CN111778764A - 一种航空级芳纶蜂窝纸及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种航空级芳纶蜂窝纸及其制备方法，所述芳纶蜂窝纸由横截面为“8”字型的间位芳纶纤维制备而得。本发明的芳纶蜂窝纸制成三明治复合材料后，复合材料的蒙皮剥离力高、四点弯曲强度高、韧性好，满足航空复材的标准要求。

Description

一种航空级芳纶蜂窝纸及其制备方法
技术领域
本发明属于航空材料领域，特别涉及一种航空级芳纶蜂窝纸及其制备方法。
背景技术
芳纶蜂窝复材因比强度高、比刚度高、隔热、透波及优异的介电性能，在航天、航空等军事领域得到广泛的应用。目前，制备的芳纶蜂窝纸以“O”字型的间位芳纶纤维为主要原料，不能满足承力结构件的使用标准，尤其表现在蒙皮剥离力低、四点弯曲失效、脆性大，制成三明治结构后韧性不足，二次加工过程中容易断裂，在飞机结构件的复杂使用工况中存在极大安全隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种航空级芳纶蜂窝纸及其制备方法，该芳纶蜂窝纸制成三明治复合材料后，复合材料的蒙皮剥离力高、四点弯曲强度高、韧性好，满足航空复材的标准要求。
本发明提供了一种航空级芳纶蜂窝纸，所述芳纶蜂窝纸由横截面为“8”字型的间位芳纶纤维制备而得。
所述“8”字型的间位芳纶纤维纤度为3-5D。
所述“8”字型的间位芳纶纤维纵横向取向比趋近于1:1。
本发明还提供了一种航空级芳纶蜂窝纸的制备方法，包括：
以“8”字型的间位芳纶纤维为原料，采用负压、低温、高温、低温热压法制备航空级芳纶蜂窝纸。
所述负压压力为-0.03～-0.01MPa。
所述第一次低温温度为-10-20℃，压力为50～100KN/m。
所述高温温度为230-290℃，压力为300-600KN/m。
所述第二次低温温度为20-80℃，压力为200～400KN/m。
有益效果
(1)本发明采用“8”字型的间位芳纶纤维代替“O”字型的间位芳纶纤维，大幅提高了纤维的断裂强度和比表面积；彻底解决了3-5D纤维内部致密性的问题，从而可以满足制备芳纶蜂窝纸用高致密度纤维的技术要求；同时，纵横向取向比趋近于1:1。
(2)本发明的芳纶蜂窝纸在浸渍酚醛树脂固化后，仍能保持良好的韧性，满足航空材料标准要求；制成三明治复合材料后，复合材料的蒙皮剥离力高、四点弯曲强度高、韧性好，满足航空复材的标准要求。
附图说明
图1为“O”字型的间位芳纶纤维和“8”字型的间位芳纶纤维的截面示意图；
图2为“O”字型的间位芳纶纤维制得的芳纶蜂窝纸和“8”字型的间位芳纶纤维制得的芳纶蜂窝纸的截面示意图以及断面示意图；
图3为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
本实施例提供了一种航空级芳纶蜂窝纸的制备方法，包括：以“8”字型的间位芳纶纤维为原料，采用负压、低温、高温、低温热压法制备航空级芳纶蜂窝纸。
如图3所示，将准备轧光的芳纶原纸放置在热压机卸卷架，经过第一组压辊，第二组压辊，第三组压辊，卷绕于首卷机上，启动设备；第一组压辊密闭于第一机壳内，设置微负压为-0.01MPa，压光温度通过冷冻水调节至-10℃±2℃，两辊压力调节至50KN/m；第二组压辊密闭于第二机壳内，设置负压为-0.02MPa，热压温度加热至270℃±1℃，两辊压力调节至500KN/m；第三组压辊密闭于第三机壳内，设置微负压-0.01MPa，压光温度通过冷却水控制在20℃±2℃，两辊压力调节至350KN/m；热压过程全线张力自动控制。
负压在-0.01MPa条件下进行，可以使热压过程自由水，结合水和空气快速从纸张内部去除，保证纸张内部更好的界面结合力。第一次低温-10℃±2℃、50KN/m线压力轧光，可以保证去除自由水，结合水和空气时不破坏纤维表面截面。高温270℃±1℃、500KN/m线压力轧光，高温热压使经低温热压后去除了自由水，结合水和空气的纸张迅速结晶转变，增加致密性和结合力，提高纸张强度和韧性。第二次低温20℃±2℃、350KN/m线压力的低温轧光，进一步对高温热压纸张定型，去除内部应力，为蜂窝制备提供良好的工艺性。
经过测试(GB/T 31889-2015间位芳纶短纤维)，本实施例的产品和现有常规工艺的产品数据如下：
①间位芳纶纤维
Figure BDA0002557954020000021
Figure BDA0002557954020000031
②造纸取向
Figure BDA0002557954020000032
③不同材料制备的芳纶纸蜂窝性能
Figure BDA0002557954020000033
④不同工艺制备的芳纶纸蜂窝性能
Figure BDA0002557954020000034
由上所述数据可知，本发明采用“8”字型的间位芳纶纤维代替“O”字型的间位芳纶纤维，大幅提高了纤维的断裂强度和比表面积；同时，纵横向取向比趋近于1:1；制成三明治复合材料后，复合材料的蒙皮剥离力高、四点弯曲强度高、韧性好，满足航空复材的标准要求。

Claims (8)

1.一种航空级芳纶蜂窝纸，其特征在于：所述芳纶蜂窝纸由横截面为“8”字型的间位芳纶纤维制备而得。
2.根据权利要求1所述的一种航空级芳纶蜂窝纸，其特征在于：所述“8”字型的间位芳纶纤维纤度为3-5D。
3.根据权利要求1所述的一种航空级芳纶蜂窝纸，其特征在于：所述“8”字型的间位芳纶纤维纵横向取向比趋近于1:1。
4.一种航空级芳纶蜂窝纸的制备方法，包括：
以“8”字型的间位芳纶纤维为原料，采用负压、低温、高温、低温热压法制备航空级芳纶蜂窝纸。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述负压压力为-0.03～-0.01MPa。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述第一次低温温度为-10-20℃，压力为50～100KN/m。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述高温温度为230-290℃，压力为300-600KN/m。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述第二次低温温度为20-80℃，压力为200～400KN/m。
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