CN105291491B - 用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及蜂窝结构的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及蜂窝结构的制备方法。本发明提供的用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及其蜂窝结构的制备方法具有以下有益效果：解决了现有技术只能通过成型法制造增强型蜂窝结构，而不能采用拉伸法制造增强型蜂窝结构的问题，即将成型法制造中单元粘合处薄板材料用三个单元壁宽度的强化层替代，并且在薄板材料和强化层之间改变粘合剂线条的位置，实现拉伸法的制造，能使用芳族聚酰胺纸这类不易成型的材料制造增强型蜂窝结构，扩大了材料应用范围，降低了制造成本，该制备方法所得蜂窝结构与常规成型法制得的蜂窝结构的强度相当，制造效率高。

Description

用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及蜂窝结构的制备方法
技术领域
本发明属于蜂窝结构材料技术领域，特别涉及一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及蜂窝结构的制备方法。
背景技术
蜂窝结构是由金属材料、玻璃纤维或复合材料制成的一系列六边形、四边形及其他形状的多孔固体材料，蜂窝结构具有质轻、隔音、防火、不易碎、刚性强、环保等优异性能，广泛用于建筑幕墙及室内外装饰、豪华车船内饰、高速列车、航天航空等，由于蜂窝结构的独特优点，蜂窝得到了长远发展。
随着蜂窝技术的发展，蜂窝的种类也越来越多，蜂窝主要构成材料包括基材、胶粘剂和树脂，蜂窝按主要材料的不同分芳纶纸蜂窝、铝蜂窝、玻璃纤维布蜂窝、碳纤维布蜂窝、焊接金属蜂窝、牛皮纸蜂窝；蜂窝按孔格形状不同分：正六边形蜂窝、矩形(过拉伸)蜂窝、单弯曲柔性蜂窝、双弯曲柔性蜂窝、增强型蜂窝、管状蜂窝、双层壁六边形蜂窝。
蜂窝的制备方法主要包括成型法和拉伸法，拉伸法又称为膨胀薄板法，专利号为US2493450的专利文献公开了波纹蜂窝制造和膨胀蜂窝制造的比较并且详细描述了一种膨胀蜂窝制造的方法。就增强型蜂窝而言，增强型蜂窝结构的特点是蜂窝单元与单元粘合处有一层薄板材料，现有增强型蜂窝的制造方法为成型法，其中增强型蜂窝结构的成型法制造过程主要包括：将薄板材料成型成波纹部件，随后将波纹部件、薄板材料交替组合并粘合或焊接制成；由于增强型蜂窝结构的特点是在两个薄板层之间添加一个同样的薄板层，所以在采用拉伸法进行制造时会使中间的薄板层发生扭曲，从而制得双层壁蜂窝结构，使得现有技术不能采用拉伸法制造增强型蜂窝结构；另外使用波纹部件和薄板材料已经制造了金属材料(主要为铝箔)、玻璃纤维布材料的增强型蜂窝结构，由于波纹部件的制造需要薄板材料易于成型成波纹部件，并在波纹部件的粘合过程中能承受一定的粘合压力而不发生大的变形，所以现有增强型蜂窝结构采用成型法制造时，薄板材料不能使用芳族聚酰胺纸这类不易成型的材料，限制了制造增强型蜂窝结构的材料种类。
成型法制造蜂窝的过程包括成型/涂布粘合剂、成型后的波纹板堆叠、固化三个过程。成型后的波纹薄板材料的尺寸精度要求高，因此一般成型薄板材料的宽度为300mm以内，而拉伸法的薄板材料宽度一般为900mm，成型法制造过程中成型/涂布粘合剂的过程为了确保尺寸精度和降低薄板材料成型后的回弹量，速度一般为3m/min以内，而拉伸法涂布的速度可达36m/min以上，因此成型法制造增强型芳纶纸蜂窝结构的效率低，而且成型法制造增强型蜂窝对于芳族聚酰胺纸这类不易成型的材料基本不适用，所用材料适应范围窄，所以有必要提供一种新的制造效率高、材料应用范围广的制造方法实现增强型蜂窝结构的制造。
发明内容
本发明的实施例旨在克服以上技术问题，提供一种制造效率高、材料应用范围广的用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及其蜂窝结构的制备方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
(1)强化层包括上表面和下表面，在所述强化层的上表面和下表面都设置有粘合剂，每条所述强化层在宽度方向上的宽度设置为3个单元壁宽度，所述粘合剂设置在所述强化层的宽度方向上的同一侧，所述粘合剂的宽度为1个单元壁宽度；
(2)在竖直方向上从上到下设置至少三层薄板材料；
