一种复合材料夹芯结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料夹芯结构及其制作方法。通过设置由面层、第一屏蔽层、第一结构层、夹芯层、第二结构层及第二屏蔽层组成的多层结构，能够适应船体壳体制造，并同时满足船壳耐腐性、轻量化、易成型以及耐冲击性的要求。

A Composite Sandwich Structure and Its Fabrication Method

The invention discloses a composite sandwich structure and a manufacturing method thereof. The multi-layer structure consisting of surface layer, first shield layer, first structure layer, sandwich layer, second structure layer and second shield layer can adapt to hull manufacture, and meet the requirements of hull corrosion resistance, lightweight, easy shaping and impact resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料夹芯结构及其制作方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种复合材料夹芯结构及其制作方法。
技术介绍
小型船舶船体通常由钢材、铝合金、或者复合材料等制成，其中玻璃钢复合材料由于其优良的耐腐蚀性、轻质以及易成型等特点，在小型船舶中的应用较广。近年来，无人控制技术开始涉及船舶领域，目前无人船主要用于如水文测量、安全环境监测、海关缉私、部队巡逻等；特别是在人员活动较少以及条件恶劣水域，对无人巡逻监测船的需求越来越广泛。由于无人船需长时间单独活动，其对续航里程、船舶维护以及抗冲击性等有较高要求。传统的金属材料船体结构无法满足其重量要求，同时玻璃纤维及碳纤维等复合材料结构船体抗冲击性能较差，一旦破损，无人条件下很难进行维护。因此，需要一种轻质高强、耐腐蚀性好、易成型以及抗冲击性好的材料用于船体成型。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种复合材料夹芯结构及其制作方法，能够同时满足船壳耐腐性、轻量化、易成型以及耐冲击性的要求。本专利技术提供了一种复合材料夹芯结构，包括：面层、第一屏蔽层、第一结构层、夹芯层、第二结构层及第二屏蔽层；所述面层设置在所述第一屏蔽层的第一面；所述第一结构层的第一面设置在所述第一屏蔽层的第二面；所述夹芯层的第一面设置在所述第一结构层的第二面；所述夹芯层的第二面设置在所述第二结构层的第一面；所述第二屏蔽层设置在所述第二结构层的第二面；在所述第一结构层与所述第二屏蔽层之间有介质通道。进一步地，所述第一结构层与所述第二结构层的厚度比为1:1。进一步地，所述夹芯层与所述第一结构层的厚度比大于6。进一步地，所述第一结构层和/或所述第二结构层为纤维增强热固性树脂。进一步地，所述纤维增强热固性树脂为玻璃纤维、碳纤维以及超高分子量聚乙烯纤维的混合物。进一步地，所述玻璃纤维、所述碳纤维以及所述超高分子量聚乙烯纤维相互之间并排排列。进一步地，所述玻璃纤维、所述碳纤维以及所述超高分子量聚乙烯纤维的体积比为1:1:1。本专利技术还提供了一种复合材料夹芯结构的制作方法，包括：将所述面层设置在模具中；将所述第一屏蔽层设置在所述面层上；将所述第一结构层设置在所述第一屏蔽层上；将所述夹芯层设置在所述第一结构层上；将所述第二结构层设置在所述夹芯层上；将所述第二屏蔽层设置在所述第二结构层上；在所述第二结构层的表面设置脱模布及聚酯毡，利用尼龙袋膜将所述模具包覆，所述袋膜具有进胶口及出胶口；将树脂引入所述尼龙袋；对所述尼龙袋中的材料进行固化处理，形成复合材料夹芯板。进一步地，所述将所述第一屏蔽层设置在所述面层上，包括：在确保所述面层已经达到完全固化值的70％～85％之后，将所述第一屏蔽层设置在所述面层上。进一步地，所述将所述第一结构层设置在所述第一屏蔽层上，包括：在确保所述面层和所述第一屏蔽层已经达到完全固化值的70％～85％之后，将所述第一结构层设置在所述第一屏蔽层上。本专利技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过设置由面层、第一屏蔽层、第一结构层、夹芯层、第二结构层及第二屏蔽层组成的多层结构。若面层和第一屏蔽层为防水及防腐性材料，则能够提高夹芯结构的防水耐腐性；若在第一结构层和第二结构层中混入重量较轻的超高分子量聚乙烯纤维及碳纤维，且能够铺放于任意曲面，则能够具有优异的抗冲击性能；若再在夹芯层中加入热塑性结构泡沫，在加热条件下能够预成型成任意形状，同时泡沫夹芯结构具有较低的密度且质量轻，因此，综上各个功能层，该夹芯结构能够适应船体壳体制造，并同时满足船壳耐腐性、轻量化、易成型以及耐冲击性的要求。附图说明图1为本专利技术实施例提供的复合材料夹芯结构的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的复合材料夹芯结构的制作方法的流程图；其中，1-面层，2-第一屏蔽层，3-第一结构层，4-夹芯层，5-第二结构层，6-第二屏蔽层，7-芯材上层切槽，8-芯材下层切槽。具体实施方式本专利技术实施例通过提供一种复合材料夹芯结构及其制作方法，能够同时满足船壳耐腐性、轻量化、易成型以及耐冲击性的要求。