CN204936389U - 一种梯度泡沫夹层板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种梯度泡沫夹层板，包括上下两侧的表层面板和中间的芯材；所述的表层面板为纤维增强树脂基复合材料；所述的芯材为一种梯度结构的合成泡沫，其是由空心微球填充到有机树脂基体中复合而成，且空心微球的平均粒径沿着纵向逐渐发生梯度变化。通过使用梯度结构的合成泡沫作为芯材，本实用新型的泡沫夹层板较好的实现了夹层板的高强度与高的吸能特性之间的协调，同时与使用塑料泡沫作为芯材的传统复合夹层板以及在合成泡沫芯材中引入橡胶的夹层板相比，本实用新型的泡沫夹层板具有更低的吸水率。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种泡沫夹层结构。
背景技术
目前，大多数复合夹层结构都是使用开孔的传统化学发泡泡沫作为芯材。由于化学发泡材料成型过程中难以控制工艺参数的缺陷，传统泡沫材料存在力学性能较差、容易吸水等缺陷，这使得传统复合夹层材料难以满足一些对力学性能要求较高的应用领域。
相比而言，合成泡沫材料的泡孔结构的形成原理和化学发泡材料有显著的不同。它是由一些封闭在空心微球或颗粒内的气孔组成。通过选用合适的空心微球，可以很好的调控合成泡沫的综合性能，如高的力学强度和低的吸水率。
合成泡沫材料的力学强度与其密度之间存在比较大的关系。通常，具有更高密度的合成泡沫表现出更高的强度和弹性模量，但同时它的断裂应变也更低，相应的吸能特性和耐冲击能力比低密度的合成泡沫差。
为了增加合成泡沫的吸能特性和耐冲击能力，常用的方法是往合成泡沫材料中添加其它弹性颗粒，如黏土和橡胶等。但是由于引入了新的第二相，合成泡沫的吸水率会明显增加，这对合成泡沫的应用很不利，尤其在作为潜艇和飞行器的结构材料时是很危险的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种具有高吸能特性和耐冲击能力的梯度泡沫夹层板。
为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种梯度泡沫夹层板，包括上下两侧的表层面板和中间的一层芯材。
所述的表层面板为纤维增强树脂基复合材料。其中纤维包括玻璃纤维、碳纤维等及其纺织物。
所述芯材为一种梯度结构的合成泡沫，其是由空心微球填充到有机树脂基体中复合而成，且空心微球的平均粒径沿着纵向逐渐发生梯度变化，从而使得整个合成泡沫的性能沿纵向发生梯度变化，如抗压强度、抗冲击强度和断裂应变等。
所述空心微球为高性能空心玻璃微珠。
本实用新型的新型泡沫夹层板的表层面板可以直接层合在芯材上，表层面板和中间芯材之间可以不需要添加额外的胶黏剂。
有利的，表层面板的基体材料与芯材的基体材料一致。
优选的，所述的芯材包括至少2层的合成泡沫材料，各层合成泡沫材料内空心微球的平均粒径以5-40μm逐渐发生梯度变化。
通过使用梯度结构的合成泡沫作为芯材，本实用新型的泡沫夹层板较好的实现了夹层板的高强度与高的吸能特性之间的协调，同时与使用塑料泡沫作为芯材的传统复合夹层板以及在合成泡沫芯材中引入橡胶的夹层板相比，本实用新型的泡沫夹层板具有更低的吸水率。
附图说明
图1是本实用新型梯度泡沫夹层板的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的一种新型泡沫夹层板，包括上下两侧的表层面板1及其之间的芯材2。
表层面板是使用玻璃纤维作为增强相的环氧树脂复合材料。
芯材是由三层高性能空心玻璃微珠填充环氧树脂合成泡沫组成的梯度结构泡沫，该三层合成泡沫中空心玻璃微珠的体积填充分数均为50％，但所填充的空心玻璃微珠的平均粒径依次为25μm、45μm、65μm。
这种梯度泡沫夹层板大概的制备方法如下：在涂覆好脱模剂模具内铺放好若干层玻璃纤维布，加入环氧树脂浸润玻璃纤维布；依次添加空心玻璃微珠平均粒度依次为25μm、45μm、65μm的预先搅拌均匀的微珠和环氧树脂的混合物；铺放若干层玻璃纤维布后加入环氧树脂浸润。通过真空袋压或其它模压工艺确保夹层结构内的环氧树脂均匀分布以及表层面板与芯材间的良好结合。然后整个体系在室温下固化处理18小时，然后再在120℃下后处理2.5小时。
本实用新型所述的新型泡沫夹层结构，主要用于对重量敏感且对材料的力学性能要求较高的应用领域，如航空结构材料。
Claims (7)
1.一种梯度泡沫夹层板，包括上下两侧的表层面板和中间的芯材；所述的表层面板为纤维增强树脂基复合材料；其特征在于，所述的芯材为一种梯度结构的合成泡沫，其是由空心微球填充到有机树脂基体中复合而成，且空心微球的平均粒径沿着纵向逐渐发生梯度变化。
2.如权利要求1所述的梯度泡沫夹层板，其特征在于，所述的空心微球为空心玻璃微珠。
3.如权利要求1所述的梯度泡沫夹层板，其特征在于，所述的有机树脂基体为环氧树脂材料。
4.如权利要求1所述的梯度泡沫夹层板，其特征在于，所述的表层面板的基体材料与芯材的基体材料一致。
5.如权利要求1或4所述的梯度泡沫夹层板，其特征在于，所述的表层面板直接层合在芯材上，表层面板和中间芯材之间不需要添加额外的胶黏剂。
6.如权利要求1所述的梯度泡沫夹层板，其特征在于，所述的芯材包括至少2层的合成泡沫材料，各层合成泡沫材料内空心微球的平均粒径以5-40μm逐渐发生梯度变化。
7.如权利要求1或6所述的梯度泡沫夹层板，其特征在于，由3层合成泡沫材料组成。
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