一種輕質高強的復合材料制造技術

本實用新型專利技術涉及一種輕質高強的復合材料，所述的復合材料為中心對稱結構，包含5層，由內向外依次為蜂窩芯材層、聚合膜層、內層纖維復材層、高能膠層、外層纖維復材層。本實用新型專利技術所述的復合材料含有填充材料??蜂窩芯材以及高能膠，二者質量更輕，成型后的復合材料彎曲強度較普通復合材料提高了20?30％，質輕但強度仍有保證；由于填充材料的加入，降低了制品成本，簡化制程工藝，節省設備投入，提高性價比；蜂窩芯材可以回收利用，綠色環保。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及纖維復材成型領域，尤其是一種輕質高強的復合材料。
技術介紹
目前采用蜂窩紙做夾心材料的纖維復材板的加工過程如下：將纖維復材包覆蜂窩芯材，再放入模具，通過熱壓臺模壓成型，傳統的結構簡單，制品的強度有限，而且蜂窩芯材與纖維復材之間的結合力不夠緊密，在使用過程中容易分離脫落，關鍵問題是該制程需要投入昂貴的壓機設備，同時由于設備尺寸的限制，因此無法制造大面積制品，應用受限。中國專利CN 204109491 U公開了一種多層復合材料，包含固化的第一熱固性樹脂基質，透明可撓性片材，及夾置于該固化的第一熱固性樹脂基質及該透明可撓性片材中間的第一編織纖維，其機械性質及外觀良好，但強度不夠。
技術實現思路
本技術所要解決的問題是克服現有技術存在的不足，嘗試提供一種輕質高強的復合材料。具體方案如下：一種輕質高強的復合材料，所述的復合材料為中心對稱結構，從中心位置開始，包含5層，由內向外依次為蜂窩芯材層、聚合膜層、內層纖維復材層、高能膠層、外層纖維復材層。進一步的，所述的蜂窩芯材層為鋁合金、芳綸紙、牛皮紙、聚丙烯中的任意一種。進一步的，所述的聚合膜層為內含玻璃纖維布支持材料的單組份高溫熱固化樹脂膜。進一步的，所述內層纖維復材層和外層纖維復材層為碳纖維復材、玻璃纖維復材中一種或兩種。進一步的，所述的外層纖維復材層為碳纖維3K織布。進一步的，所述內層纖維復材層和外層纖維復材層為單層或者多層纖維復材。進一步的，所述高能膠層所用的高能膠為啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa的高能膠。本技術所述的一種輕質高強的復合材料制備過程如下：第一步，按結構設計規格尺寸，裁切纖維復材布、高能膠、聚合膜以及蜂窩芯材并整理好待用。第二步，鋪層預型，鋪層順序，從中心向外層依次是：蜂窩芯材層、聚合膜層、內層纖維復材層、高能膠層、外層纖維復材層。第三步，將預型好的制品，放入模具腔內，上下合模鎖緊。第四步，對模具進行加熱至140-170℃，維持10-60min，致使復合材料內的樹脂完全固化成型。第五步，冷卻模具，開模取出制品，獲得輕質高強，外觀光滑飽滿的制品。其中所述纖維復材，可以是碳纖維復材，也可以是玻璃纖維復材，或者是二者配合使用。尤其當最外層使用碳纖維3K織布時，本制備工藝可以獲得表面光滑透明并 且碳纖維3K織布紋理清晰有序的外觀。其中所述內層或外層纖維復材，各自的層數可以是單層也可以是多層復合，根據力學強度要求而定。其中所述高能膠層的高能膠，是指受熱膨脹材料，其啟動膨脹溫度60-230℃，膨脹前后體積倍率1-50倍，膨脹后產生的壓力范圍0.1-20MPa。膨脹材料受熱膨脹后對周圍纖維復材產生壓力，使纖維復材層間結合更加緊密，進而提高制品強度。其中所述聚合膜層的聚合膜是指內含玻璃纖維布支持材料的單組份高溫熱固化樹脂膜，其作用是粘結內部的蜂窩芯材和內層纖維復材。其中所述蜂窩芯材層的材質可以是：鋁合金、芳綸紙、牛皮紙、聚丙烯。本技術采用聚合膜，提高了蜂窩芯材與纖維復材的結合力，提高了制件整體的穩定性能；在結構上加入了高能膠熱膨脹材料，此材料受熱后會產生膨脹壓力，替代了傳統制程中壓力來自外部的壓機，節省壓機的投入，在沒有壓機設備限制的情況下，可以容易獲得更大面積尺寸的制品；由于采取高能膠熱膨脹材料，簡化了成型過程，縮短成型周期。