CN108395653B

CN108395653B - 一种具有填充材料的铝蜂窝芯及铝蜂窝板的制备方法

Info

Publication number: CN108395653B
Application number: CN201810211786.XA
Authority: CN
Inventors: 金将; 赫英强; 于振中; 李文兴
Original assignee: HRG International Institute for Research and Innovation
Current assignee: Hefei Pufei Precision Industry Co ltd
Priority date: 2018-03-15
Filing date: 2018-03-15
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2038-03-15
Also published as: CN108395653A

Abstract

本发明提供了一种具有填充材料的铝蜂窝芯及铝蜂窝板的制备方法，通过制备铝蜂窝芯的过程中，开设通孔以及通槽，从而在蜂窝芯与铝板焊接时，能够充分排出蜂窝芯内的残留空气，避免在高温焊接的过程中蜂窝芯的铝箔被氧化，同时进一步的在蜂窝芯的内部填充有纤维增强以及钎焊剂的发泡树脂材料，在蜂窝芯的内部形成支撑，避免蜂窝芯受到外力塌陷，提高蜂窝芯的结构强度。

Description

一种具有填充材料的铝蜂窝芯及铝蜂窝板的制备方法

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别是涉及一种具有填充材料的铝蜂窝芯及铝蜂窝板的制备方法。

背景技术

蜂窝结构具有较大的强度/重量比，能够以较小的截面满足较大强度的要求，并可大幅度减小结构体本身的自重。因此，蜂窝结构具备结构稳定性好、抗冲击和缓冲性能好的优点。由双层铝板夹持蜂窝结构的芯体构成的蜂窝板由于重量轻、比强度高、刚性大、稳定性好、隔热隔声以及无污染等一系列优点，现已在航空航天、飞机、列车、船舶、建筑等领域中得到广泛使用。目前蜂窝板的制备方式一般均是将拉伸得到的铝蜂窝芯与两侧的铝板真空焊接，但是由于构成铝蜂窝芯的多层铝箔间有空气残存，空气的氧气会对会对铝箔以及铝箔之间的连接产生氧化，从而影响蜂窝芯的寿命。

发明内容

本发明提供了一种具有填充材料的铝蜂窝芯及铝蜂窝板的制备方法，通过制备铝蜂窝芯的过程中，开设通孔以及通槽，从而在蜂窝芯与铝板焊接时，能够充分排出蜂窝芯内的残留空气，避免在高温焊接的过程中蜂窝芯的铝箔被氧化，同时进一步的在在蜂窝芯的内部填充有纤维增强以及钎焊剂的发泡树脂材料，在蜂窝芯的内部形成支撑，避免蜂窝芯受到外力塌陷，提高蜂窝芯的结构强度。

具体的方案如下：

一种具有填充材料的铝蜂窝芯的制备方法，其特征在于：

1)、使用超声波将铝箔表面清洗干净：

2)、在铝箔的两面涂覆粘合剂，形成多个相互间隔且相互平行的条形的粘合区域，所述多个粘合区域的宽度相等、粘合区域的长度与沿粘合区域的铝箔长度相同，所述粘合区域的宽度为其间隔的条形空白区域宽度的1/3；其中位于所述铝箔一侧表面上的所述粘合区域在所述铝箔的厚度方向上的投影位于铝箔的另一侧表面的所述空白区域的中央位置处；

3)、将多张步骤2得到的所述铝箔沿厚度方向层叠，相邻的铝箔的相对的表面上的所述粘接区域重叠，得到铝箔层叠体；

4)、将所述层叠体热压，使所述粘结剂固化；

5)、在所述铝箔层叠体的沿所述层叠方向上不具有粘合区域投影的区域内，开设多个沿层叠方向贯通所述层叠体的通孔；

6)、沿所述层叠体的层叠方向，将所述层叠体切割成预定尺寸的层叠体；

7)、在步骤6得到的所述层叠体的与所述条形区域延伸方向垂直的切割面上，开设沿层叠方向延伸的通槽；

8)、将步骤7得到的层叠体沿所述层叠方向拉伸，得到蜂窝结构的铝蜂窝芯；

9)、将所述铝蜂窝芯浸入到含有增强纤维的树脂溶液中，使所述溶液浸入所述芯体内部，取出芯体，加热使所述树脂发泡固化，得到填充有发泡树脂材料的复合铝蜂窝芯。

进一步的，所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂80-100份、短切碳纤维20-30份、聚氧乙烯脂肪醇醚3-5份、对甲苯磺酸1-2份、碳酸氢钠3-5份，三氟化铝10-20份、氟化铯15-30份、氯化锌0.5-1份、氯化锡0.3-0.5份。

