CN110654098B - 一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法。平铺放置一层玻璃纤维布；在玻璃纤维布上液体静电喷涂热固性树脂层；在所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；在所得蜂窝芯材中粉体静电喷涂空心玻璃微球层；在所得空心玻璃微球层上液体静电喷涂一层热固性树脂，再粉体静电喷涂一层空心玻璃微球，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂；在所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即可。本发明可以根据所需板材的厚度选用合适的蜂窝芯材厚度，解决了薄层复合泡沫难以进行厚度控制的难题。

Description

一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法
技术领域
本发明属于复合夹心板材技术领域，具体涉及一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法。
背景技术
复合泡沫起源于上世纪的60年代，当时主要用作海洋领域的水下设备，如水下机器人、潜水钟等，充当浮力材料。同时代其他类型的泡沫材料无法满足这些要求，在较高的静水压条件下，普通的泡沫材料通常会出现泡孔单元破损后连通的现象，导致其提供浮力的能力大幅度下降。与传统的发泡型泡沫材料不同，复合泡沫可以具有很高的耐压强度，其原因是构成其泡孔结构的是刚性空心球，并且各自独立，从而最大限度地降低材料的吸水率，同时空心的结构特性也使其具有独特的隔热保温特性。随着技术的进步和时代的发展，复合泡沫的类型和应用领域也在逐步扩大，原材料也不再局限于空心玻璃微球和树脂基体，应用范围也由水下领域扩大到航空航天、汽车、电子设备、家装等领域。
在复合夹心板材中，常用的夹芯材料主要有蜂窝结构、轻质发泡型泡沫、复合泡沫等。但当复合泡沫用作薄层复合夹心板材的夹芯层使用时，面临的主要问题是薄层复合泡沫加工难度大、成本高、厚度难以控制等问题。面对薄层复合夹心板材日益扩大的应用领域，寻找一种一体化成型的复合材料温板用夹芯层的制备方法显得尤为必要。
发明内容
针对复合泡沫作为薄层复合夹心板材的夹心层使用时存在的加工难度大、生产成本高、厚度难以控制等问题，本发明的目的旨在提供一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、利用液体静电喷涂设备在玻璃纤维布上喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层；
（3）、在步骤（2）所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）所得蜂窝芯材中喷涂空心玻璃微球，得到空心玻璃微球层；
（5）、在步骤（4）所得空心玻璃微球层上利用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层，再利用粉体静电喷涂设备喷涂空心玻璃微球得到空心玻璃微球层，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即得复合夹心板材用夹芯层。
较好地，步骤（1）和（6）中，所述玻璃纤维布的面密度为80-120 g/m2。
较好地，步骤（2）和（5）中，液体热固性树脂和固化剂的质量比为100∶（0-180），所述液体热固性树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂中的一种，所述固化剂为593固化剂、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、双氰胺、咪唑类、甲基四氢苯酐、十二烯基琥珀酸酐、三乙烯二胺、三乙烯四胺中的一种或两种以上的混合物；当液体热固性树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂时，添加固化剂；当液体热固性树脂为酚醛树脂时，添加或不添加固化剂。
较好地，步骤（2）和（5）中，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在50-60 μm
较好地，步骤（3）中，所述蜂窝芯材为铝蜂窝芯或芳纶蜂窝芯中的一种，厚度为1-3mm。
较好地，步骤（4）和（5）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，每次喷涂空心玻璃微球层的厚度控制在80-120 μm。
较好地，步骤（6）中，压延机的成型压力为0.5-1 MPa，温度为70-130 ℃，成型时间为2-4 h。
有益效果：
1、本发明采用静电喷涂的方法在蜂窝芯材内喷涂得到空心玻璃微球层，保证了蜂窝内每层空心玻璃微球的厚度均匀一致性，同时喷涂树脂层也保证了树脂的均匀性附着，防止其进行流动；
