一种耐高温蜂窝芯材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温蜂窝芯材及其制备方法。它选用耐高温PBO纸为增强材料，聚酰亚胺改性芯条胶为粘接材料，通过涂胶叠合、压制、拉伸、定型、浸胶、烘干、固化等工艺制备而成，此蜂窝芯材的300℃压缩和剪切强度保持率65％以上，耐温等级显著提高，既能满足型号飞机结构高温要求，同时满足结构减重的要求。

A Honeycomb Core Material with High Temperature Resistance and Its Preparation Method

\u672c\u53d1\u660e\u516c\u5f00\u4e86\u4e00\u79cd\u8010\u9ad8\u6e29\u8702\u7a9d\u82af\u6750\u53ca\u5176\u5236\u5907\u65b9\u6cd5\u3002 The honeycomb core material is made of PBO paper with high temperature resistance as reinforcing material and polyimide modified strip adhesive as bonding material. It is prepared by gluing, pressing, stretching, setting, dipping, drying and curing. The compression and shear strength retention rate of the honeycomb core material at 300 C is over 65%, and the temperature resistance grade is remarkably improved. It can meet the high temperature requirements of the aircraft structure and also meet the structural weight reduction. Requirements.

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温蜂窝芯材及其制备方法
本专利技术涉及非金属复合材料制备
，特别涉及一种耐300℃高温纸蜂窝芯材及其制备方法。
技术介绍
国内现有耐高温蜂窝主要分为两类：一类为耐高温玻璃布/聚酰亚胺蜂窝，但由于玻璃纤维本身的密度较高，所以玻璃布蜂窝制备不出中低密度蜂窝，不能满足某些型号飞机结构减重的要求；另一类为对位芳纶纸蜂窝，此类蜂窝的采用对位芳纶纸、氰酸酯体系或环氧体系芯条胶、酚醛树脂制备而成，耐温等级达到260℃。但上述材料，尚不能有效满足某些飞机部件对结构减重和耐高温的急切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提出耐300℃高温纸蜂窝芯材及其制备方法。该蜂窝芯材制备完成后可以应用在新一代舰载机、直升机等机型，以满足某些飞机部件对结构减重和耐高温的急切需求。为达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐高温蜂窝芯材的制备方法，包括以下步骤：1)制备原材料，选用耐高温PBO纸为增强材料，聚酰亚胺改性芯条胶为粘接材料，水溶性树脂作为基体材料；2)使用乙酸乙酯稀释芯条胶至一定粘度，通过涂胶操作使芯条胶规律地涂印在PBO纸上，将涂印芯条胶的PBO纸进行错位叠合，得到蜂窝叠板；3)将叠合完毕的叠板在预设压力及温度下完成芯条胶的固化，叠板压制完成后，在裁切机上将叠板准确定位，按使用高度进行切割；4)将蜂窝条在设定的拉伸工艺条件下进行孔格的展开，达到规定的孔格尺寸后将蜂窝固定在工装上，转移至烘房，设定好温度与时间后进行蜂窝孔格的定型；5)使用溶剂将聚酰亚胺树脂进行调配，达到设定浓度后将定型完毕的蜂窝进行浸胶，达到设定密度后，将蜂窝转移至烘房在设定的温度和时间下进行浸渍树脂的固化，固话完成后制得成品。