本专利技术实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：通过设置由面层、第一屏蔽层、第一结构层、夹芯层、第二结构层及第二屏蔽层组成的多层结构。若面层和第一屏蔽层为防水及防腐性材料，则能够提高夹芯结构的防水耐腐性；若在第一结构层和第二结构层中混入重量较轻的超高分子量聚乙烯纤维及碳纤维，且能够铺放于任意曲面，则能够具有优异的抗冲击性能；若再在夹芯层中加入热塑性结构泡沫，在加热条件下能够预成型成任意形状，同时泡沫夹芯结构具有较低的密度且质量轻，因此，综上各个功能层，该夹芯结构能够适应船体壳体制造，并同时满足船壳耐腐性、轻量化、易成型以及耐冲击性的要求。为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。参见图1，本专利技术实施例提供的复合材料夹芯结构，包括：面层1、第一屏蔽层2、第一结构层3、夹芯层4、第二结构层5及第二屏蔽层6；面层1设置在第一屏蔽层2的第一面；第一结构层3的第一面设置在第一屏蔽层2的第二面；夹芯层4的第一面设置在第一结构层3的第二面；夹芯层4的第二面设置在第二结构层5的第一面；第二屏蔽层6设置在第二结构层5的第二面；在第一结构层3与第二屏蔽层6之间有介质通道。在本实施例中，第一屏蔽层2为外屏蔽层，第一结构层3为外结构层，第二结构层5为内结构层，第二屏蔽层6为内屏蔽层。对介质通道的结构进行具体说明，在夹芯层4的泡沫平板上下面层1做纵向切槽处理，分别形式芯材上层切槽7和芯材下层切槽8，芯材上层切槽7和芯材下层切槽8通过横向切槽连通。为了保证芯材的完整性以及易铺放性，同时确保树脂能够在芯材内流通，进而确保该夹芯结构能够正常成型，在本实施例中，芯材上层切槽7和芯材下层切槽8的切槽深度均为夹芯层4总厚度的2/3。对本专利技术实施例提供的复合材料夹芯结构的结构进行具体说明，第一屏蔽层2与第一结构层3之间通过热固性树脂连接；第一结构层3与夹芯层4之间通过热固性树脂连接；夹芯层4与第二结构层5之间通过热固性树脂连接；第二结构层5与第二屏蔽层6之间通过热固性树脂连接。采用热固性树脂连接，确保了在常温条件下，树脂能够正常渗透到纤维及芯材中，能够较好地控制成型工艺及成本。为了确保夹芯层4两侧结构层的性能一致，而且还保证夹芯层4在整个板材中的力学性能能够达到最优状态，进而发挥出最优效果，在本实施例中，第一结构层3与第二结构层5的厚度比为1:1。为了确保在受到外力作用时，夹芯层4能够有效传递及吸收载荷，从而保证结构层受力稳定不易被破坏，同时降低夹芯结构的整体密度，在本实施例中，夹芯层4与第一结构层3的厚度比大于6。对第一结构层3和第二结构层5的选材进行说明，第一结构层3和/或第二结构层5为纤维增强热固性树脂。具体地，纤维增强热固性树脂为玻璃纤维、碳纤维以及超高分子量聚乙烯纤维的混合物。在本实施例中，玻璃纤维、碳纤维以及超高分子量聚乙烯纤维相互之间并排排列，纤维不交叉，由聚酯纤维线缝合成一体，确保了各个纤维在不同方向上的性能一致。玻璃纤维、碳纤维以及超高分子量聚乙烯纤维的体积比为1:1:1，即体积比一致，不仅确保了纤维的厚度一致，而且还保证了纤维在受到外力作用时不会因体积比的突变而造成结构的破坏。对面层1的选材进行说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料夹芯结构，其特征在于，包括：面层、第一屏蔽层、第一结构层、夹芯层、第二结构层及第二屏蔽层；所述面层设置在所述第一屏蔽层的第一面；所述第一结构层的第一面设置在所述第一屏蔽层的第二面；所述夹芯层的第一面设置在所述第一结构层的第二面；所述夹芯层的第二面设置在所述第二结构层的第一面；所述第二屏蔽层设置在所述第二结构层的第二面；在所述第一结构层与所述第二屏蔽层之间有介质通道。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料夹芯结构，其特征在于，包括：面层、第一屏蔽层、第一结构层、夹芯层、第二结构层及第二屏蔽层；所述面层设置在所述第一屏蔽层的第一面；所述第一结构层的第一面设置在所述第一屏蔽层的第二面；所述夹芯层的第一面设置在所述第一结构层的第二面；所述夹芯层的第二面设置在所述第二结构层的第一面；所述第二屏蔽层设置在所述第二结构层的第二面；在所述第一结构层与所述第二屏蔽层之间有介质通道。2.如权利要求1所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述第一结构层与所述第二结构层的厚度比为1:1。3.如权利要求2所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述夹芯层与所述第一结构层的厚度比大于6。4.如权利要求1所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述第一结构层和/或所述第二结构层为纤维增强热固性树脂。5.如权利要求4所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述纤维增强热固性树脂为玻璃纤维、碳纤维以及超高分子量聚乙烯纤维的混合物。6.如权利要求5所述的复合材料夹芯结构，其特征在于，所述玻璃纤维、所述碳纤维以及所述超高分子量聚乙烯纤维相互之间并排排列。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁亮，魏赛玲，洪志涛，胡明亮，孙立君，
申请(专利权)人：湖北三江船艇科技有限公司，湖北三江航天红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42