(3)在步骤(2)中的相邻的所述薄板材料之间设置有至少两条步骤(1)中的所述强化层，同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的所述强化层在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；同一水平面上相邻的每条步骤(1)中所述强化层的同一侧的上表面和下表面的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为3个单元壁宽度；竖直方向上相邻的每条步骤(1)中的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；
(4)相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间通过位于相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间的步骤(1)中的所述强化层的上表面的所述粘合剂和下表面的所述粘合剂连接，制得薄板层。
根据本发明的第二方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，分别在步骤(1)中的所述强化层的同一侧的上表面和下表面设置所述粘合剂，还能够通过分别向步骤(2)中的所述薄板材料面向所述强化层的表面上设置所述粘合剂并将所述强化层的同一侧对齐所述粘合剂设置来进行。
根据本发明的第三方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述薄板材料和所述强化层均为芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、玻璃纤维织物、铝箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜；所述芳族聚酰胺纸为间位芳纶纸或对位芳纶纸。
根据本发明的第四方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述粘合剂为热塑性树脂、热固性树脂、反应性聚合物、聚合物溶液、能量吸收材料中的一种或多种。
根据本发明的第五方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将强化层在宽度方向上裁剪为3个单元壁宽度；所述强化层包括上表面和下表面，在所述强化层的同一侧的上表面和下表面都设置有粘合剂，所述粘合剂的宽度为1个单元壁宽度；
(2)在竖直方向上从上到下设置至少三层薄板材料；
(3)在步骤(2)中的相邻的所述薄板材料之间设置有至少两条步骤(1)中的所述强化层，同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的所述强化层在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的所述强化层的同一侧的上表面和下表面的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为3个单元壁宽度；竖直方向上相邻的每条步骤(1)中的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；
(4)相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间通过位于相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间的步骤(1)中的所述强化层的上表面的所述粘合剂和下表面的所述粘合剂连接，制得薄板层。
根据本发明的第六方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，分别在步骤(1)中的所述强化层的同一侧的上表面和下表面设置所述粘合剂，还能够通过分别向步骤(2)中的所述薄板材料面向所述强化层的表面上设置所述粘合剂并将所述强化层的同一侧对齐所述粘合剂设置来进行。
根据本发明的第七方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述薄板材料和所述强化层均为芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、玻璃纤维织物、铝箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜；所述芳族聚酰胺纸为间位芳纶纸、对位芳纶纸。
根据本发明的第八方面，提供一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述粘合剂为热塑性树脂、热固性树脂、反应性聚合物、聚合物溶液、能量吸收材料中的一种或多种。
根据本发明的第九方面，提供一种蜂窝结构的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)固化粘合剂以便把薄板材料、强化层粘合在一起；