作为优选，所述PBO纸基材料是用PBO纤维经过分散、成型抄造而成。作为优选，所述芯条胶是采用乙炔基封端聚酰亚胺树脂作为主体树脂，然后采用耐高温特种工程塑料对主体树脂进行改性，通过弹性体、无机纳米填料和溶剂的复配控制芯条胶的流动性制备而得。作为优选，所述浸渍树脂采用聚酰亚胺树脂，降冰片烯酸酐为封端剂，主链上采用异构联苯二酐或含氟二酐。作为优选，所述使用乙酸乙酯稀释芯条胶，其粘度范围控制在25-32s。作为优选，所述压制工艺为，在0.3～0.7MPa压力下，室温升至240±10℃，恒温2～6h，降温至60℃以下取出，将压制完成的蜂窝叠板转移至宽幅切纸机进行切割，制得所需高度的蜂窝叠条。作为优选，所述步骤4)中，将蜂窝叠层条装载在拉伸机上，以30～80mm/min速度进行拉伸，孔格逐渐展开，当10个孔格的内切圆直径达到28.53～34.87范围后，停止拉伸，并将蜂窝固定在工装架上待定型。作为优选，浸渍胶液以纯净水为溶剂，以水溶性聚酰亚胺树脂为主体树脂，将胶液充分搅拌均匀，控制胶液粘度范围24±2s，浸胶速度为2～5mm/s，浸胶遍数为4遍，胶液温度保持在25±10℃，蜂窝每次浸完胶后，需要烘干才能进行下一遍浸胶操作，每次烘干工艺为：室温升至80℃恒温40min，升至120℃，恒温20min。蜂窝达到目标密度后的固化方法为：室温升至340-350℃恒温2～3h。根据上面所述方法制备的耐高温蜂窝芯材，也是本专利技术要求保护的主题。采用上述技术方案后，本专利技术技术方案具有以下特点及有益效果：第一，本专利技术的显著特点是原材料体系的设计：率先采用PBO纸基材料作为蜂窝芯材增强材料，使用PBO纸取代传统芳族纤维纸，使材料具备更优异的性能，克服芳纶纤维纸材料吸湿、使用温度低等缺点，能适应更为苛刻的环境要求；芯条胶是采用乙炔基封端聚酰亚胺树脂作为主体树脂，满足耐300℃蜂窝的制备要求，同时建立芯条胶与PBO纸的匹配关系；对于浸渍树脂，采用聚酰亚胺树脂，并构建浸渍树脂与PBO纸的匹配性关系。第二，对于耐300℃高温蜂窝的制备工艺，由于三大主要原材料均为首次率先在蜂窝制备中采用，因此涂胶、压制、拉伸定型、浸胶固化工艺技术均进行了创新突破。第三，本专利技术创新性地采用新型的耐高温PBO纸、耐高温芯条胶、耐高温聚酰亚胺树脂通过涂胶叠合、压制、拉伸、定型、浸胶、烘干、固化等工艺制备而成耐高温蜂窝芯材，将国内现有蜂窝的耐温等级从260℃提升至300℃，制备出的耐300℃高温蜂窝，耐温等级显著提高，此蜂窝芯材的300℃压缩和剪切强度保持率65％以上，不仅可以满足新一代舰载机、重型直升机、超声速无人作战机等对耐高温蜂窝急切的应用需求，而且有利于以上机型的结构减重。具体实施方式为了使本专利技术更容易被清楚理解，以下结合实施例对本专利技术的技术方案作以详细说明。制备2.75-48规格的正六边形耐300℃纸蜂窝芯材，设计及制备步骤如下：1.选用定量为45g/m2的PBO纸作为蜂窝芯材的增强材料；选用改性聚酰亚胺体系树脂作为粘接芯条胶；选用聚酰亚胺树脂作为浸渍树脂。2.芯条胶液的配置：以改性聚酰亚胺体系树脂为主体树脂，以乙酸乙酯为溶剂，将胶液充分搅拌均匀，控制胶液粘度范围在25-32s(使用标准涂1杯粘度计测试)；将PBO纸、涂胶辊安装到涂胶机上后，将胶液倒入胶槽。设定涂胶工艺参数：张力系数，烘箱温度70±10℃，运行速度4-8m/min，裁切长度1500mm。开机运行。将连续涂印芯条胶的PBO纸进行错位叠合，叠合层数为1000层。即可得到蜂窝叠板。3.使用压机进行叠板压制。设定压制工艺参数：在0.3-0.7MPa压力下，室温升至240±10℃，恒温2-6h，降温至60℃以下取出。将压制完成的蜂窝叠板转移至宽幅切纸机，进行指定高度的精确切割，即制得所需高度的蜂窝叠条。4.