有益效果：1、本技術所述的復合材料含有填充材料——蜂窩芯材以及高能膠，二者質量更輕，成型后的復合材料彎曲強度較普通復合材料提高了20-30％，質輕但強度仍有保證；2、由于填充材料的加入，降低了制品成本，提高性價比；3、有利于環保，蜂窩芯材可以回收利用。附圖說明圖1是本技術實施例1提供的一種輕質高強的復合材料的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本技術技術方案作進一步闡述，本實施方式可具有不同的形式并且不應被理解為限于在此闡述的說明。文中相同的附圖標記始終代表相同的元件，相似的附圖標記代表相似的元件。實施例1：制備輕質高強的復合材料按結構設計規格尺寸，裁切纖維復材布、高能膠、聚合膜以及蜂窩芯材并整理好待用；鋪層預型，鋪層順序，從中心向外層依次是：蜂窩芯材、聚合膜、內層纖維復材、高能膠、外層纖維復材；將預型好的制品，放入模具腔內，上下合模鎖緊；對模具進行加熱至170℃，維持20min，致使復合材料內的樹脂完全固化成型后冷卻模具，開模取出制品，獲得輕質高強，外觀光滑飽滿的制品，其結構示意圖如圖1所示：該復合材料為中心對稱結構，包含5層，由內向外依次為蜂窩芯材層1、聚合膜層2、內層纖維復材層3、高能膠層4、外層纖維復材層5。實施例2：復合材料強度檢測根據國標“GB/T 3356-2014定向纖維增強聚合物基復合材料彎曲性能試驗方法”，對實施例1中制備的復合材料進行強度檢測，具體如下：1)準備樣品：樣品的尺寸為厚度6mm，寬度12.5mm，長度15mm，每組有效試驗應不小于5個，按照GB/T 1446中的規定，其中測試樣為實施例1中制備的復合材料，對比樣為普通復合材料，其結構由內向外依次為蜂窩芯材、聚合膜和纖維復材。2)采用三點彎曲的方法，加載頭應位于支座的中央，跨距為192mm。3)將樣品居中放在支座上，使試驗的中心與加載頭的中心對齊，并使試驗 的縱軸垂直于加載頭和支座。4)在非實驗室標準環境條件下進行實驗，加載速度為10mm/min，直到達到最大載荷，并記錄，根據標準公式換算成彎曲強度。測試結果表明，測試樣較對比樣其彎曲強度提高了20-30％，說明本技術所述的復合材料的強度具有顯著的提升。盡管上面已經示出和描述了本技術的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本技術的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本技術的原理和宗旨的情況下在本技術的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種輕質高強的復合材料，其特征在于：所述的復合材料為中心對稱結構，從中心位置開始，包含5層，由內向外依次為蜂窩芯材層、聚合膜層、內層纖維復材層、高能膠層、外層纖維復材層。

【技術特征摘要】
1.一種輕質高強的復合材料，其特征在于：所述的復合材料為中心對稱結構，從中心位置開始，包含5層，由內向外依次為蜂窩芯材層、聚合膜層、內層纖維復材層、高能膠層、外層纖維復材層。2.根據權利要求1所述的輕質高強的復合材料，其特征在于：所述的蜂窩芯材層為鋁合金、芳綸紙、牛皮紙、聚丙烯中的任意一種。3.根據權利要求1所述的輕質高強的復合材料，其特征在于：所述的聚合膜層為內含玻璃纖維布支持材料的單組份高溫熱固化樹脂膜。4.根據權利要求1所述的輕質高強的復合材料，其特征在于：...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡錦云，官江全，謝容泉，李步龍，
申請(專利權)人：廈門市豪爾新材料股份有限公司，
類型：新型
國別省市：福建;35