(2)在所述薄板材料的竖直方向上把粘合的所述薄板层展开，从而使所述薄板层膨胀形成增强型蜂窝结构；
(3)将步骤(2)中的展开的所述薄板层在高温下进行处理，以确保展开后的形状在后续工作中不产生变化；
(4)将步骤(3)中的展开的经高温处理过的所述薄板层浸渍在树脂溶液中，然后固化树脂，以使相邻的蜂窝单元相互粘合的地方的所述强化层、所述薄板材料得到增强并粘合成一个整体，制得蜂窝结构。
根据本发明的第十方面，提供一种蜂窝结构的制备方法，其中，所述树脂溶液中的树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸脂树脂、聚酯、双马树脂、环氧树脂中的一种或多种。
本发明的用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法相比于现有技术具有如下有益效果:本发明能够通过膨胀一叠薄板的方法(即拉伸法)制备用于形成增强型蜂窝结构的薄板层及蜂窝结构，该制备方法所得蜂窝结构与常规成型法制得的蜂窝结构的强度相当，制造效率高，能使用芳族聚酰胺纸这类不易成型的材料制造增强型蜂窝结构，扩大了材料应用范围，降低了制造成本。
附图说明
图1是蜂窝结构单元结构示意图；
图2A是现有技术的未粘合前的增强型蜂窝结构的示意图；
图2B是现有技术的粘合后的增强型蜂窝结构的示意图；
图3A是本发明的增强型蜂窝结构的薄板层的示意图；
图3B是本发明的增强型蜂窝结构的薄板层展开后的蜂窝结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构及技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。以下将详细解释本发明的实施方式，理所当然的是，只要不脱离本发明的实质，也可以包括其他实施方式。
图1是蜂窝结构单元结构示意图，如图1所示，本发明中的蜂窝结构单元壁长度和单元壁宽度的定义如下：单元壁长度是指蜂窝结构的高度或称为蜂窝的厚度，如图1所示，单元壁长度为T；单元壁宽度是指蜂窝结构的六边形的边长，如图1所示，单元壁宽度为B；通常单独表述的单元壁本身为一个计量单位，通常为单元壁的宽度。
另外，本发明的实施例中还对如下名词进行简要说明：
[蜂窝结构参数]
本发明制备的蜂窝结构单元的边长长度可以为2mm(对应英制蜂窝结构单元的边长为1.83mm)、2.5mm(对应英制蜂窝结构单元的边长为2.25mm)、3mm(对应英制蜂窝结构单元的边长为2.75mm)、3.5mm(对应英制蜂窝结构单元的边长为3.66mm)、4mm、5mm、5.5mm、7.32mm、11mm中的一种；薄板材料和强化层的厚度通常可以为0.04mm、0.05mm、0.08mm、0.10mm或0.12mm，其中，薄板材料和强化层可以为相同的材料，也可以为不同的材料。
[薄板材料]
本发明的薄板材料可以是任何预定蜂窝目的具有足够强度的可弯曲薄板，可以是塑料薄板、塑料薄膜、纸、无纺织物、纺织品、针织品、金属薄板或箔等，具体材料可以是芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、玻璃纤维织物、铝箔、牛皮纸、聚酰胺和聚酯薄膜等，其中芳族聚酰胺纸可以为间位芳纶纸或对位芳纶纸等材料。
[强化层]
强化层可以是任何预定蜂窝目的具有足够强度的薄板，可是塑料薄板、塑料薄膜、纸、无纺织物、纺织品、针织品、金属薄板或箔等，具体材料可以是芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、已固化玻璃纤维织物预浸料、碳纤维织物预浸料、铝箔、钢箔、钛合金箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜等，其中，芳族聚酰胺纸可以为间位芳纶纸或对位芳纶纸等材料。
[粘合剂]
粘合剂可以是用于在蜂窝结构的薄板层或强化层之间粘合或产生粘合的任何材料，例如，粘合剂可以是热塑性或热固性树脂、反应性聚合物、低聚物、单体、聚合物溶液、聚合物悬浮体或乳液、能量吸收材料中的一种或多种。
对于粘合剂的用量没有特别限制，只要其能够实现粘接后的蜂窝结构单元近似正六边形的效果即可，但从成本或蜂窝结构单元壁粘接处宽度控制效果的角度而言，当粘合剂层用量低于1.0g/m2时，无法有效地粘合薄板层，而当粘合剂层的用量超过1.5g/m2时，粘合剂固化时容易挤宽，从而导致芯格壁单元宽度不易控制，因此粘合剂层的用量优选为1.0g/m2～1.5g/m2，最优选为1.3g/m2。
[粘合剂固化]
粘合剂的固化可以通过适合于所用特定粘合剂的任何方法进行粘合固化，例如热塑性和热固性树脂一般通过加热和/或加压来固化；反应性树脂通过与反应性组分的反应固化，反应性组分一般是一种流体，但是也可能是某种形式的辐射，例如反应树脂交联固化；聚合物溶液通过蒸发与该聚合物伴随的溶剂来固化；能量吸收材料用来吸收某种形式的辐射能，以便与蜂窝薄板的材料反应或熔化该材料—铁氧体等可以用作能量吸收材料，以便使用微波辐射熔化在蜂窝薄板中的可熔化成分。
