CN103600517A - 一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，包括如下步骤：（1）原料纸涂胶、叠层、利用热压机热压，制成蜂窝叠块；（2）将蜂窝叠块通过拉伸机拉伸后，在烘箱中高温定型，制成白蜂窝块；（3）将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化；其特征在于：步骤（3）中，对所述白蜂窝块进行至少一次浸胶，且最后一次浸胶采用纳米浸胶液。本发明蜂窝芯的制备方法，工艺及操作简单，无需增加生产设备，只需在传统浸胶液中添加一定种类和比例的纳米粉进行浸胶固化，即可得到本发明综合性能优异的蜂窝芯。本发明方法所制蜂窝芯既继承了传统蜂窝芯复合材料的优良力学性能，同时又兼具有纳米材料的特异性能，使蜂窝芯的整体性能更上一个台阶。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其涉及一种蜂窝芯材料的制备方法。
背景技术
蜂窝芯是指蜂窝板中夹于两块蒙皮之间的芯子，具有整体呈蜂窝状的孔格。其由多层板材叠加、粘贴、拉伸、浸胶固化而得，具有非常高的强度和钢性。现代随着隐身技术的发展以及蜂窝芯材料在航空航天等领域应用范围的不断增大，不仅要求蜂窝芯具有优良的力学性能，还要求其具有包含吸波性能、化学稳定性在内的其他一些性能，而传统方法浸胶所得的蜂窝芯还无法满足这样的需求。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种浸胶液中添加有纳米粉，工艺操作简单，无需新增生产设备，具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料纸涂胶、叠层、利用热压机热压，制成蜂窝叠块；
（2）将蜂窝叠块通过拉伸机拉伸后，在烘箱中高温定型，制成白蜂窝块；
（3）将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化；
其特征在于：步骤（3）中，对所述白蜂窝块进行至少一次浸胶，且最后一次浸胶采用纳米浸胶液，所述纳米浸胶液的组分包括树脂、有机溶剂和纳米材料，所述树脂和有机溶剂的重量份比例为100:150-200，所述纳米材料占所述纳米浸胶液的重量百分比为30-80%。
优选的，所述纳米材料为纳米粉或纳米管。
优选的，所述纳米粉的粒径为10-80nm。
优选的，所述纳米粉为纳米钛粉或纳米铁粉。
优选的，所述纳米钛粉的成分为二氧化钛，纳米铁粉的成分为氧化铁。
优选的，所述纳米管为碳纳米管。
优选的，所述树脂为酚醛树脂或双马树脂。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明蜂窝芯的制备方法，工艺及操作简单，无需增加生产设备，只需在传统浸胶液中添加一定种类和比例的纳米粉进行浸胶固化，即可得到本发明综合性能优异的蜂窝芯。本发明方法所制蜂窝芯既继承了传统蜂窝芯复合材料的优良力学性能，同时又兼具有纳米材料的特异性能，例如吸波性能、化学稳定性，热稳定性和电学特性中的一种或几种，使蜂窝芯的整体性能更上一个台阶，更好的满足各相关领域对材料性能的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明蜂窝芯制备方法的工艺流程图；
图2是本发明实施例1-3蜂窝芯的蜂窝结构图。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
如图1所示，一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，包括如下步骤：
（1）将厚度0.04mm的芳纶纸作为原料纸利用嵌有芯条胶的涂胶辊进行涂胶，再将多层涂胶后的原料纸错层叠合，最后利用热压机热压，制成蜂窝叠块。热压时，热压机预热100℃，30-60min，凝胶：120-160℃，90-150min，固化：170-190℃，2-4小时，热压压力5-7MPa。
（2）将蜂窝叠块通过拉伸机5-25mm/min拉伸，形成如图2所示的正六边形蜂窝孔格，之后在烘箱中高温定型，200-250℃，1-2h，制成白蜂窝块。
（3）将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化。浸胶次数为1-3次，具体根据白蜂窝块的密度而定。每次浸胶的浸泡时间0.5-1h，晾置时间0.5-1h。多次浸胶的，除最后一次外其余各次使用传统的浸胶液，传统的浸胶液组成成分和重量份比例如下：
| 树脂 | 100份， |
| 有机溶剂 | 150-200份。 |
显然，所述传统的浸胶液依据上述配方，可以采用本行业通用方法制备而成。
最后一次浸胶时在传统的浸胶液中添加纳米粉，混合均匀即得纳米浸胶液。若步骤（3）的浸胶固化工序中一共只进行一次浸胶，则直接采用所述纳米浸胶液进行浸胶。纳米浸胶液中纳米材料的含量为纳米浸胶液总重量的30-80%。
具体地，无论是传统的浸胶液还是新的纳米浸胶液中，所述树脂为酚醛树脂，所述有机溶剂为无水乙醇。所加纳米材料为粒径10-80nm的纳米钛粉，成分为二氧化钛。
使用本实施例方法制得的蜂窝芯尺寸：长、宽、高分别为1200 mm、2400mm和460mm，蜂窝芯密度1.83-48kg/m3。
