具有纤维束的增强泡沫夹层结构以及采用缝纫-热膨胀固化成型的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有纤维束的增强泡沫夹层结构以及采用缝纫—热膨胀固化 成型的制备方法，是在预成型体的厚度方向上，按一定针长d1、针矩d3和列距d2将 纤维束进行上下连续缝合在其上，实现将上面板、压缩芯材和下面板缝纫在一起；然 后，在60℃～220℃温度下，使泡沫芯膨胀产生膨胀压力0.05MPa～0.7MPa，在 该膨胀压力下固化30min～300min后，经冷却、脱模得到具有纤维束的增强泡沫 夹层结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制作泡沫夹层结构的成型方法。更特别地说，是指一种在泡沬夹 层结构的厚度方向上，采用缝纫增强一热膨胀固化的方法，使制得的泡沫夹层结构具 有更强的承载力。
技术介绍
泡沫夹层结构一般由上面板2、下面板3和夹在其中的泡沫塑料芯子la组成(参 见图2所示)。该泡沫夹层结构具有重量轻、刚度大、隔音、隔热、抗振等特点，在 航空航天、交通运输、建筑等领域广泛应用。但是由于泡沫塑料的力学性能较低，在 承载时容易出现泡沫压塌或面芯剥离等现象，这严重限制了泡沫夹层结构在主承力构 件上的应用。 专利技术 内 容为了克服现有泡沬夹层结构承载低的缺点，本专利技术提出一种采用缝纫增强一热膨 胀固化的方法制作具有纤维束的增强泡沫夹层结构。具体成型方法是在预成型体的厚 度方向上，按一定针长《、针矩《和列距《将纤维束进行上下连续缝合在其上，实 现将上面板、下面板和夹在其中的压縮芯材缝纫在一起；然后，在6(TC 22(TC温 度下，使泡沬芯膨胀产生膨胀压力0.05MP" 0.7MPa，在该膨胀压力下固化 30min 300min后，经冷却、脱模得到具有纤维束的增强泡沬夹层结构。本专利技术的一种具有纤维束的增强泡沫夹层结构，是在预成型体的厚度方向上将纤 维束采用缝纫工艺缝制在其上，具体步骤包括有第一步制压缩芯材将选取的泡沫塑料芯子放入第一模具中，然后将装有泡沫塑料芯子的第一模具置 于热压机的平台上，在泡沫热变形温度60。C 240。C下施压0.05MP" 0.7M尸a进 行压缩处理，冷却至20。C 30。C后脱模得到压缩芯材；4泡沫塑料芯子的压缩前厚度记为&，压缩芯材厚度记为A，则有/^=50%4 98% & ;泡沬塑料芯子可以是聚氨酯泡沬、聚氯乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沬、酚醛泡沫、聚 酰亚胺泡沫，聚甲基丙烯酰亚胺泡沬或其它类型泡沫塑料；第二步制预成型体(A) 平铺下面板材料形成下面板(3);(B) 将第一步制得的压缩芯材置于步骤(A)制得的下面板(3)上，并在压缩芯 材的上方平铺上面板材料形成上面板(2)，平铺好下面板(3)、压缩芯材(1) 和上面板(2)即形成预成型体；所述上面板(2)的铺设厚度为0.12mm 5附m，所述上面板2选用的材料可 以为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳纶预浸料或其它纤维预浸料；所述下面板(3)的铺设厚度为0.12wm 5mm，所述下面板3选用的材料可 以为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳给预浸料或其它纤维预浸料；第三步纤维束的连续缝纫釆用缝纫工艺将纤维束缝制在第二步制得的预成型体的厚度方向上形成缝合成 型体；所述纤维束(4)是碳纤维纱、芳纶纱、玻璃纤维纱或其它纤维纱，纤维束(4) 的直径可以为0.1mm 2mw ; 第四步热膨胀固化将缝合成型体放入第二模具中，在6CTC 220。C温度下，使泡沬芯膨胀将产生 0.05MP" 0.7Mi^的膨胀压力，在该膨胀压力下固化30min 300min后，冷却 至2CTC 30。C，脱模制得具有纤维束的增强泡沫夹层结构。本专利技术的具有纤维束的增强泡沬夹层结构的成型方法，通过釆用缝纫工艺使得现有的泡沫夹层结构的抗压、抗剪和抗冲击性能得到了提高。在热膨胀固化过程中，由 于压缩芯材在高温6CrC 220。C条件下产生的膨胀压力0.05Mi^ 0.7MPa使得压缩芯材向上面板、下面板施压，从而保证纤维束不弯曲，提高了固化后的纤维束在 增强泡沬夹层结构中的增强效率。附图说明图1是本专利技术制得的具有纤维束的泡沬夹层结构的结构示意图。图1A是本专利技术制得的具有纤维束的泡沬夹层结构的前板面的结构图。 图1B是图1的A—A视图。 