对于加压固化而言，压制时间根据薄板层厚度及粘合剂本身的固化要求确定，时间范围一般为3小时～10小时；压制温度根据薄板层厚度和采用的粘合剂确定，如中温固化的粘合剂，固化温度范围为120℃至140℃，如高温固化的粘合剂，固化温度范围为175℃至200℃；压制压力根据胶粘剂宽度、处理状态及胶粘剂量等因素确定，压力范围为0.3MPa～1.2MPa。
当说明粘合剂线条具有一个单元壁宽度的最终结构长度上并且用三个单元壁宽度的最终结构长度间隔开时，其是指使用足够的粘合剂使得在完成该蜂窝结构时，所用粘合剂的量正好是足够在一个单元壁的宽度上把相邻的薄板结合在一起并且按三个单元壁的宽度分开，由于不同的粘合剂和薄板材料相互之间的响应不同，估计产生一个单元壁宽度的最终结构长度应该涂敷的粘合剂的准确量是一个简单试验的问题。
[树脂浸渍和固化]
浸渍树脂可以是该项目的常用的任何材料，包括热塑性或热固性溶液、乳液、反应体系等，具体的树脂可是酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸脂树脂、聚酯、双马树脂、环氧树脂中的一种或多种；可以通过浸没、喷涂等完成浸渍；并且一旦完成浸渍，可以用适合于所选树脂体系的任何方法硬化树脂。
基于薄板材料的性质或最终蜂窝产品的要求，铺叠的薄板层在膨胀前可以切成希望的高度，其它的工艺步骤如膨胀前的软化(增塑)、在膨胀前或膨胀后用树脂浸渍或涂敷薄板、膨胀后蜂窝结构的热固化等可以与本发明的方法一起进行。
图2A和图2B为现有技术的增强型蜂窝结构的典型示意图，待组合的增强型蜂窝结构10包括波纹部件1、3、5、7和平整的完整的薄板部件2、4、6，其中仔细排列位于波纹部件和平整的完整的薄板部件上的粘合剂8的有间隔的线条，其排列方式使得当波纹部件1、3、5、7和平整的薄板部件2、4、6粘合在一起时，待组合的增强型蜂窝结构10被粘合成增强型蜂窝结构11。
图3A和3B表示本发明的通过膨胀薄板层制得的增强型蜂窝结构，铺叠的薄板材料包括11、13、15和17，铺叠的强化层包括12、14和16，其中与图2A和2B一样仔细排列在薄板之间的粘合剂19的有间隔的线条，以便当展开薄板11和17时可以制造增强型蜂窝结构21；当完成树脂浸渍和固化后，浸渍并固化的树脂18把断开的强化层粘接成一个整体，并形成完整的增强型蜂窝结构21。
在本发明的进一步实施例中，提供了一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层20的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)、强化层12、14、16包括上表面和下表面，在强化层12、14、16的上表面和下表面都可以设置有粘合剂19，每条强化层12、14、16在宽度方向上的宽度设置为3个单元壁宽度，粘合剂19设置在强化层12、14、16的宽度方向上的同一侧，粘合剂19的宽度为1个单元壁宽度；
(2)、在竖直方向上从上到下设置至少三层薄板材料11、13、15；
(3)、在步骤(2)中的相邻的薄板材料11、13、15之间设置有至少两条步骤(1)中的强化层12、14、16，同一水平面上相邻的每条步骤中(1)中的强化层12、14、16在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的强化层12、14、16的同一侧的上表面和下表面的粘合剂19在宽度方向上的间距都设置为3个单元壁宽度；竖直方向上相邻的每条步骤(1)中的粘合剂19在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；
(4)、相邻的步骤(3)中的薄板材料11、13、15之间通过位于相邻的步骤(3)中的薄板材料11、13、15之间的步骤(1)中的强化层12、14、16的上表面的粘合剂19和下表面的粘合剂19连接，制得薄板层20。
需要说明的是，分别在步骤(1)中的强化层12、14、16的同一侧的上表面和下表面设置粘合剂19，还能够通过分别向步骤(2)中的薄板材料11、13、15面向强化层12、14、16的表面上设置粘合剂19并将强化层12、14、16的一侧对齐粘合剂19设置来进行。
在本发明的进一步实施例中，还提供了一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层20的另一种制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)、将强化层12、14、16在宽度方向上裁剪为3个单元壁宽度；强化层12、14、16包括上表面和下表面，在强化层12、14、16的同一侧的上表面和下表面都设置有粘合剂19，粘合剂19的宽度为1个单元壁宽度；
