CN211942349U - 三明治结构复合板材 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及复合板材领域，公开了一种三明治结构复合板材，其特征在于，所述所述复合板材包括第一板材、芯层和第二板材；所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接；所述芯层由多个中空柱形构成；所述中空柱形呈正方形和/或六边形排列；所述中空柱形的直径为5‑50mm，壁厚为0.2‑10mm，高度为5‑50mm。本实用新型提供的三明治结构复合板材具有高模量、高强度、质量轻的特点，能够满足载重领域，例如铁路货车等的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合板材领域，具体涉及一种三明治结构复合板材。
背景技术
轻量化已经成航空航天、铁路货车、风力发电、汽车工业及化工领域的重大需求，轻质高强的新型材料已经是材料行业的重要发展趋势，复合材料因其轻质高强、可设计性强、可回收利用诸多优点，越来越受工业界的青睐。
在航空航天领域，新型复合材料在民用客机上的使用量，直接决定了飞机的先进程度，以波音最新的客机型号787为例，复合材料使用量高达50％，波音787与前代机型相比，油耗和二氧化碳排放降低20％，氮氧化物排放比2008年行业限值低28％，噪音足印减少60％，轻量化效果十分明显。对于铁路货车领域，货车自身重量降低，整车的载货效率就会获得提升，节能减排效果十分明显。
纤维增强热塑复合材料因为其轻质高强、浸渍料近乎无限储存期、可连续高效率生产、冲击韧性高、可回收利用等诸多优点，广泛应用于铁路货车、汽运货车、集装箱等领域，由于纤维增强热塑复合材料强度优于钢铁，但模量远远低于钢铁材料，导致纤维增强热塑复合材料的整体抗弯能力无法满足实际应用需求，随着国家对节能减排的进一步要求，轻量化是一条重要的发展方向，而重载领域对复合材料的整体抗弯能力提到了较大的要求。
因此，亟需提供一种纤维增强热塑树脂基复合板材，能够在不明显改变复合板材的重量基础上，显著提升复合板材的模量以及抗弯性能。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术中，复合板材的质量重、模量以及抗弯性能差的问题，提供一种三明治结构复合板材，该复合板材具有高模量、高强度、质量轻的特点，能够满足载重领域，例如铁路货车等的需求。
为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种三明治结构复合板材，其特征在于，所述复合板材包括第一板材、芯层和第二板材；
所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；
所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接
所述芯层是由多个中空柱形构成；所述中空柱形呈正方形和/或六边形排列；
所述中空柱形的直径为5-50mm，壁厚为0.2-10mm，高度为5-50mm。
通过上述技术方案，本实用新型所提供的一种三明治结构复合板材获得以下有益的效果：
本实用新型提供的复合板材具有三明治结构，具体的，所提供的复合板材的板材之间包括由特殊结构以及排列方式的蜂窝芯构成的芯层，由此获得的复合板材在质量显著降低的前提下，复合板材的模量以及强度均得到改善，所提供的复合板材能够满足载重领域，例如铁路货车等的需求；
进一步地，本实用新型的复合板材中，在板材的表面设置功能层，例如抗紫外线膜，使得复合板材具有特殊的功能，例如抗紫外线的性能。
附图说明
图1是本实用新型的三明治复合板材；
图2是本实用新型三明治复合板材中蜂窝芯为圆管蜂窝时芯材的示意图；
图3是本实用新型三明治复合板材中蜂窝芯为圆管蜂窝时芯层的俯视图；
图4是本实用新型三明治复合板材中蜂窝芯为圆管蜂窝时芯材的侧视图；
图5是本实用新型三明治复合板材中蜂窝芯为六角蜂窝时芯材的示意图。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本实用新型第一方面提供一种三明治结构复合板材，其特征在于，所述复合板材包括第一板材、芯层和第二板材；
