一种多栖器材用轻质复合板及其制备方法技术

本申请涉及一种多栖器材用轻质复合板，将蜂窝填充料芯材与各种蒙皮材料采用不同的复合工艺制备出轻质复合板。该轻质复合板能够用于飞机部件、水下无人机等领域，满足使用需求，蜂窝填充结构尺寸稳定，密度均匀，力学性能、抗阻燃性能、抗吸湿性能好。抗吸湿性能好。抗吸湿性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种多栖器材用轻质复合板及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料领域，涉及一种多栖器材用轻质复合板及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着潜器及海空多栖器材的应用拓展，其正朝着复杂化、多功能化等方向发展。单一领域应用材料已难以满足这种多种复杂工况的应用要求。
[0003]当前满足空天轻质化材料难以达到海洋对压强、吸湿性等方面的要求。满足海洋对压强、吸湿性等方面要求的同时又不太容易满足空天对轻质化的要求。对于目前常用的芳纶纸蜂窝材料、泡沫材料、纤维材料或金属虽然各有优势，但是使用在空天、水下多栖领域，无法同时满足使用需求，存在一定的技术缺陷：
[0004]1、芳纶纸蜂窝复合材料具有轻质高强、阻燃环保、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能，在有效减重、降低腐蚀、改善噪声、阻尼减震等众多方面有着无与伦比的优势。但其在海洋环境中对高压强、抗吸湿性方面存在些不足。
[0005]2、泡沫虽然能满足海洋对吸湿性方面的要求，但其所能承受的压强也相对有限。
[0006]3、采用纤维增强树脂复合材料虽能满足高压强、吸湿等要求，但相对夹层结构来说，其轻量化方面相对不足且成本高昂。
[0007]4、金属材料一方面不利于轻量化，另一方面容易腐蚀。
[0008]5、当器材水下作业时，若外层蒙皮破损，水进入中间芯材，难以排除，如遇低温会结冰撑破部件结构，难以满足海洋环境要求。
[0009]本申请的复合材料能够有效用于飞机部件，还能用于水下无人机领域，同时满足多栖器材材料的使用需求，蜂窝填充材料尺寸稳定，密度均匀，力学性能、抗阻燃性能、抗吸湿性能好。