进一步的，所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂90-100份、短切碳纤维25-30份、聚氧乙烯脂肪醇醚3-5份、对甲苯磺酸1-2份、碳酸氢钠3-5份，三氟化铝18-20份、氟化铯27-30份、氯化锌0.5-1份、氯化锡0.3-0.5份。

进一步的，所述粘结剂由以下质量份数配方成分组成，端羧基丁腈橡胶85份、三元乙丙橡胶60份、环氧丙烷苯基醚25份、氯硫化聚乙烯7份、双氢胺15份、环己酮35份、硫磺2份、石墨粉4份。

本发明具有如下有益效果：

1)、在蜂窝芯的连接部条形涂胶，从而降低粘合剂的用量，降低成本；

2)、通过设置通孔，从而使多层铝箔之间的空气能够顺利排出，保证后期与铝板真空焊接时避免残留的氧腐蚀；

3)、通过在切割面设置通槽，从而进一步保证铝板与蜂窝芯的切割面焊接时能够在结合面上留有排气通道；

4)、在蜂窝芯的内部填充有发泡树脂材料，在内部形成支撑，避免蜂窝芯受到外力塌陷；

5)、树脂溶液具有较高的浸润性，能够充分浸入蜂窝芯内部，并且在高温焊接的温度下，其中的金属化合物能够自发的发生钎焊反应，从而在蜂窝芯内部形成支撑结构，提高蜂窝芯的强度。

作为本发明进一步的改进，在粘合区域之间设置耐腐蚀层，提高铝箔的耐氧化性以及耐候性，提高蜂窝芯的使用寿命；构成所述耐腐蚀层的浆料由以下质量份数配方成分组成：甲基丙烯酸六氟丁酯35份、三乙胺25份、乙二醇二甲基丙烯酸酯32份、二硫化钼18份、碳化硅18份、氧化硼10份、碳酸钙12份、纳米二氧化钛8份、偶氮二异丁腈65份。本发明中的耐腐蚀层，不仅耐腐蚀性、超疏水疏油及防盐雾性能强，而且抗氧化性能好，强度高，粘附性能强，不易脱落。

作为本发明进一步的改进，在粘合区域的两侧邻接所述耐腐蚀层的区域涂覆第一粘合剂，所述涂覆有第一粘合剂的区域面积为所述粘和区域面积的1/3-1/5，在所述涂覆有第一粘合剂的区域之间的其余的粘合区域涂覆第二粘合剂；所述第一粘合剂由以下质量份数配方成分组成，端羧基丁腈橡胶85份、三元乙丙橡胶60份、环氧丙烷苯基醚25份、氯硫化聚乙烯7份、双氢胺15份、环己酮35份、硫磺2份、石墨粉4份。所述第二粘合剂由以下质量份数配方成分组成，羟甲基双酚A缩水甘油醚50份、聚二甲基硅氧烷2份、氧化锌粉末35份、碳黑5份、乙烯基三胺35份、H-4环氧固化剂30份、和气相二氧化硅15份。第一粘合剂成本较低，粘合效果好，能够与金属很好地结合，具有较好的耐热性能、防腐性能和耐氧化性能，抗疲劳强度高。第二粘合剂相对于第一粘合剂，具有更快的固化速度，并且具有更强的环境适应能力，可以在带有油或水的金属表面进行粘合。第一和第二粘合剂搭配使用，能够充分发挥第一粘合剂抗疲劳强度高，以及第二粘合剂能够更快的在复杂的界面下固化的优点，提高铝蜂窝芯的结合强度和耐久度；

作为本发明的进一步改进，在夹持蜂窝芯的铝板上刻槽，在铝板与蜂窝芯的截面连接时，将蜂窝芯的铝箔嵌入凹槽中，提高铝箔与蜂窝芯的连接强度，同时加入自反应钎料，提高焊接效果，所述自反应钎料由以下质量份数配方成分组成，三氟化铝15份、氟化铯20份、氯化锌0.8份、氯化锡0.4份、铝粉25份、锌粉5份、钛粉4份、和锡粉4份。所述钎料能够在较低温度下进行自反应，降低焊接的能耗，并且具有较高的焊接强度。