所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；
所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接；
所述芯层是由多个中空柱形构成；所述中空柱形呈正方形和/或六边形排列；
所述中空柱形的直径为5-50mm，壁厚为0.2-10mm，高度为5-50mm。
本实用新型中，采用具有特定直径、壁厚以及高度的蜂窝芯组成芯层，并蜂窝芯呈正方形和/或六边形排列时，能够显著降低复合板材的质量，与此同时，能够显著的提高复合板材的模量以及强度。
根据本实用新型，所述第一板材、第二板材为塑料蜂窝板。
根据本实用新型，所述第一板材和第二板材的厚度为0.2-3mm。
本实用新型中，所述第一板材和第二板材的厚度可以相同，也可以不相同。
根据本实用新型，所述塑料蜂窝板具有多层结构；
所述塑料蜂窝板的多层结构之间按照0°、45°或者90°的夹角交替铺层方式设置。
本实用新型中，所述塑料蜂窝板具有多层结构。采用具有多层结构的塑料蜂窝板作为本实用新型所述复合板材的第一板材和第二板材，能够显著提高复合板材的模量以及强度。
更进一步地，塑料蜂窝板的多层结构之间按照0°、45°或者90°的夹角交替铺层方式设置时，能够进一步提高复合板材的模量以及强度。
根据本实用新型，所述中空柱形选自圆管蜂窝、六角蜂窝、三角蜂窝和波纹状蜂窝中的至少一种。
根据本实用新型，所述第一板材与第二板材与所述芯层通过熔融粘接和/或胶水粘接进行连接。
根据本实用新型，所述第一板材的上表面设置有功能层；
或者，所述第二板材的下表面设置有功能层；
或者，所述第一板材的上表面和所述第二板材的下表面同时设置有功能层。
根据本实用新型，所述功能层为抗紫外线膜、阻磁膜、透磁膜、阻光膜和阻氧膜中的至少一种。
根据本实用新型，所述第一板材、第二板材与所述功能层通过胶结层进行连接。
根据本实用新型，所述胶结层为胶膜。
本实用新型中，所述胶膜可以为环氧胶膜和/或热熔胶，更进一步地，所述热熔胶可以为EVA热熔胶和/或三元共聚热塑性树脂热熔胶。
结合图1说明本实用新型的一种具体实施方式。
如图1所示，三明治结构复合板材包括第一板材、芯层、第二板材、功能层以及胶结层。所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接；所述芯层由多个中空柱形构成；所述中空柱形呈六边形排列；所述蜂窝芯的直径为5-50mm，壁厚为0.2-10mm，高度为5-50mm；所述第一板材和第二板材的厚度为0.2-3mm；所述中空柱形为圆管蜂窝、六角蜂窝、三角蜂窝和波纹状蜂窝中的至少一种；
所述第一板材和第二板材为塑料蜂窝板；所述塑料蜂窝板具有四层结构，且按照0°/90°/90°/0°的角度交替铺层方式设置；
所述第一板材、第二板材与所述芯层通过胶水粘结进行连接；
所述第一板材的上表面和所述第二板材的下表面与通过胶结层与功能层相连接，所述功能层抗紫外线膜、阻磁膜、透磁膜、阻光膜、和阻氧膜中的至少一种，所述胶结层为胶膜。
以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。
1)弯曲性能测试
根据GB/T1456-2005中描述的方法进行测量。采用三点弯曲方式进行测量，测试速度为2mm/min，测量温度为23℃。
2)压缩性能测试
根据GB/T1453-2005中描述的方法进行测量。测试速度为1mm/min，测量温度为23℃。
实施例1
如图1所示，三明治结构复合板材包括第一板材、芯层、第二板材、功能层以及胶结层。所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接；所述芯层由蜂窝芯构成；所述蜂窝芯呈六边形排列；所述蜂窝芯的直径为20mm，壁厚为2.4mm，高度为17.6mm；所述第一板材和第二板材的厚度为1.2mm；所述蜂窝芯为圆管蜂窝；
所述第一板材和第二板材为纤维增强热塑性塑料蜂窝板；
所述塑料蜂窝板具有四层结构，且按照0°/90°/90°/0°的角度交替铺层方式设置；
所述第一板材、第二板材与所述芯层通过胶水粘结进行连接；
所述第一板材的上表面和所述第二板材的下表面与通过胶结层与功能层相连接，所述功能层抗紫外线膜，所述胶结层为EVA热熔胶。