技术实现思路

[0010]当前满足空天轻质化材料难以达到海洋对压强、吸湿性等方面的要求。满足海洋对压强、吸湿性等方面要求的同时又不太容易满足空天对轻质化的要求。
[0011]为了解决上述技术问题中的至少一个，本申请提供了一种多栖器材用轻质复合板，采用轻质填料填充处理芳纶蜂窝做芯材，与各种蒙皮材料采用不同的复合工艺制备出复合轻质板。
[0012]本申请的复合轻质板，相对金属材料来说，其质量更轻、耐腐蚀；相对于单纯的芳纶蜂窝、泡沫等复合材料，其抗压及抗吸湿性能得到大幅提高；相对于单纯的树脂基复合材料，其质量更轻；可以更好满足多栖器材对轻量化、抗吸湿性、高压强、耐腐蚀、抗疲劳及成本要求，促进装备优化升级。
[0013]本申请将蜂窝填充轻质材料做芯材，与各种蒙皮材料采用不同的复合工艺制备出复合材料板。
[0014]本申请的复合轻质板的制备方法，包括：首先采用轻质填充材料对芳纶蜂窝进行
填充固化，制备具有一定密度的蜂窝填充材料。所述轻质填充材料是指密度在0.4
‑
0.8g/cm3的环氧基填料，由环氧树脂、玻璃微珠及其他填料组成。
[0015]所述环氧基填料中环氧树脂：玻璃微珠：其他填料的质量比为(12
‑
16):(4
‑
8):1，所述其他填料选自气相二氧化硅或蜂窝粉末。优选地，环氧树脂：玻璃微珠：其他填料质量比为(12
‑
14):(4
‑
6):1更优选地，环氧树脂：玻璃微珠：其他填料质量比为14:5:1。
[0016]然后采用热固性或热塑性蒙皮复合材料(热塑性材料与织物形成的预制体，其中织物部分裸露作为胶接面)与胶层直接在蜂窝填充材料上下表面进行直接铺层，并对其进行复合(热压、真空袋压、热压罐)。最后进行脱模修边处理，得到一种多栖器材用轻质复合板。
[0017]如：可以先制备热塑性复合材料预制体，然后这种预制体可以采用共固化(预制体+胶膜+蜂窝填充料+胶膜+预制体热压成型)和室温复合胶结(预制体+室温固化胶+蜂窝填充料+室温固化胶+预制体)。还可以采用真空导流工艺(玻纤织物+蜂窝填充材料成型+玻纤织物)。另外，可以采用热固性的预浸料材料代替预制体，作为蒙皮材料。如：以预浸料+蜂窝填充料+预浸料(采用热压、真空袋、热压罐等)进行成型。
[0018]优选地，本申请提供一种轻质复合板，包括：1
‑
中间蜂窝填充层，2
‑
胶层，3
‑
蒙皮层；其中中间蜂窝填充层包括：蜂窝部和填充部，其中蜂窝部是芳纶蜂窝，芳纶蜂窝孔格尺寸为4.8
‑
6mm。
[0019]进一步地，填充部内填充轻质材料，是密度在0.4
‑
0.8g/cm3的环氧基填料，由环氧树脂、玻璃微珠及其他填料组成。所述环氧基填料中环氧树脂：玻璃微珠：其他填料的质量比为(12
‑
16):(4
‑
8):1，所述其他填料选自气相二氧化硅或蜂窝粉末。优选地，环氧树脂：玻璃微珠：其他填料质量比为(12
‑
14):(4
‑
6):1。更优选地，环氧树脂：玻璃微珠：其他填料质量比为14:5:1。
[0020]由于填充轻质材料，填充部是封闭的块状材料，水无法浸渍其中，这时材料的抗吸湿(即不吸湿性)可以满足海洋环境要求。
[0021]所述蒙皮层为预浸料或预制体层。预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物。
[0022]所述预浸料为玻纤环氧预浸料、碳纤环氧预浸料、芳纶纤维环氧预浸料的一种或多种。
[0023]所述预制体是由热塑性材料与织物形成，所述热塑性材料是指PEEK，PEKK,PPS，PVDF，PC，PP的一种。
[0024]所述织物是玻纤、碳纤、芳纶织物中的一种或多种。热塑性材料蒙皮具有良好的抗冲击性能，能满足飞机、水下潜器的使用需求。
[0025]所述胶层是中温固化环氧树脂胶层。
[0026]轻质填充材料与芳纶蜂窝的质量比5：1
‑
13:1，胶层厚度0.1
‑
0.5mm，蒙皮的厚度0.8
‑
2mm，中间蜂窝填充层厚度为10
‑
50mm。
[0027]本申请还提供一种多栖器材用轻质复合板的制备方法，具体地，制备方法如下：
[0028]1)、将密度为0.4
‑
0.8g/cm3的轻质填充材料对芳纶蜂窝(所述芳纶蜂窝孔格尺寸为4.8
‑
6mm，密度为32
‑
48Kg/m3)进行填充固化，控制填充过程中压力为0.1
‑
0.2Mpa,温度为100
‑
120℃，时间为40
‑
60mi n,制备具有一定密度(300
‑
550Kg/m3)的蜂窝填充材料；
[0029]2)、在蜂窝填充材料表面依次进行中温固化环氧胶膜、蒙皮层进行铺层；
[0030]3)、对铺层完成的结构连同模具放置在压机中，采用压力0.3
‑
0.5MPa，100
‑
120℃，60
‑
120min条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝填充材料，其特征在于，所述填充材料包括蜂窝部和填充部，所述蜂窝部是正六边形芳纶蜂窝，芳纶蜂窝孔格尺寸为4.8
‑
6mm；所述填充部内填充轻质材料，是指密度在0.4
‑
0.8g/cm3的环氧基填料，所述环氧基填料由环氧树脂、玻璃微珠及其他填料组成。2.根据权利要求1所述的蜂窝填充材料，其特征在于，所述环氧基填料中环氧树脂：玻璃微珠：其他填料的质量比为(12
‑
16):(4
‑
8):1，所述其他填料选自气相二氧化硅或蜂窝粉末；轻质填充材料与芳纶蜂窝的质量比5：1
‑
13:1，优选7
‑
10：1。3.一种如权利要求1所述的蜂窝填充材料的制备方法，其特征在于，将轻质填充材料对芳纶蜂窝进行填充固化，控制填充过程中压力为0.1
‑
0.2Mpa,温度为100
‑
120℃，时间为40
‑
60min,制备具有一定密度的蜂窝填充材料。4.一种多栖器材用轻质复合板，其特征在于，所述轻质复合板包括：中间蜂窝填充层(1)，胶层(2)，蒙皮层(3)；其中中间蜂窝填充层(1)上下依次铺设胶层(2)、蒙皮层(3)；中间蜂窝填充层(1)包括：蜂窝部(4)和填充部(5)，其中蜂窝部(4)是芳纶蜂窝，芳纶蜂窝孔格尺寸为4.8
‑
6mm；所述填充部(5)内填充轻质材料，轻质材料是密度在0.4
‑
0.8g/cm3的环氧基填料，所述蒙皮层(3)为预浸料层或预制体层。5.根据权利要求4所述的轻质复合板，其特征在于，所述环氧基填料由环氧树脂：玻璃微珠：其他填料按质量比为(12
‑
16):(4
‑
8):1组成，所述其他填料选自气相二氧化硅或蜂窝粉末。优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：王婼楠，吴亚琪，王文波，全俊成，伍秘，尚建勋，马玉梅，
申请(专利权)人：江苏骏源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：