本发明制备方法中所用纳米粉，作为纳米材料，其本身具有颗粒细小且比表面积大的特点，因而具有常规材料所不具备的特殊效应，如量子效应、隧道效应和独特的颜色效应，具有光催化作用及紫外屏蔽功能，具有较高的化学稳定性、热稳定性及优良的光学、力学和电学特性，应用到蜂窝上就能增强蜂窝在这些方面的性能。同时，将纳米粉添加到浸胶液中从而加入蜂窝芯改善其性能的方法，不会对蜂窝芯本身已取得的力学性能产生影响，使蜂窝芯能兼具优良的力学性能和纳米材料所带来的特异性能，应用更加广泛。特别地，本实施例中纳米粉具体为纳米钛粉，其具有优良的耐腐蚀性，用其涂覆的物品既能耐沸水，又能在海水中浸泡10年不损。因此本实施例方法制得的蜂窝芯能弥补纸质类蜂窝芯本身耐腐蚀性不强的弱点，提高综合性能，例如用于海洋船体的防腐蚀结构，具有很好的发展前景。
实施例2
一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，与实施例1的区别在于：所用芳纶纸的厚度为0.05mm。无论是传统的浸胶液还是新的纳米浸胶液中，所述树脂为双马树脂，所述有机溶剂为丙酮。新的纳米浸胶液中，纳米材料为粒径10-80nm的纳米铁粉，成分为氧化铁。
使用本实施例方法制得的蜂窝芯尺寸：长、宽、高分别为1600 mm、3200mm和460mm，蜂窝芯密度2.75-48kg/m3。
本实施例方法所制蜂窝芯除具有实施例1中所述一般纳米材料所带来的特异性能外，特别地，由于其所用纳米粉为纳米铁粉，吸波性能较强，因此采用本实施例方法制得的蜂窝芯除保留自身良好的力学性能外，还能兼具优良的吸波性能，可以作为军事用高性能隐形材料,可见光、红外线隐形材料和结构式隐形材料以及手机辐射屏蔽材料。
实施例3
一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，与实施例1的区别在于：
所用芳纶纸的厚度为0.05mm。热压工序中，热压压力3-5MPa。
使用本实施例方法制得的蜂窝芯尺寸：长、宽、高分别为1200 mm、2400mm和200mm，蜂窝芯密度3.2-64kg/m3。纳米浸胶液中添加的纳米材料为碳纳米管。
由于碳纳米管中碳原子采取SP2杂化，相比SP3杂化，SP2杂化中S轨道成分比较大，使碳纳米管具有高模量和高强度。添加碳纳米管制成蜂窝芯，可使蜂窝芯表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给蜂窝芯的力学性能带来极大的改善。同时增强蜂窝芯的耐腐蚀性及屏蔽无线电波的作用。
需要说明的是，本发明的制备方法中，原料纸不限于实施例1-3中的芳纶纸，还可以是植物纤维纸。拉伸工序形成的蜂窝孔格类型不限于实施例1-3中的正六边形，还可以是长方形、菱形或柔性蜂窝。无论是传统的浸胶液、还是新的浸胶液中，树脂和有机溶剂的选用也不仅限于实施例中所述。另外，涂胶工序所用芯条胶可选用本行业通用之相应原料，本发明实施例1-3中，发明人采用黑龙江省科学院石油化学研究院的J-80B芯条胶。热压机、浸胶机和拉伸机均可选用本行业通用之相应设备。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (8)
1. 一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，包括如下步骤：
（1）原料纸涂胶、叠层、利用热压机热压，制成蜂窝叠块；
（2）将蜂窝叠块通过拉伸机拉伸后，在烘箱中高温定型，制成白蜂窝块；
（3）将白蜂窝块在浸胶机中进行浸胶固化；
其特征在于：步骤（3）中，对所述白蜂窝块进行至少一次浸胶，且最后一次浸胶采用纳米浸胶液，所述纳米浸胶液的组分包括树脂、有机溶剂和纳米材料，所述树脂和有机溶剂的重量份比例为100:150-200，所述纳米材料占所述纳米浸胶液的重量百分比为30-80%。
2. 根据权利要求1所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述纳米材料为纳米粉或纳米管。
3. 根据权利要求2所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述纳米粉的粒径为10-80nm。
4. 根据权利要求2或3所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述纳米粉为纳米钛粉或纳米铁粉。
5. 根据权利要求4所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述纳米钛粉的成分为二氧化钛，纳米铁粉的成分为氧化铁。
6. 根据权利要求2所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述纳米管为碳纳米管。
7. 根据权利要求2-3、5-6任一所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述树脂为酚醛树脂或双马树脂。
8. 根据权利要求4所述的一种具有纳米材料特异性能的蜂窝芯的制备方法，其特征在于：所述树脂为酚醛树脂或双马树脂。
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