CN205818542U - 一种轻质高强的复合材料 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种轻质高强的复合材料，所述的复合材料为中心对称结构，包含5层，由内向外依次为蜂窝芯材层、聚合膜层、内层纤维复材层、高能胶层、外层纤维复材层。本实用新型所述的复合材料含有填充材料‑‑蜂窝芯材以及高能胶，二者质量更轻，成型后的复合材料弯曲强度较普通复合材料提高了20‑30％，质轻但强度仍有保证；由于填充材料的加入，降低了制品成本，简化制程工艺，节省设备投入，提高性价比；蜂窝芯材可以回收利用，绿色环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及纤维复材成型领域，尤其是一种轻质高强的复合材料。
背景技术
目前采用蜂窝纸做夹心材料的纤维复材板的加工过程如下：将纤维复材包覆蜂窝芯材，再放入模具，通过热压台模压成型，传统的结构简单，制品的强度有限，而且蜂窝芯材与纤维复材之间的结合力不够紧密，在使用过程中容易分离脱落，关键问题是该制程需要投入昂贵的压机设备，同时由于设备尺寸的限制，因此无法制造大面积制品，应用受限。
中国专利CN 204109491 U公开了一种多层复合材料，包含固化的第一热固性树脂基质，透明可挠性片材，及夹置于该固化的第一热固性树脂基质及该透明可挠性片材中间的第一编织纤维，其机械性质及外观良好，但强度不够。
实用新型内容
本实用新型所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，尝试提供一种轻质高强的复合材料。
具体方案如下：
一种轻质高强的复合材料，所述的复合材料为中心对称结构，从中心位置开始，包含5层，由内向外依次为蜂窝芯材层、聚合膜层、内层纤维复材层、高能胶层、外层纤维复材层。
进一步的，所述的蜂窝芯材层为铝合金、芳纶纸、牛皮纸、聚丙烯中的任意一种。
进一步的，所述的聚合膜层为内含玻璃纤维布支持材料的单组份高温热固化树脂膜。
进一步的，所述内层纤维复材层和外层纤维复材层为碳纤维复材、玻璃纤维复材中一种或两种。
进一步的，所述的外层纤维复材层为碳纤维3K织布。
进一步的，所述内层纤维复材层和外层纤维复材层为单层或者多层纤维复材。
进一步的，所述高能胶层所用的高能胶为启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa的高能胶。
本实用新型所述的一种轻质高强的复合材料制备过程如下：
第一步，按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布、高能胶、聚合膜以及蜂窝芯材并整理好待用。
第二步，铺层预型，铺层顺序，从中心向外层依次是：蜂窝芯材层、聚合膜层、内层纤维复材层、高能胶层、外层纤维复材层。
第三步，将预型好的制品，放入模具腔内，上下合模锁紧。
第四步，对模具进行加热至140-170℃，维持10-60min，致使复合材料内的树脂完全固化成型。
第五步，冷却模具，开模取出制品，获得轻质高强，外观光滑饱满的制品。
其中所述纤维复材，可以是碳纤维复材，也可以是玻璃纤维复材，或者是二者配合使用。
尤其当最外层使用碳纤维3K织布时，本制备工艺可以获得表面光滑透明并 且碳纤维3K织布纹理清晰有序的外观。
其中所述内层或外层纤维复材，各自的层数可以是单层也可以是多层复合，根据力学强度要求而定。
其中所述高能胶层的高能胶，是指受热膨胀材料，其启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa。膨胀材料受热膨胀后对周围纤维复材产生压力，使纤维复材层间结合更加紧密，进而提高制品强度。
其中所述聚合膜层的聚合膜是指内含玻璃纤维布支持材料的单组份高温热固化树脂膜，其作用是粘结内部的蜂窝芯材和内层纤维复材。
其中所述蜂窝芯材层的材质可以是：铝合金、芳纶纸、牛皮纸、聚丙烯。
本实用新型采用聚合膜，提高了蜂窝芯材与纤维复材的结合力，提高了制件整体的稳定性能；在结构上加入了高能胶热膨胀材料，此材料受热后会产生膨胀压力，替代了传统制程中压力来自外部的压机，节省压机的投入，在没有压机设备限制的情况下，可以容易获得更大面积尺寸的制品；由于采取高能胶热膨胀材料，简化了成型过程，缩短成型周期。