2、本发明可以根据所需板材的厚度选用合适的蜂窝芯材厚度，解决了薄层复合泡沫难以进行厚度控制的难题，能够方便地控制板材的厚度；此外，在蜂窝芯材内喷涂空心玻璃微球，将其限制在蜂窝芯材的孔隙中，可以增加每层喷涂空心玻璃微球层的厚度，降低树脂的用量；而且本发明得到的夹芯层不需要进行机加工处理，使用时，可直接对其进行裁切，后期其作为夹心泡沫材料时，可以与纤维增强树脂基复合材料共固化成型，从而制备高强、高模且兼具隔热保温的三明治复合材料结构，能够使薄层复合夹心板材在电子通讯设备和汽车等领域得到更加广泛的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细、清楚地描述，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、利用液体静电喷涂设备在玻璃纤维布上喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层；
（3）、在步骤（2）所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）所得蜂窝芯材中喷涂空心玻璃微球，得到空心玻璃微球层；
（5）、在步骤（4）所得空心玻璃微球层上利用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层，再利用粉体静电喷涂设备喷涂空心玻璃微球得到空心玻璃微球层，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即得复合夹心板材用夹芯层；
其中，步骤（1）和（6）中，所述玻璃纤维布的面密度为100 g/m2；步骤（2）和（5）中，所述液体热固性树脂为环氧树脂E44，固化剂为593固化剂，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶30，每次喷涂热固性树脂层的厚度控制在50 μm；步骤（3）中，所述蜂窝芯材为铝蜂窝芯，厚度为2 mm；步骤（4）和（5）中，空心玻璃微球的密度为0.5 g/cm3，每次喷涂空心玻璃微球层的厚度控制在100 μm；步骤（6）中，压延机的成型压力为0.6 MPa，温度为90℃，成型时间为2.5 h。
本实施例得到的复合夹心板材用夹芯层的密度为1.28 g/cm3，弯曲强度为72Mpa，弯曲模量为4.6 Gpa。
实施例2
一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、利用液体静电喷涂设备在玻璃纤维布上喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层；
（3）、在步骤（2）所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）所得蜂窝芯材中喷涂空心玻璃微球，得到空心玻璃微球层；
（5）、在步骤（4）所得空心玻璃微球层上利用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层，再利用粉体静电喷涂设备喷涂空心玻璃微球得到空心玻璃微球层，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即得复合夹心板材用夹芯层；
其中，步骤（1）和（6）中，所述玻璃纤维布的面密度为80 g/m2；步骤（2）和（5）中，所述液体热固性树脂为环氧树脂E51，固化剂为甲基四氢苯酐，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶80，每次喷涂热固性树脂层的厚度控制在55 μm；步骤（3）中，所述蜂窝芯材为芳纶蜂窝芯，厚度为1 mm；步骤（4）和（5）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1 g/cm3，每次喷涂空心玻璃微球层的厚度控制在80 μm；步骤（6）中，压延机的成型压力为0.8 MPa，温度为100 ℃，成型时间为3 h。
本实施例得到的复合夹心板材用夹芯层的密度为1.12 g/cm3，弯曲强度为58Mpa，弯曲模量为3.6 Gpa。
实施例3
一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、利用液体静电喷涂设备在玻璃纤维布上喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层；
（3）、在步骤（2）所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）所得蜂窝芯材中喷涂空心玻璃微球，得到空心玻璃微球层；
（5）、在步骤（4）所得空心玻璃微球层上利用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层，再利用粉体静电喷涂设备喷涂空心玻璃微球得到空心玻璃微球层，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即得复合夹心板材用夹芯层；