作为本发明的进一步改进，本发明提供一种铝蜂窝板的制备方法：

1)、使用超声波将铝箔表面清洗干净：

2)、在铝箔的两面涂覆耐腐蚀浆料，形成多个相互间隔且相互平行的带有浆料的条形区域，所述多个条形区域的宽度相等、条形区域的长度与沿条形区域的铝箔长度相同，所述条形区域间隔的空白区域的宽度为所述条形区域宽度的1/3；其中位于所述铝箔一侧表面上的所述空白区域在所述铝箔的厚度方向上的投影位于铝箔的另一侧表面的所述条形区域的中央位置处；

3)、干燥，得到具有耐腐蚀层的铝箔；

4)、在铝箔两侧表面的空白区域涂覆粘合剂，形成具有粘合剂的粘合区域；其中在粘合区域的两侧邻接所述耐腐蚀层的区域涂覆第一粘合剂，所述涂覆有第一粘合剂的区域面积为所述粘和区域面积的1/3-1/5，在所述涂覆有第一粘合剂的区域之间的其余的粘合区域涂覆第二粘合剂；

5)、将多张步骤4得到的所述铝箔沿厚度方向层叠，相邻的铝箔的相对的表面上的所述粘合区域重叠，得到铝箔层叠体；

6)、将所述层叠体热压，使所述粘合剂固化；

7)、在所述铝箔层叠体的沿所述层叠方向上不具有粘合区域投影的区域内，开设多个沿层叠方向贯通所述层叠体的通孔；

8)、沿所述层叠体的层叠方向，将所述层叠体切割成预定尺寸的层叠体；

9)、在步骤8得到的所述层叠体的与所述条形区域延伸方向垂直的切割面上，开设沿层叠方向延伸的通槽；

10)、将步骤9得到的层叠体沿所述层叠方向拉伸，得到蜂窝结构的铝蜂窝芯；

11)、将所述铝蜂窝芯浸入到含有增强纤维的树脂溶液中，使所述溶液浸入所述芯体内部，取出芯体，加热使所述树脂发泡固化，得到填充有发泡树脂材料的复合铝蜂窝芯

12)、将铝板切割为预定尺寸，在所述铝板的一侧表面设置凹槽，所述凹槽构成的图案与所述铝蜂窝芯的带有所述通槽的所述切割面上所述铝箔构成的图案相同，在凹槽中设置自反应钎料；

13)、将两块铝板与所述铝蜂窝芯的所述切割面贴合，所述切割面侧的铝箔嵌入所述凹槽中，得到两块铝板夹持铝蜂窝芯的三明治结构体；

14)、将所述三明治结构体置入真空加热炉中加热进行钎焊，得到所述蜂窝板。

具体实施方式

本发明下面将通过具体的实施例进行更详细的描述，但本发明的保护范围并不受限于这些实施例。

实施例1

1)、使用超声波将铝箔表面清洗干净，超声波功率1kW，频率50MHz，清洗速度20m/min：

2)、在铝箔的两面涂覆粘合剂，形成多个相互间隔且相互平行的条形的粘合区域，所述多个粘合区域的宽度相等、粘合区域的长度与沿粘合区域的铝箔长度相同，所述粘合区域的宽度为其间隔的条形空白区域宽度的1/3；其中位于所述铝箔一侧表面上的所述粘合区域在所述铝箔的厚度方向上的投影位于铝箔的另一侧表面的所述空白区域的中央位置处；所述粘结剂由以下质量份数配方成分组成，端羧基丁腈橡胶85份、三元乙丙橡胶60份、环氧丙烷苯基醚25份、氯硫化聚乙烯7份、双氢胺15份、环己酮35份、硫磺2份、石墨粉4份；

4)、将所述层叠体热压，使所述粘结剂固化，热压温度控制在180摄氏度，热压时间控制在100min；

9)、将所述铝蜂窝芯浸入到含有增强纤维的树脂溶液中，所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂90份、短切碳纤维25份、聚氧乙烯脂肪醇醚3份、对甲苯磺酸1份、碳酸氢钠3份，三氟化铝18份、氟化铯27份、氯化锌0.5份、氯化锡0.3份，抽真空，使所述溶液浸入所述芯体内部，取出芯体，140摄氏度下加热使所述树脂发泡固化，得到填充有发泡树脂材料的复合铝蜂窝芯。