经测试，所述复合板材的弯曲强度为25MPa，弯曲模量为1.9GPa，压缩强度为5.7MPa，压缩模量为144MPa。
实施例2
如图1所示，三明治结构复合板材包括第一板材、芯层、第二板材、功能层以及胶结层。所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接；所述芯层由蜂窝芯构成；所述蜂窝芯呈六边形排列；所述蜂窝芯为六角蜂窝；所述蜂窝芯的外切圆直径为20mm，壁厚为2mm，高度为16mm；所述第一板材和第二板材的厚度为2mm；
所述第一板材和第二板材为纤维增强热塑性塑料蜂窝板；
所述塑料蜂窝板具有四层结构，且按照0°/90°/90°/0°的角度交替铺层方式设置；
所述第一板材、第二板材与所述芯层通过胶水粘结进行连接；
所述第一板材的上表面和所述第二板材的下表面与通过胶结层与功能层相连接，所述功能层阻氧膜，所述胶结层为环氧胶膜。
经测试，所述复合板材的弯曲强度为37MPa，弯曲模量为3.3GPa，压缩强度为10.3MPa，压缩模量为262.2MPa。
对比例1
与实施例1相同的复合板材，不同的是，蜂窝芯的直径为4mm，壁厚为0.1mm，高度为19.8mm；所述第一板材和第二板材的厚度为0.1mm。
经测试，所述复合板材的弯曲强度为1.6MPa，弯曲模量为0.16GPa，压缩强度为1.4MPa，压缩模量为39.1MPa。
以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种三明治结构复合板材，其特征在于，所述复合板材包括第一板材、芯层和第二板材；
所述第一板材的下表面与芯层的上表面相连接；
所述第二板材的上表面与芯层的下表面相连接；
所述芯层由多个中空柱形构成；所述中空柱形呈正方形和/或六边形排列；
所述中空柱形的直径为5-50mm，壁厚为0.2-10mm，高度为5-50mm。
2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一板材、第二板材为塑料蜂窝板；
所述第一板材和第二板材的厚度为0.2-3mm。
3.根据权利要求2所述的复合板材，其特征在于，所述塑料蜂窝板具有多层结构；
所述塑料蜂窝板的多层结构之间按照0°、45°或者90°的夹角交替铺层方式设置。
4.根据权利要求3所述的复合板材，其特征在于，所述中空柱形垂直设置于第一板材和第二板材之间。
5.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述中空柱形选自圆管蜂窝、六角蜂窝、三角蜂窝和波纹状蜂窝中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一板材、第二板材与所述芯层通过熔融粘接和/或胶水粘接进行连接。
7.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一板材的上表面设置有功能层；
或者，所述第二板材的下表面设置有功能层；
或者，所述第一板材的上表面和所述第二板材的下表面同时设置有功能层。
8.根据权利要求7所述的复合板材，其特征在于，所述功能层为抗紫外线膜、阻磁膜、透磁膜、阻光膜和阻氧膜中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的复合板材，其特征在于，所述第一板材、第二板材与所述功能层通过胶结层进行连接。
10.根据权利要求9所述的复合板材，其特征在于，所述胶结层为胶膜。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114368210A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-04-19 | 湖南工业大学 | 一种增强无框型纸管夹芯板 |
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2020
- 2020-01-03 CN CN202020016901.0U patent/CN211942349U/zh active Active
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