(2)、在竖直方向上从上到下设置至少三层薄板材料11、13、15；
(3)、在步骤(2)中的相邻的薄板材料11、13、15之间设置有至少两条步骤(1)中的强化层12、14、16，同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的强化层12、14、16在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的强化层12、14、16的同一侧的上表面和下表面的粘合剂19在宽度方向上的间距都设置为3个单元壁宽度；竖直方向上相邻的每条步骤(1)中的粘合剂19在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；
(4)、相邻的步骤(3)中的薄板材料11、13、15之间通过位于相邻的步骤(3)中的薄板材料11、13、15之间的步骤(1)中的强化层12、14、16的上表面的粘合剂19和下表面的粘合剂19连接，从而制得用于形成增强型蜂窝结构的薄板层20。
需要说明的是，分别在步骤(1)中的强化层12、14、16的同一侧的上表面和下表面设置粘合剂19的方法，还能够通过分别向步骤(2)中的薄板材料11、13、15面向强化层12、14、16的表面上设置粘合剂19并将强化层12、14、16的同一侧对齐粘合剂19设置来进行。
在本发明的进一步实施例中，粘合剂19可以是用于在蜂窝结构的薄板层20或强化层12、14、16之间粘合或产生粘合的任何材料，例如，粘合剂19可以是热塑性或热固性树脂18、反应性聚合物、低聚物、单体、聚合物溶液、聚合物悬浮体或乳液、能量吸收材料中的一种或多种。
在本发明的进一步实施例中，强化层12、14、16可以是芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、已固化玻璃纤维织物预浸料、碳纤维织物预浸料、铝箔、钢箔、钛合金箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜等，其中，芳族聚酰胺纸可以为间位芳纶纸或对位芳纶纸等材料。强化层12、14、16可以由薄板材料11、13、15裁切而来，因此薄板材料11、13、15的材质可以选用与强化层12、14、16相同的材料，当然也可以为不同的材料，这些材料具体可以为芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、已固化玻璃纤维织物预浸料、碳纤维织物预浸料、铝箔、钢箔、钛合金箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜等。强化层12、14、16或薄板材料11、13、15可以为上述材料中的一种，并且强化层12、14、16与薄板材料11、13、15可以选用上述材料中的同一种，也可以选用上述材料中的不同材质。
此外，本发明的进一步实施例中还提供了一种由上述两种方法制备的薄板层20来制备蜂窝结构的方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)、固化粘合剂19以便把薄板材料11、13、15、强化层12、14、16粘合在一起；
(2)、在薄板材料11、13、15的竖直方向上把粘合的薄板材料11、13、15展开，从而使薄板层20膨胀形成六边形蜂窝结构；
(3)、将步骤(2)中展开的薄板层20在高温下进行处理，以确保展开后的形状在后续工作中不产生变化；
(4)、将步骤(3)中展开的经高温处理过的薄板层20浸渍在树脂18溶液中，然后固化树脂18，以使相邻的蜂窝单元相互粘合的地方的薄板材料11、13、15、强化层12、14、16得到增强并粘合成一个整体，制得从而制得蜂窝结构。
另外，在上述制备蜂窝结构的步骤中，在制得蜂窝结构后还可以选择进行如下步骤：(5)、蜂窝结构锯切和片切。
本发明的增强型蜂窝采用膨胀薄板层20和强化层12、14、16的方法制造，涂敷粘合剂19使得在每个六边形单元中的2个相对壁粘合到构成该单元的层上并粘合到相邻单元的其它层上，而没有粘合剂19涂敷到六边形单元中的任何其它4个壁的层上。
本发明的原理为：将增强型蜂窝结构的增强层通过在铺叠前预先断开并去除一个单元壁宽度多余量(见图3A的12、14、16)，确保拉伸过程相邻薄板材料11、13、15成型成仿生孔格的六边形时(见图3B的11、13、15、17)，强化层12、14、16刚好与强化层12、14、16相接触并保持强化层12、14、16的平整性(见图3B的12、14、16)，通过固化的树脂18粘接在一起从而形成增强型蜂窝结构。
测试方法
以下将参考实施例详细解释本发明，但本发明不应被视作仅限于以下实施例。