实施例2

1)、使用超声波将铝箔表面清洗干净，超声波功率1kW，频率50MHz，清洗速度20m/min；

4)、将所述层叠体热压，使所述粘结剂固化，热压温度控制在160摄氏度，热压时间控制在90min；

9)、将所述铝蜂窝芯浸入到含有增强纤维的树脂溶液中，所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂100份、短切碳纤维30份、聚氧乙烯脂肪醇醚5份、对甲苯磺酸2份、碳酸氢钠5份，三氟化铝20份、氟化铯30份、氯化锌1份、氯化锡0.5份，抽真空，使所述溶液浸入所述芯体内部，取出芯体，140摄氏度下加热使所述树脂发泡固化，得到填充有发泡树脂材料的复合铝蜂窝芯。

实施例3

2)、在铝箔的两面涂覆耐腐蚀浆料，形成多个相互间隔且相互平行的带有浆料的条形区域，所述多个条形区域的宽度相等、条形区域的长度与沿条形区域的铝箔长度相同，所述条形区域间隔的空白区域的宽度为所述条形区域宽度的1/3；其中位于所述铝箔一侧表面上的所述空白区域在所述铝箔的厚度方向上的投影位于铝箔的另一侧表面的所述条形区域的中央位置处；所述耐腐蚀浆料由以下质量份数配方成分组成：甲基丙烯酸六氟丁酯35份、三乙胺25份、乙二醇二甲基丙烯酸酯32份、二硫化钼18份、碳化硅18份、氧化硼10份、碳酸钙12份、纳米二氧化钛8份、偶氮二异丁腈65份；

3)、80摄氏度下干燥120min，得到具有耐腐蚀层的铝箔；

4)、在铝箔两侧表面的空白区域涂覆粘合剂，形成具有粘合剂的粘合区域；其中在粘合区域的两侧邻接所述耐腐蚀层的区域涂覆第一粘合剂，所述涂覆有第一粘合剂的区域面积为所述粘和区域面积的1/4，在所述涂覆有第一粘合剂的区域之间的其余的粘合区域涂覆第二粘合剂；所述第一粘合剂由以下质量份数配方成分组成，端羧基丁腈橡胶85份、三元乙丙橡胶60份、环氧丙烷苯基醚25份、氯硫化聚乙烯7份、双氢胺15份、环己酮35份、硫磺2份、石墨粉4份。所述第二粘合剂由以下质量份数配方成分组成，羟甲基双酚A缩水甘油醚50份、聚二甲基硅氧烷2份、氧化锌粉末35份、碳黑5份、乙烯基三胺35份、H-4环氧固化剂30份、和气相二氧化硅15份；

6)、将所述层叠体热压，使所述粘合剂固化，，热压温度控制在160摄氏度，热压时间控制在90min；

11)、将所述铝蜂窝芯浸入到含有增强纤维的树脂溶液中，使所述溶液浸入所述芯体内部，取出芯体，140摄氏度加热使所述树脂发泡固化，得到填充有发泡树脂材料的复合铝蜂窝芯；所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂80份、短切碳纤维20份、聚氧乙烯脂肪醇醚3份、对甲苯磺酸1份、碳酸氢钠3份，三氟化铝10份、氟化铯15份、氯化锌0.5份、氯化锡0.3份；

12)、将铝板切割为预定尺寸，在所述铝板的一侧表面设置凹槽，所述凹槽构成的图案与所述铝蜂窝芯的带有所述通槽的所述切割面上所述铝箔构成的图案相同，在凹槽中设置自反应钎料；所述自反应钎料由以下质量份数配方成分组成，三氟化铝15份、氟化铯20份、氯化锌0.8份、氯化锡0.4份、铝粉25份、锌粉5份、钛粉4份、和锡粉4份；

13)、将两块铝板与所述铝蜂窝芯的所述切割面贴合，所述切割面侧的铝箔嵌入所述凹槽中，得到两块铝板夹持铝蜂窝芯的三明治结构体；其中所述通槽的深度大于所述凹槽的深度，从而在贴合面保留气体流通的通道；