其中，步骤（1）和（6）中，所述玻璃纤维布的面密度为120 g/m2；步骤（2）和（5）中，所述液体热固性树脂为聚氨酯树脂，固化剂为十二烯基琥珀酸酐，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶140，每次喷涂热固性树脂层的厚度控制在60 μm；步骤（3）中，所述蜂窝芯材为芳纶蜂窝芯，厚度为3 mm；步骤（4）和（5）中，空心玻璃微球的密度为1 g/cm3，每次喷涂空心玻璃微球层的厚度控制在120 μm；步骤（6）中，压延机的成型压力为0.5 MPa，温度为110 ℃，成型时间为4 h。
本实施例得到的复合夹心板材用夹芯层的密度为1.04 g/cm3，弯曲强度为65Mpa，弯曲模量为3.2 Gpa。
实施例4
一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、利用液体静电喷涂设备在玻璃纤维布上喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层；
（3）、在步骤（2）所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）所得蜂窝芯材中喷涂空心玻璃微球，得到空心玻璃微球层；
（5）、在步骤（4）所得空心玻璃微球层上利用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层，再利用粉体静电喷涂设备喷涂空心玻璃微球得到空心玻璃微球层，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即得复合夹心板材用夹芯层；
其中，步骤（1）和（6）中，所述玻璃纤维布的面密度为100 g/m2；步骤（2）和（5）中，所述液体热固性树脂为酚醛树脂2605，所述固化剂为甲基四氢苯酐，其中，液体热固性树脂与固化剂的质量比为100∶80，每次喷涂热固性树脂层的厚度控制在50 μm；步骤（3）中，所述蜂窝芯材为铝蜂窝芯，厚度为2 mm；步骤（4）和（5）中，空心玻璃微球的密度为0.3 g/cm3，每次喷涂空心玻璃微球层的厚度控制在120 μm；步骤（6）中，压延机的成型压力为1 MPa，温度为130 ℃，成型时间为2.5 h。
本实施例得到的复合夹心板材用夹芯层的密度为1.24 g/cm3，弯曲强度为70Mpa，弯曲模量为4.8 Gpa。

Claims (3)

1.一种利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，其特征在于，制备步骤如下：
（1）、平铺放置一层玻璃纤维布；
（2）、利用液体静电喷涂设备在玻璃纤维布上喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物，得到热固性树脂层；
（3）、在步骤（2）所得热固性树脂层上放置一层蜂窝芯材；
（4）、利用粉体静电喷涂设备在步骤（3）所得蜂窝芯材中喷涂空心玻璃微球，得到空心玻璃微球层；
（5）、在步骤（4）所得空心玻璃微球层上利用液体静电喷涂设备喷涂液体热固性树脂和固化剂的混合物得到热固性树脂层，再利用粉体静电喷涂设备喷涂空心玻璃微球得到空心玻璃微球层，如此交替喷涂热固性树脂层和空心玻璃微球层，直到蜂窝芯材的孔洞被填满，但要保证最后一层是热固性树脂层；
（6）、在步骤（5）所得最后一层热固性树脂层表面平铺一层玻璃纤维布，然后放置在压延机上进行挤压，即得复合夹心板材用夹芯层；
步骤（2）和（5）中，每次喷涂所得热固性树脂层的厚度控制在50-60 μm；
步骤（3）中，所述蜂窝芯材为铝蜂窝芯或芳纶蜂窝芯中的一种，厚度为1-3 mm；
步骤（4）和（5）中，空心玻璃微球的密度范围为0.1-1 g/cm3，每次喷涂空心玻璃微球层的厚度控制在80-120 μm；
步骤（6）中，压延机的成型压力为0.5-1 MPa，温度为70-130 ℃，成型时间为2-4 h。
2.如权利要求1所述的利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，其特征在于：步骤（1）和（6）中，所述玻璃纤维布的面密度为80-120 g/m2。
3.如权利要求1所述的利用静电喷涂法制备复合夹心板材用夹芯层的方法，其特征在于：步骤（2）和（5）中，液体热固性树脂和固化剂的质量比为100∶（0-180），所述液体热固性树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂中的一种，所述固化剂为593固化剂、甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、双氰胺、咪唑类、甲基四氢苯酐、十二烯基琥珀酸酐、三乙烯二胺、三乙烯四胺中的一种或两种以上的混合物；当液体热固性树脂为环氧树脂或聚氨酯树脂时，添加固化剂；当液体热固性树脂为酚醛树脂时，添加或不添加固化剂。
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