一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板及其制备方法，该具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板包括上下表层、上下金属面层、上下中层和芯层，芯层为具有梯度界面的泡沫铝夹心层，上下中层为聚合物/泡沫铝复合层，上下金属面层为铝、铝合金、钢、钛和钛合金中的一种，上下表层为聚合物层，上下金属面层与泡沫芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡，聚合物层包裹泡沫夹心板的两端，提高泡沫铝夹心板的整体保持性。本发明专利技术制备的泡沫铝夹心板机械强度大，使用寿命高，不易分层，改善泡沫铝夹心板受力时面层剥离的问题，提高泡沫铝夹心板的使用寿命，且制备方法简单，尺寸可控性高。

Polymer / foam aluminum sandwich panel with gradient interface and preparation method thereof

The invention provides an interface with gradient polymer / aluminum foam sandwich board and its preparation method, the gradient interface of polymer / aluminum foam sandwich including upper and lower surface and upper and lower metal surface layer, middle layer and upper and lower core layer, the core layer is aluminum foam sandwich layer with gradient on the middle interface. As the polymer / aluminum foam composite layer on the metal surface layer is a Aluminum Alloy, aluminum, steel, titanium and titanium alloy, on the surface for polymer layer, there is no clear interface between the upper and lower metal surface layer and the foam core layer, but the gradient interface region, the boundary region of continuous transition the composition and structure, both ends of the polymer layer wrapped foam sandwich panels, improve the overall retention of aluminum foam sandwich. The strength of aluminum foam prepared by the invention of the sandwich plate machinery large, high service life, easy to layer, improve the aluminum foam sandwich layer peeling stress problems, improve the service life of aluminum foam sandwich, and the preparation method is simple, highly controllable size.

【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板及其制备方法
本专利技术属于泡沫铝夹心板材料
，具体涉及一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板及其制备方法。
技术介绍
泡沫金属材料是由固体框架或平面交错结构形成许许多多胞状气孔的金属材料，其中泡孔结构分成闭孔和开孔两种形式，其中开孔结构是指内部泡孔相互连接，每个泡孔不是封闭的，闭口结构是指内部的泡孔相互独立，每个泡孔都是封闭的。因此，泡沫铝材料具有良好的能量吸收特性、抗冲击性、高比强度、电磁屏蔽、吸声性能、高阻尼性、低热导率和电导率等，在电子、通讯、化工、冶金、机械、建筑、交通运输业、航空航天技术、军事防护等领域具有广阔应用前景。泡沫铝夹心板是泡沫铝材料的一种，泡沫铝夹心板的芯层为泡沫铝或者泡沫铝合金，面板为金属面板，大多为铝面板、铝合金面板，钢面板等，虽然泡沫铝夹心板具有低密度、高比刚度和理想的抗冲击性能，但是泡沫铝夹心板在受力时易发生面层剥离现象，限制了应用领域。采用现有技术织造的泡沫铝夹心板都均在明显的界面，界面两侧结构与成分不连续，当施加机械载荷时界面应力不均匀或应力集中，容易造成界面脱粘或者界面附近泡沫铝的剪切和撕裂破坏。中国专利CN103935080B公开的聚合物/泡沫铝一体型复合夹心板，该夹心板中间为泡沫铝芯层，上下两面为聚合物/泡沫铝复合层，上下表层为纯聚合物保护面层，是将开孔的泡沫铝板的两头分别浸渍于聚合物流体中固化形成，该方法制备的复合夹心板中取代了金属面层，利用聚合物将面层和芯体成为一个整体，没有明显界面，整体性好，但是机械强度与金属面层相比下降，承受能力降低。本专利技术从泡沫铝的成分和结构入手，使之具有梯度界面结构，并结合聚合物浸渍，形成两种过渡结构，在提高机械强度的基础上，可显著避免面脱现象，提高泡沫铝夹心板的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板及其制备方法，该具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板包括上下表层、上下金属面层、上下中层和芯层，芯层为具有梯度界面的泡沫铝夹心层，上下中层为聚合物/泡沫铝复合层，上下金属面层为铝、铝合金、钢、钛和钛合金中的一种，上下表层为聚合物层，上下金属面层与泡沫芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡。本专利技术制备的泡沫铝夹心板机械强度大，使用寿命高，不易分层，且制备方法简单，尺寸可控性高。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板，所述具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板包括上下表层、上下金属面层、上下中层和芯层，所述芯层为具有梯度界面的泡沫铝夹心层，所述上下中层为聚合物/泡沫铝复合层，所述上下金属面层为铝、铝合金、钢、钛和钛合金中的一种，所述上下表层为聚合物层，所述聚合物为环氧树脂、聚氨酯或者橡胶，所述上下金属面层与泡沫芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡。作为上述技术方案的优选，所述具有梯度界面的泡沫铝夹心层为球体开孔型或者丝网状开孔型泡沫铝板，开孔孔径不小于2mm，通孔率不小于90％。作为上述技术方案的优选，所述芯层的厚度为9-80mm。本专利技术还提供一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将铝粉或者铝合金粉与发泡剂氢化钛粉再混料机上混合制成混合粉末，混料时长为8-24h，其中，铝粉或者铝合金粉占混合粉末的质量分数98-99.5％，氢化钛粉战混合粉末的质量百分数为0.5-2％；(2)根据泡沫铝夹心板的成分设计和结构设计，按照下述公式分别计算面板、泡沫铝芯层分别占据夹心板的质量分数：m面％＝D面×ρ面/(D面×ρ面+D芯×ρ芯)m芯％＝D芯×ρ芯/(D面×ρ面+D芯×ρ芯)其中m％、D和ρ分别为质量分数、厚度和密度，“面”和“芯”分别代表面板和泡沫芯层；按照计算的质量分数分别称取相应重量的面板合金粉末和泡沫铝芯层的混合粉末；(3)将称取的下面板合金粉末、混合粉末和上面板合金粉末一次顺序装入预先加工和组装好的磨具中，三种粉体呈层状分布，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉末，其中个，粉末装填的相对密度为50-60％；(4)将装填粉末后的钢磨具置于热压机中，热压致密化，然后去除磨具获得可发泡的夹心板预制件，其中夹心板预制件的相对密度均不低于98％；(5)将步骤(4)制备的可发泡的夹心板预制件进行二次加工提高质量和改变外形尺寸，得到二次加工预制件；(6)将步骤(4)制备的可发泡的夹心板预制件或者步骤(5)制备的二次加工预制件放入预先加热好的加热炉中，在加热发泡，芯层充分发泡膨胀，面板保持不变，发泡完成后冷却获得初成品；(7)将步骤(6)制备的初成品慢慢放入流体状聚合物中，使出初成品的单面渗入聚合物中，固化，去除多余的聚合物，翻版后，将处成品的另一面重复上述操作，得到具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板。作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中，热压致密化的温度为300-500℃，压力为20-80MPa，时间为30-120min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中，加热发泡的温度为645-700℃，时间为5-15min。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中，初成品包括上下金属面层和中间的泡沫芯层，所述金属面层与泡沫芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中，所述聚合物为环氧树脂、聚氨酯或者橡胶。作为上述技术方案的优选，所述步骤(6)中，固化温度为40-70℃，时间为2h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术制备的具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板的上下面经聚合物改性处理，聚合物面层的柔性大，可改善泡沫铝夹心板受力时面层剥离的问题，使具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板在静态局部受压时具有较好的整体性、稳定性和吸能性能。(2)本专利技术制备的具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板中上下金属面层与芯层没有清晰的界面，是以一定宽度的梯度过渡界面存在，成分和结构连续过渡，使上下简述面层与芯层之间结合度高，进一步改善泡沫铝夹心板受力时面层剥离的问题，提高泡沫铝夹心板的使用寿命。(3)本专利技术制备的具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板与传统的金属面层泡沫铝夹心板相比，在强度、刚度、吸能能力和整体性能方面都有显著提高。(4)本专利技术的制备方法简单，可操控性高，将泡沫铝与面板的复合工序和预制件紧实成形工序合二为一，不需要进行表面清洁处理，简化了工艺流程，降低了成本，而且材料和尺寸的可控性更好，有利于获得多种形态和性质的产品，市场竞争力强。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：附图1是具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板结构示意图。其中，1、上表层2、上金属面层3、上中层4、芯层5、下中层6、下金属面层7、下表层具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1：(1)将139.3g的150目的Al-11Si合金粉与0.7g的粒径为325目的发泡剂氢化钛粉再混料机上混合制成混合粉末，混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板，其特征在于：所述具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板包括上下表层、上下金属面层、上下中层和芯层，所述芯层为具有梯度界面的泡沫铝夹心层，所述上下中层为聚合物/泡沫铝复合层，所述上下金属面层为铝、铝合金、钢、钛和钛合金中的一种，所述上下表层为聚合物层，所述聚合物为环氧树脂、聚氨酯或者橡胶，所述上下金属面层与泡沫芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡。