14)、将所述三明治结构体置入真空加热炉中，抽真空，550摄氏度加热进行钎焊，得到所述蜂窝板。

本发明得到的蜂窝芯，由于在钎焊的时候，填充树脂中的钎焊剂也随之反应，能够在蜂窝芯的空隙中形成支撑，提高蜂窝芯的强度，并且制得的蜂窝板具有较高的机械强度和耐剥离强度，以及较高的耐候性。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但是应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。

Claims

1.一种具有填充材料的铝蜂窝芯的制备方法，其特征在于：

1)、使用超声波将铝箔表面清洗干净：

2)、在铝箔的两面涂覆粘合剂，形成多个相互间隔且相互平行的条形的粘合区域，所述多个粘合区域的宽度相等、粘合区域的长度与沿粘合区域的铝箔长度相同，所述粘合区域的宽度为其间隔的条形空白区域宽度的1/3；其中位于所述铝箔一侧表面上的所述粘合区域在所述铝箔的厚度方向上的投影位于铝箔的另一侧表面的所述空白区域的中央位置处；在粘合区域之间设置耐腐蚀层，构成所述耐腐蚀层的浆料由以下质量份数配方成分组成：甲基丙烯酸六氟丁酯35份、三乙胺25份、乙二醇二甲基丙烯酸酯32份、二硫化钼18份、碳化硅18份、氧化硼10份、碳酸钙12份、纳米二氧化钛8份、偶氮二异丁腈65份；在所述粘合区域的两侧邻接所述耐腐蚀层的区域涂覆第一粘合剂，所述涂覆有第一粘合剂的区域面积为所述粘和区域面积的1/3-1/5，在所述涂覆有第一粘合剂的区域之间的其余的粘合区域涂覆第二粘合剂；所述第一粘合剂由以下质量份数配方成分组成，端羧基丁腈橡胶85份、三元乙丙橡胶60份、环氧丙烷苯基醚25份、氯硫化聚乙烯7份、双氢胺15份、环己酮35份、硫磺2份、石墨粉4份；所述第二粘合剂由以下质量份数配方成分组成，羟甲基双酚A缩水甘油醚50份、聚二甲基硅氧烷2份、氧化锌粉末35份、碳黑5份、乙烯基三胺35份、H-4环氧固化剂30份、和气相二氧化硅15份；

4)、将所述层叠体热压，使所述粘结剂固化；

2.如权利要求1所述的方法，所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂80-100份、短切碳纤维20-30份、聚氧乙烯脂肪醇醚3-5份、对甲苯磺酸1-2份、碳酸氢钠3-5份，三氟化铝10-20份、氟化铯15-30份、氯化锌0.5-1份、氯化锡0.3-0.5份。

3.如权利要求1所述的方法，所述含有增强纤维的树脂溶液由以下质量份数配方成分组成，有机硅改性丙烯酸树脂90-100份、短切碳纤维25-30份、聚氧乙烯脂肪醇醚3-5份、对甲苯磺酸1-2份、碳酸氢钠3-5份，三氟化铝18-20份、氟化铯27-30份、氯化锌0.5-1份、氯化锡0.3-0.5份。

4.一种铝蜂窝板的制备方法，其包括：

1)如权利要求1-3任一项所述的制备方法；

2)将铝板切割为预定尺寸，在所述铝板的一侧表面设置凹槽，所述凹槽构成的图案与所述铝蜂窝芯的带有所述通槽的所述切割面上所述铝箔构成的图案相同，在凹槽中设置自反应钎料；

3)将两块铝板与所述铝蜂窝芯的所述切割面贴合，所述切割面侧的铝箔嵌入所述凹槽中，得到两块铝板夹持铝蜂窝芯的三明治结构体；

4)将所述三明治结构体置入真空加热炉中加热进行钎焊，得到所述蜂窝板。

5.如权利要求4所述的方法，所述自反应钎料由以下质量份数配方成分组成，三氟化铝10-20份、氟化铯15-30份、氯化锌0.5-1份、氯化锡0.3-0.5份、铝粉20-30份、锌粉3-8份、钛粉3-5份、和锡粉3-5份。

6.如权利要求5所述的方法，所述自反应钎料由以下质量份数配方成分组成，三氟化铝15份、氟化铯20份、氯化锌0.8份、氯化锡0.4份、铝粉25份、锌粉5份、钛粉4份、和锡粉4份。