[实用新型]一种增强型复合材料泡沫夹芯筒

说明书

技术领域

本实用新型属于纤维增强树脂基复合材料技术领域，涉及一种纤维增强树脂基复合材料夹芯结构中以泡沫为夹芯层的筒/柱状结构件，特别是一种增强型复合材料泡沫夹芯筒。

背景技术

工程领域内应急支撑构件一般采用金属材料制作，其自重大、人工搬运与作业不方便。纤维增强树脂基复合材料具有质量轻、强度大、耐腐蚀等特征，由其作为蒙皮，然后在两蒙皮中间用密度低、厚度大的芯层隔开所构成的复合材料夹芯结构具有抗弯刚度大的独特优势，且兼有吸能、隔热等功能性特点，使其在诸多领域得到了广泛的应用。

与诸多复合材料夹芯结构相比，泡沫夹芯结构具有制备工艺简单、成本低廉等优势，适合在土木工程领域内推广使用。复合材料泡沫夹芯筒可以制备支撑柱而在土木工程应急救援领域使用。在轴向荷载作用下，由于泡沫材料的刚度较低，对复合材料蒙皮的支撑能力较弱，复合材料蒙皮容易发生局部屈曲，而且泡沫夹芯结构的面芯结合强度一般较弱，容易出现面芯脱粘。这两种缺陷导致复合材料泡沫夹芯筒承载效率较低，无法满足大承载要求。且目前复合材料泡沫夹芯筒的制备工艺以手糊工艺为主，只能制作小尺寸构件，且性能不稳定，操作复杂。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种增强型复合材料泡沫夹芯筒及其制备方法，本实用新型克服了复合材料泡沫夹芯筒面芯脱粘与面板局部屈曲的问题，提供一种在不显著提升结构自重的前提下，大幅度提升复合材料夹芯筒的承载效率的增强型复合材料泡沫夹芯筒，同时提供一种操作简单、成本低廉、性能稳定的增强型复合材料泡沫夹芯筒的制备方法。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种增强型复合材料泡沫夹芯筒，包括复合材料外蒙皮、复合材料内蒙皮，以及设置在两者之间的圆筒形芯层，芯层的内、外两侧表面上均匀分布有若干凹槽，且凹槽中安装有复合材料筋条，凹槽与复合材料筋条沿芯层的轴向方向设置。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

前述芯层为泡沫材料制成，且芯层由至少三块泡沫圆弧片环向拼接而成。

前述复合材料外蒙皮和复合材料内蒙皮均由纤维增强树脂基复合材料构成，纤维增强树脂基复合材料包括第一增强材料和树脂。第一增强材料包括玻璃纤维双轴布、玻璃纤维多轴布、碳纤维双轴布、碳纤维多轴布、玄武岩纤维布和芳纶纤维布中的一种或多种。

前述复合材料筋条为单向纤维增强树脂基复合材料构成，单向纤维增强树脂基复合材料包括第二增强材料和树脂。第二增强材料包括单向玻璃纤维布、玻璃纤维丝、单向碳纤维布、碳纤维丝、单向玄武岩纤维布、玄武岩纤维丝、单向芳纶纤维布和芳纶纤维丝中的一种或多种。

前述树脂包括环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种。

前述泡沫圆弧片为PVC泡沫、PMI泡沫、PU泡沫或PEI泡沫。

前述复合材料外蒙皮和合材料内蒙皮的厚度相同，复合材料筋条的圆周宽度略小于凹槽的宽度、其径向宽度与凹槽的深度相同。

增强型复合材料泡沫夹芯筒的内半径为100-500mm；增强型复合材料泡沫夹芯筒的高度为1000-4000mm；复合材料内蒙皮与复合材料外蒙皮的厚度相同，厚度为10-20mm；泡沫圆弧片的厚度为10-60mm；凹槽的宽度为4-20mm，深度为2-10mm；复合材料筋条的圆周宽度比凹槽小1mm，径向宽度与凹槽深度相同。

本申请中复合材料内蒙皮、复合材料外蒙皮、泡沫圆弧片、筋条的尺寸和材料均可按照实际要求进行选定与设计。

进一步的，

本实用新型还提供了一种增强型复合材料泡沫夹芯筒的制备方法，包括如下具体步骤：

㈠准备泡沫圆弧片：预先在泡沫圆弧片内、外侧表面上进行刻槽处理，用于放置复合材料筋条；

㈡加筋：直接在泡沫圆弧片内、外侧表面的凹槽内布置单向纤维布，或者在泡沫圆弧片内、外侧表面的凹槽内布置已固化的纤维增强树脂基复合材料筋条；

㈢准备预成型体：首先在增强型复合材料泡沫夹芯筒模具上涂抹脱模剂，然后在模具上依次包裹内蒙皮的增强材料、加筋后的圆筒形芯层、外蒙皮的增强材料，得到预成型体；

㈣组装VARI成型系统：在步骤㈢得到的预成型体上，依次缠绕脱模布、导流网，并布置树脂导流管、抽气管，然后将上述预成型体、脱模布及导流网用真空袋封装，并布置树脂导流管、抽气管包裹覆盖，形成密封环境；

㈤注胶与共固化：抽真空，检查气密性完好后灌注调配好的树脂，固化成型。