有益效果：1、本实用新型所述的复合材料含有填充材料——蜂窝芯材以及高能胶，二者质量更轻，成型后的复合材料弯曲强度较普通复合材料提高了20-30％，质轻但强度仍有保证；2、由于填充材料的加入，降低了制品成本，提高性价比；3、有利于环保，蜂窝芯材可以回收利用。
附图说明
图1是本实用新型实施例1提供的一种轻质高强的复合材料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案作进一步阐述，本实施方式可具有不同的形式并且不应被理解为限于在此阐述的说明。文中相同的附图标记始终代表相同的元件，相似的附图标记代表相似的元件。
实施例1：制备轻质高强的复合材料
按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布、高能胶、聚合膜以及蜂窝芯材并整理好待用；铺层预型，铺层顺序，从中心向外层依次是：蜂窝芯材、聚合膜、内层纤维复材、高能胶、外层纤维复材；将预型好的制品，放入模具腔内，上下合模锁紧；对模具进行加热至170℃，维持20min，致使复合材料内的树脂完全固化成型后冷却模具，开模取出制品，获得轻质高强，外观光滑饱满的制品，其结构示意图如图1所示：该复合材料为中心对称结构，包含5层，由内向外依次为蜂窝芯材层1、聚合膜层2、内层纤维复材层3、高能胶层4、外层纤维复材层5。
实施例2：复合材料强度检测
根据国标“GB/T 3356-2014定向纤维增强聚合物基复合材料弯曲性能试验方法”，对实施例1中制备的复合材料进行强度检测，具体如下：
1)准备样品：样品的尺寸为厚度6mm，宽度12.5mm，长度15mm，每组有效试验应不小于5个，按照GB/T 1446中的规定，其中测试样为实施例1中制备的复合材料，对比样为普通复合材料，其结构由内向外依次为蜂窝芯材、聚合膜和纤维复材。
2)采用三点弯曲的方法，加载头应位于支座的中央，跨距为192mm。
3)将样品居中放在支座上，使试验的中心与加载头的中心对齐，并使试验 的纵轴垂直于加载头和支座。
4)在非实验室标准环境条件下进行实验，加载速度为10mm/min，直到达到最大载荷，并记录，根据标准公式换算成弯曲强度。
测试结果表明，测试样较对比样其弯曲强度提高了20-30％，说明本实用新型所述的复合材料的强度具有显著的提升。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种轻质高强的复合材料，其特征在于：所述的复合材料为中心对称结构，从中心位置开始，包含5层，由内向外依次为蜂窝芯材层、聚合膜层、内层纤维复材层、高能胶层、外层纤维复材层。
2.根据权利要求1所述的轻质高强的复合材料，其特征在于：所述的蜂窝芯材层为铝合金、芳纶纸、牛皮纸、聚丙烯中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的轻质高强的复合材料，其特征在于：所述的聚合膜层为内含玻璃纤维布支持材料的单组份高温热固化树脂膜。
4.根据权利要求1所述的轻质高强的复合材料，其特征在于：所述内层纤维复材层和外层纤维复材层为碳纤维复材、玻璃纤维复材中一种或两种。
5.根据权利要求1所述的轻质高强的复合材料，其特征在于：所述的外层纤维复材层为碳纤维3K织布。
6.根据权利要求1所述的轻质高强的复合材料，其特征在于：所述内层纤维复材层和外层纤维复材层为单层或者多层纤维复材。
7.根据权利要求1所述的轻质高强的复合材料，其特征在于：所述高能胶层所用的高能胶为启动膨胀温度60-230℃，膨胀前后体积倍率1-50倍，膨胀后产生的压力范围0.1-20MPa的高能胶。
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| CN107825805A (zh) * | 2017-09-28 | 2018-03-23 | 南京工程学院 | 一种超混杂层状复合结构及其制备方法 |
| CN109677028A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-26 | 上海超惠通风环保设备有限公司 | 一种轻质高强先进复合材料结构 |
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