本发明所采用的测试方法为：
根据GB 1464中提出的过程计算测定蜂窝芯密度。
根据GB 1453的过程在万能拉力试验机上测定蜂窝芯的稳定的平面压缩强度和模量。
根据GB 1455的过程在万能拉力试验机上测定蜂窝芯的“L”向和“W”向平板剪切强度和模量。
实施例1
一种用于形成增强型芳族聚酰胺纸蜂窝结构的薄板层和增强型芳族聚酰胺纸蜂窝结构的制备方法
所用材料及工艺条件为：
薄板材料和强化层均为杜邦公司T412型厚度为0.10mm的芳族聚酰胺纸；
薄板材料上的粘合剂的线条使用T450-1型实验室凹版式涂布机涂敷；粘合剂线条宽度为5mm，粘合剂线条之间的距离为15mm，粘合剂量为1.5g/m2；
强化层由涂布有粘合剂线条的薄板材料通过壁纸刀裁切而来，裁切后的强化层宽度为15mm，且粘合剂的线条位于强化层一侧的边缘；
粘合剂为黑龙江石油化学研究院研制的J-80B Nomex纸蜂窝夹芯胶粘剂；
树脂为酚醛树脂，由北京玻璃钢研究院生产，符合GJB 1331-91烧蚀材料用酚醛树脂规范。
蜂窝结构的制备方法包括：
(1)把涂敷有粘合剂线条的薄板材料及裁切好的涂敷有粘合剂线条的三个粘合剂线条宽度的强化层按照如下顺序进行叠层：第一层为薄板材料；第二层为多条强化层，并且第二层强化层上的粘合剂线条的位置与第一层薄板材料上粘合剂线条的位置完全重合；第三层为薄板材料，该薄板材料上粘合剂线条的位置位于第一层薄板材料粘合剂线条之间的中间位置；第四层为多条强化层，且第四层强化层上的粘合剂线条与第三层薄板材料上粘合剂的线条的位置完全重合；重复上述步骤直到达到需要的层数，制得增强型芳族聚酰胺纸蜂窝结构薄板层，其中薄板的叠层具有图3A所示的结构；
(2)蜂窝结构薄板层的固化：在温度范围为180℃±5℃，压力范围为0.5MPa的条件下压制180分钟，使得该薄板层的薄板结合在一起；
(3)薄板层拉伸膨胀：通过在与薄板面垂直的方向上展开结合的薄板来膨胀该薄板层，从而使薄板层膨胀形成增强型蜂窝结构；
(4)薄板层的高温处理；
(5)膨胀并高温处理后的薄板层树脂浸渍和固化：把展开的经高温处理后的薄板层浸渍在酚醛树脂溶液中，固体含量控制在45％左右，并在温度为150℃的条件下干燥30min，重复浸渍酚醛树脂及干燥的过程，当增强型蜂窝结构达到95kg/m3时，在175℃条件下处理2h，降温至小于等于65℃，制得增强型芳族聚酰胺纸蜂窝结构；
可选的是：(6)将上述增强型蜂窝结构按照要求锯切、片切，得成品。
以上制备方法所得的增强型芳族聚酰胺纸蜂窝具有单元壁为5mm边长的增强型蜂窝结构，密度约为92.0kg/m3(5.75lb/ft3)。
增强型芳族聚酰胺纸蜂窝的力学性能如下：
稳定的平面压缩强度为6.12MPa(870psi)，稳定的平面压缩模量为376MPa(53.5ksi)，“L”向平面剪切强度3.12MPa(444psi)和模量为113MPa(16.1ksi)，“W”向平面剪切强度1.66MPa(236psi)和模量为55.3MPa(7.9ksi)。
其中由北京航空制造工程研究所研制的以同样芳族聚酰胺纸为原料、规格为NRH-2-96(0.08)的常规六边形蜂窝的稳定的平面压缩强度为6.05MPa(860psi)，稳定的平面压缩模量为371MPa(52.8ksi)，“L”向平面剪切强度2.8MPa(398psi)和模量为89.9MPa(12.8ksi)，“W”向平面剪切强度1.59MPa(226psi)和模量为52.5MPa(7.5ksi)；通过比较本发明与NRH-2-96(0.08)的测试结果，可以看出，本发明制备的蜂窝完全达到同等密度六边形芳族聚酰胺纸蜂窝的力学性能，并且“L”向剪切强度和模量有11.4％和25.7％的提升。
实施例2
一种增强型聚酰亚胺纸蜂窝结构薄板层和增强型聚酰亚胺纸蜂窝的制备方法所用材料及工艺条件为：
薄板材料和强化层均为中国长春高琦聚酰亚胺材料有限公司厚度为0.10mm的聚酰亚胺纸；
薄板材料上的粘合剂的线条使用T450-1型实验室凹版式涂布机涂敷；粘合剂线条宽度为3mm，粘合剂线条之间的距离为9mm，粘合剂量为1.5g/m2；
强化层由涂布有粘合剂线条的薄板材料通过壁纸刀裁切而来，裁切后的强化层宽度为9mm，且粘合剂的线条位于强化层一侧的边缘；
粘合剂为黑龙江石油化学研究院研制的J-80B Nomex纸蜂窝夹芯胶粘剂；
树脂为GP445d05酚醛树脂，由可隆乔治亚太平洋化学(苏州)有限公司生产。
蜂窝结构的制备方法包括：
(1)、把涂敷有粘合剂线条的薄板材料及裁切好的涂敷有粘合剂线条的三倍粘合剂线条宽度的强化层按照如下顺序进行叠层：第一层为薄板材料；第二层为多条强化层，并且第二层强化层上的粘合剂线条与第一层薄板材料上粘合剂的线条完全重合；第三层为薄板材料，粘合剂线条的位置位于第一层薄板材料粘合剂线条之间的中间位置；第四层为多条强化层，且第四层强化层上的粘合剂线条与第三层薄板材料上粘合剂的线条完全重合；重复上述步骤直到达到需要的层数，制得增强型聚酰胺纸蜂窝结构的薄板层，其中薄板的叠层具有图3A所示的结构；