将蜂窝叠层条装载在拉伸机上，以30-80mm/min速度进行拉伸，孔格逐渐展开，游标卡尺测量10个孔格的内切圆直径达到28.53-34.87范围后，停止拉伸，并将蜂窝固定在工装架上，待定型。5.将装载有拉伸蜂窝的工装架放入烘箱中定型。设定定型工艺参数：310±10℃，恒温40±10min，降温至60℃以下取出。制得定型后白蜂窝。6.浸渍胶液的配置：以纯净水为溶剂，以水溶性聚酰亚胺树脂为主体树脂，将胶液充分搅拌均匀，控制胶液粘度范围24±2s(使用标准涂4杯粘度计测试)。浸胶速度为2-5mm/s，浸胶遍数为4。胶液温度保持25±10℃。7.蜂窝每次浸完胶后，需要烘干才能进行下一遍浸胶操作。烘干工艺：室温升至80℃恒温40min，升至120℃，恒温20min。8.蜂窝达到目标密度后进行固化。固化工艺：室温升至340-350℃恒温2-3h。将制备出的耐300℃高温PBO蜂窝进行室温及300℃高温条件下主要力学性能测试，其压缩和剪切强度高温保持率达到65％以上，满足设计的使用要求。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术揭露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温蜂窝芯材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1.制备原材料，选用耐高温PBO纸为增强材料，聚酰亚胺改性芯条胶为粘接材料，水溶性树脂作为基体材料；2)使用乙酸乙酯稀释芯条胶至一定粘度，通过涂胶操作使芯条胶规律地涂印在PBO纸上，将涂印芯条胶的PBO纸进行错位叠合，得到蜂窝叠板；3)将叠合完毕的叠板在预设压力及温度下完成芯条胶的固化，叠板压制完成后，在裁切机上将叠板准确定位，按使用高度进行切割；4)将蜂窝条在设定的拉伸工艺条件下进行孔格的展开，达到规定的孔格尺寸后将蜂窝固定在工装上，转移至烘房，设定好温度与时间后进行蜂窝孔格的定型；5)使用溶剂将聚酰亚胺树脂进行调配，达到设定浓度后将定型完毕的蜂窝进行浸胶，达到设定密度后，将蜂窝转移至烘房在设定的温度和时间下进行浸渍树脂的固化，固话完成后制得成品。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温蜂窝芯材的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1.制备原材料，选用耐高温PBO纸为增强材料，聚酰亚胺改性芯条胶为粘接材料，水溶性树脂作为基体材料；2)使用乙酸乙酯稀释芯条胶至一定粘度，通过涂胶操作使芯条胶规律地涂印在PBO纸上，将涂印芯条胶的PBO纸进行错位叠合，得到蜂窝叠板；3)将叠合完毕的叠板在预设压力及温度下完成芯条胶的固化，叠板压制完成后，在裁切机上将叠板准确定位，按使用高度进行切割；4)将蜂窝条在设定的拉伸工艺条件下进行孔格的展开，达到规定的孔格尺寸后将蜂窝固定在工装上，转移至烘房，设定好温度与时间后进行蜂窝孔格的定型；5)使用溶剂将聚酰亚胺树脂进行调配，达到设定浓度后将定型完毕的蜂窝进行浸胶，达到设定密度后，将蜂窝转移至烘房在设定的温度和时间下进行浸渍树脂的固化，固话完成后制得成品。2.根据权利要求1所述的耐高温蜂窝芯材的制备方法，其特征在于：所述PBO纸基材料是用PBO纤维经过分散、成型抄造而成。3.根据权利要求1所述的耐高温蜂窝芯材的制备方法，其特征在于：所述芯条胶是采用乙炔基封端聚酰亚胺树脂作为主体树脂，然后采用耐高温特种工程塑料对主体树脂进行改性，通过弹性体、无机纳米填料和溶剂的复配控制芯条胶的流动性制备而得。4.根据权利要求1所述的耐高温蜂窝芯材的制备方法，其特征在于：所述浸渍树脂采用聚酰亚胺树脂，降冰片烯酸酐为封端剂，主链上采用异构联...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗玉清，陆志远，王萌，郝巍，
申请(专利权)人：中航复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11