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板，其特征在于：所述具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板包括上下表层、上下金属面层、上下中层和芯层，所述芯层为具有梯度界面的泡沫铝夹心层，所述上下中层为聚合物/泡沫铝复合层，所述上下金属面层为铝、铝合金、钢、钛和钛合金中的一种，所述上下表层为聚合物层，所述聚合物为环氧树脂、聚氨酯或者橡胶，所述上下金属面层与泡沫芯层之间不存在清晰界面，而是梯度界面区域，该界面区域内成分和结构连续过渡。2.根据权利要求1所述的一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板，其特征在于，所述具有梯度界面的泡沫铝夹心层为球体开孔型或者丝网状开孔型泡沫铝板，开孔孔径不小于2mm，通孔率不小于90％。3.根据权利要求1所述的一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板，其特征在于：所述芯层的厚度为9-80mm。4.一种具有梯度界面的聚合物/泡沫铝夹心板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将铝粉或者铝合金粉与发泡剂氢化钛粉再混料机上混合制成混合粉末，混料时长为8-24h，其中，铝粉或者铝合金粉占混合粉末的质量分数98-99.5％，氢化钛粉战混合粉末的质量百分数为0.5-2％；(2)根据泡沫铝夹心板的成分设计和结构设计，按照下述公式分别计算面板、泡沫铝芯层分别占据夹心板的质量分数：m面％＝D面×ρ面/(D面×ρ面+D芯×ρ芯)m芯％＝D芯×ρ芯/(D面×ρ面+D芯×ρ芯)其中m％、D和ρ分别为质量分数、厚度和密度，“面”和“芯”分别代表面板和泡沫芯层；按照计算的质量分数分别称取相应重量的面板合金粉末和泡沫铝芯层的混合粉末；(3)将称取的下面板合金粉末、混合粉末和上面板合金粉末一次顺序装入预先加工和组装好的磨具中，三种粉体呈层状分布，每装入一种粉末使用钢压头将粉末预压后再装入下一种粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海燕，
申请(专利权)人：东莞市佳乾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44