(2)、蜂窝结构薄板层的固化：在180℃±5℃，0.6MPa压力条件下压制360分钟，使得该薄板层的薄板结合在一起；
(3)、薄板层拉伸膨胀：通过在与薄板面垂直的方向上展开结合的薄板来膨胀该薄板叠层，从而使薄板层膨胀形成增强型蜂窝结构；
(4)、薄板层的高温处理；
(5)、薄板层的树脂浸渍和固化：把展开的经高温处理后薄板层浸渍在酚醛树脂溶液中，固体含量控制在35％左右，并在温度为150℃条件下干燥30min，重复浸渍酚醛树脂及干燥的过程，当增强型蜂窝结构达到150kg/m3时，在温度为180℃条件下处理2h，降温至小于等于65℃，制得增强型聚酰胺纸蜂窝结构；
可选的是：(6)、将上述增强型蜂窝结构按照要求锯切、片切，得成品。
以上制备方法所得的增强型聚酰亚胺纸蜂窝结构具有单元壁为3mm边长的增强型蜂窝结构，密度约为144.0kg/m3(9.0lb/ft3)。
增强型聚酰亚胺纸蜂窝结构的力学性能如下：
稳定的平面压缩强度为15.6MPa(2218psi)，稳定的平面压缩模量为710MPa(103ksi)，“L”向平面剪切强度5.12MPa(728psi)和模量为193MPa(27.5ksi)，“W”向平面剪切强度2.66MPa(378psi)和模量为95.3MPa(13.6ksi)。
以采用芳族聚酰胺纸为原料的国内GJB 1874-94标准上的规格为2.0-144的常规六边形蜂窝结构为例，其稳定的平面压缩强度为11.06MPa(1573psi)，稳定的平面压缩模量为460.2MPa(65.4ksi)，“L”向平面剪切强度3.20MPa(455psi)和模量为101.0MPa(14.4ksi)，“W”向平面剪切强度2.03MPa(289psi)和模量为66.6MPa(9.5ksi)；通过比较本发明与GJB 1874-94的2.0-144常规六边形蜂窝结构的测试结果，可以看出本发明制得的蜂窝结构完全超过同等密度六边形芳族聚酰胺纸蜂窝结构的力学性能。
本发明中在蜂窝结构21的单元壁相互粘合的地方，用一层三个单元壁宽度的强化层12、14、16来代替现有成型法制造过程的薄板材料11、13、15、17，可采用膨胀一叠薄板的方法制造增强型蜂窝结构21，其中强化层12、14、16是通过薄板材料11、13、15、17裁切得到，并且在薄板材料11、13、15、17和强化层12、14、16之间改变粘合剂19线条的位置，最终通过固化、膨胀、高温处理、树脂浸渍、树脂固化等工艺，使相邻蜂窝单元相互粘合的地方的强化层12、14、16粘合成一个整体，相对传统的成型法制造方法，采用强化层12、14、16代替薄板材料11、13、15、17，实现蜂窝结构21整体强度不变的情况下，扩大了制造增强型蜂窝结构21使用材料的范围，降低了蜂窝结构21的制造成本。
采用本发明的蜂窝结构21可替代传统芳族聚酰胺纸蜂窝，可以运用于大型飞机的副翼、方向舵，地板、隔板，直升飞机、通用飞机等飞行器的次承力结构件，也可用于船舶、高速铁路等运输工具的内饰材料。
尽管已经参考其具体实施方式对本发明进行了详细的描述，但对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的主旨和范围的情况下，可以对本发明进行各种改变和改进。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神及范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围及边界、或者这种范围及边界的等同形式内的全部变化及修改例。

Claims (10)

1.一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
(1)强化层包括上表面和下表面，在所述强化层的上表面和下表面都设置有粘合剂，每条所述强化层在宽度方向上的宽度设置为3个单元壁宽度，所述粘合剂设置在所述强化层的宽度方向上的同一侧，所述粘合剂的宽度为1个单元壁宽度；
(2)在竖直方向上从上到下设置至少三层薄板材料；
(3)在步骤(2)中的相邻的所述薄板材料之间设置有至少两条步骤(1)中的所述强化层，同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的所述强化层在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；同一水平面上相邻的每条步骤(1)中所述强化层的同一侧的上表面和下表面的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为3个单元壁宽度；竖直方向上相邻的每条步骤(1)中的强化层的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；