图2是现有泡沫夹层结构的结构示意图。 具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明。参见图1所示，本专利技术的一种具有纤维束的增强泡沫夹层结构，由压缩芯材l、 上面板2、下面板3和纤维束4构成，压缩芯材1设置在上面板2与下面板3之间 形成预成型体，纤维束4缝制在预成型体的厚度方向上。本专利技术的具有纤维束的增 强泡沫夹层结构的厚度为6mm 80mw 。在本专利技术中，具有纤维束的增强泡沫夹层结构的长度方向记为x，具有纤维束的 增强泡沬夹层结构的厚度方向记为z ，具有纤维束的增强泡沫夹层结构的宽度方向记 为^。所述的预成型体的厚度方向即为z方向。本专利技术的具有纤维束的增强泡沫夹层结构，为了提高预成型体的抗压、抗剪和抗 冲击性能，纤维束4作为支撑或增强件是按照y方向进行缝纫的。而x方向上纤维束 4的缝纫工艺如图1A所示，即纤维束是沿fl — 6 — c — J — e的缝纫次序进行的，这 样便在本专利技术的具有纤维束的泡沫夹层结构的前板面5和后板面上形成连续的交叉 纤维束，能够有效地提高增强泡沬夹层结构在x方向上的抗压、抗剪和抗冲击力。为了提高预成型体的整体抗压和抗冲击性能，在预成型体的上板面6上，纤维 束4的缝纫工艺如图1B所示，纤维束4按照一定的针长《、针矩《和列距《穿透缝制在预成型体上，能够有效地提高增强泡沫夹层结构在z方向上的抗压和抗冲击 为。l十长《=5wm IOOotot 。针矩《=5 mm 100 mm 。歹!]距^/2 = 5 wm ~ 100wm 。在本专利技术中，针长《是指纤维束4在缝纫过程中停留在预成型体的上面板2和 下面板3上的纤维束段长度。针矩《是指每两个纤维束段之间的距离。列距《是指 每两个纤维束段在x方向上的间距。在本专利技术中，泡沬塑料芯子1可以是聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚苯乙烯泡 沫、酚醛泡沫、聚酰亚胺泡沫，聚甲基丙烯酰亚胺泡沫或其它类型泡沫塑料。在本专利技术中，上面板2选用的材料可以是碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳 纶预浸料或其它纤维预浸料；这些预浸料中的树脂体系可以是环氧树脂、不饱和聚酯 树脂、酚醛树脂以及其它热固性或热塑性树脂体系。在本专利技术中，下面板3选用的材料可以是碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、芳 纶预浸料或其它纤维预浸料；这些预浸料中的树脂体系可以是环氧树脂、不饱和聚酯 树脂、酚醛树脂以及其它热固性或热塑性树脂体系。在本专利技术中，纤维束4可以是碳纤维纱、芳纶纱、玻璃纤维纱或其它纤维纱。 纤维束4的直径可以为0.1 ww 2 ww 。为了得到具有纤维束的增强泡沫夹层结构，本专利技术采用了缝纫增强一热膨胀固化 的组合方式来制备，其包括有下列步骤第一步制压缩芯材将选取的泡沫塑料芯子放入第一模具中，然后将装有泡沫塑料芯子的第一模具置 于热压机的平台上，在泡沫热变形温度60。C 240。C下施压0.05M尸" 0.7M&进 行压缩处理，冷却至2(TC 3(TC后脱模得到压缩芯材；泡沫塑料芯子在厚度方向上的压缩前厚度记为A ，压缩芯材在厚度方向上的厚度 记为& ，则有& = 50% A 98%& 。泡沫塑料芯子可以是聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚苯乙烯泡沬、酚醛泡沫、聚 酰亚胺泡沫，聚甲基丙烯酰亚胺泡沬或其它类型泡沫塑料。 第二步制预成型体(C) 平铺下面板材料形成下面板3;(D) 将第一步制得的压縮芯材置于步骤(A)制得的下面板3上，并在压缩芯材的 上方平铺上面板材料(铺上的上面板材料形成上面板2)，平铺好下面板3、 压缩芯材1和上面板2即形成预成型体；所述上面板2的铺设厚度为0.12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有纤维束的增强泡沫夹层结构，其特征在于：由压缩芯材（１）、上面板（２）、下面板（３）和纤维束（４）构成，压缩芯材（１）设置在上面板（２）与下面板（３）之间形成预成型体，纤维束（４）缝制在预成型体的厚度方向上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张佐光，郝继军，李敏，孙志杰，顾轶卓，
申请(专利权)人：张佐光，郝继军，李敏，孙志杰，顾轶卓，
类型：发明
国别省市：11