虽然诸多研究结果表明，缝纫和Z-Pinning技术能够改善夹芯结构面芯结合强度、增强泡沫芯层的力学性能，但由于工艺复杂、成本昂贵、生产效率较低而应用较少。此外，缝纫与Z-Pinning技术中纤维或金属针插入面板，引起面板内纤维丝弯曲和树脂富集，会破坏面板的整体性，削弱了面板自身的力学性能。另外，复合材料泡沫夹芯板的厚度普遍不大，而且常为单层结构，这样复合材料泡沫夹芯板的抗弯强度、刚度和面板法向的吸能效果受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、力学性能好的多层复合材料泡沫夹芯板。本发明的目的还在于提供一种工艺简单，特别适合于大型、加筋和夹芯异型结构件制备的多层复合材料泡沫夹芯板的制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的多层复合材料泡沫夹芯板由泡沫夹芯、纤维和树脂制成，至少包括三层泡沫夹芯，每层泡沫夹芯由单元模块排列组成，每个泡沫夹芯单元模块的外壁上开有树脂灌注槽，纤维布设在每个泡沫夹芯单元模块的除端部之外的表面上，树脂通过灌注槽灌注并渗透在纤维中，树脂固化后泡沫夹芯、纤维和树脂形成整体。

本发明的多层复合材料泡沫夹芯板还可以包括：

1、泡沫夹芯单元模块的截面为梯形，树脂灌注槽开在梯形的侧面和下底中间位置。

2、泡沫夹芯单元模块的截面为矩形，内层的矩形泡沫芯单元模块的树脂灌注槽开在矩形的两个侧面，外层的矩形泡沫芯单元模块的树脂灌注槽开在矩形的两个侧面和一个底面。

本发明的多层复合材料泡沫夹芯板的制备方法为：