(4)相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间通过位于相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间的步骤(1)中的所述强化层的上表面的所述粘合剂和下表面的所述粘合剂连接，制得薄板层；
其中，单元壁宽度是指蜂窝结构的六边形的边长。
2.根据权利要求1所述的薄板层的制备方法，其中，分别在步骤(1)中的所述强化层的同一侧的上表面和下表面设置所述粘合剂，还能够通过分别向步骤(2)中的所述薄板材料面向所述强化层的表面上设置所述粘合剂并将所述强化层的同一侧对齐所述粘合剂设置来进行。
3.根据权利要求1或2所述的薄板层的制备方法，其中，所述薄板材料和所述强化层均为芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、玻璃纤维织物、铝箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜；所述芳族聚酰胺纸为间位芳纶纸或对位芳纶纸。
4.根据权利要求1或2所述的薄板层的制备方法，其中，所述粘合剂为热塑性树脂、热固性树脂、反应性聚合物、聚合物溶液、能量吸收材料中的一种或多种。
5.一种用于形成增强型蜂窝结构的薄板层的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将强化层在宽度方向上裁剪为3个单元壁宽度；所述强化层包括上表面和下表面，在所述强化层的同一侧的上表面和下表面都设置有粘合剂，所述粘合剂的宽度为1个单元壁宽度；
(2)在竖直方向上从上到下设置至少三层薄板材料；
(3)在步骤(2)中的相邻的所述薄板材料之间设置有至少两条步骤(1)中的所述强化层，同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的所述强化层在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；同一水平面上相邻的每条步骤(1)中的所述强化层的同一侧的上表面和下表面的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为3个单元壁宽度；竖直方向上相邻的每条步骤(1)中的强化层的所述粘合剂在宽度方向上的间距都设置为1个单元壁宽度；
(4)相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间通过位于相邻的步骤(3)中的所述薄板材料之间的步骤(1)中的所述强化层的上表面的所述粘合剂和下表面的所述粘合剂连接，制得薄板层；
其中，单元壁宽度是指蜂窝结构的六边形的边长。
6.根据权利要求5所述的薄板层的制备方法，其中，分别在步骤(1)中的所述强化层的同一侧的上表面和下表面设置所述粘合剂，还能够通过分别向步骤(2)中的所述薄板材料面向所述强化层的表面上设置所述粘合剂并将所述强化层的同一侧对齐所述粘合剂设置来进行。
7.根据权利要求5或6所述的薄板层的制备方法，其中，所述薄板材料和所述强化层均为芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、玻璃纤维织物、铝箔、牛皮纸、聚酰胺或聚酯薄膜；所述芳族聚酰胺纸为间位芳纶纸、对位芳纶纸。
8.根据权利要求5或6所述的薄板层的制备方法，其中，所述粘合剂为热塑性树脂、热固性树脂、反应性聚合物、聚合物溶液、能量吸收材料中的一种或多种。
9.一种通过权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的薄板层制备蜂窝结构的方法，其中，所述方法包括以下步骤：
(1)固化粘合剂以便把薄板材料、强化层粘合在一起；
(2)在所述薄板材料的竖直方向上把粘合的所述薄板层展开，从而使所述薄板层膨胀形成增强型蜂窝结构；
(3)将步骤(2)中的展开的所述薄板层在高温下进行处理，以确保展开后的形状在后续工作中不产生变化；
(4)将步骤(3)中的展开的经高温处理过的所述薄板层浸渍在树脂溶液中，然后固化树脂，以使相邻的蜂窝单元相互粘合的地方的所述强化层、所述薄板材料得到增强并粘合成一个整体，制得蜂窝结构。
10.根据权利要求9所述的蜂窝结构的制备方法，其中，所述树脂溶液中的树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸脂树脂、聚酯、双马树脂、环氧树脂中的一种或多种。
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