一种起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材的制备方法与流程

本发明涉及复合材料领域，具体为一种起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材的制备方法。

背景技术：

泡沫夹芯复合板材的蒙皮材料与发泡芯材易分层的问题，是影响材料综合使用性能的重要指标。与金属材料(如铝合金)相比，复合材料在制造或使用中遭受意外冲击(如飞鸟、飞石、冰雹、装配过程中的工具跌落等)时，其内部易出现不易观测到的分层损伤，严重威胁材料使用的安全。因此，如何提高复合材料的抗冲击损伤能力是复合材料在机翼、机身等主承力结构应用的关键技术之一。

国内外都有一些技术措施，如织物与泡沫缝合技术、销钉植入xcore技术、层连技术、针刺技术等。这些技术要么成本高、损耗严重，要么人工参与过多，标准化程度较低，产品质量一致性较差。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种起绒织物抗分层泡沫夹芯复合板的制备方法，该方法利用特种纤维织物加胶贴模铺放形成蒙皮材料，通过向凸凹模具合模形成的注胶空腔注入发泡材料，通过模具边缘涂结构胶和密封注胶口和出胶口，合模升温等，形成泡沫与起绒相互嵌入的抗分层夹芯复合材料板，其成型工艺简单、易于标准化生产、产品质量一致性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：制作两个型面互补的模具，分别作为上模具、下模具，其中上模具为凸模具或凹模具，并于上模具上开设两个通孔，其中一个通孔作为发泡入胶口，另一个通孔作为发泡出胶口，所述两个通孔直径相同，且通孔的内、外表面出口均作倒角或圆角处理；

步骤2：在凹模具表面涂抹脱模剂或铺好脱模布，再涂胶衣，将单面起绒织物铺贴在模具上——起绒织物光滑表面铺贴于凹模具表面，起绒面朝向凹模具开放一侧，用刷子蘸取含有固化剂的树脂混合物，均匀涂刷在起绒织物上，使树脂混合物充分渗透起绒织物，待其基本固化，固化的起绒呈竖直状态；

在凸模具表面涂抹脱模剂或铺放好脱模布，再涂胶衣，将单面起绒织物铺贴在模具上——起绒织物光滑表面铺贴于凸模具表面，起绒面朝向凸模具凸出一侧，用刷子蘸取含有固化剂的树脂混合物，均匀涂刷在起绒织物上，使树脂混合物充分渗透起绒织物，待其基本固化，固化的起绒呈竖直状态；

步骤3：将合适直径的钻头伸入所述两个通孔，打通复合材料层，并清除碎屑；

步骤4：在合模前于模具边缘处涂抹结构胶，通过结构胶使边缘处粘接，并将发泡材料封装在起绒织物复合材料中间，将凸模具与凹模具合模，上、下模具之间形成注胶空腔；

步骤5：通过上模具的发泡入胶口，向注胶空腔内注入发泡材料，此时发泡出胶口处于打开状态；

步骤6：待注胶空腔内刚刚注满发泡材料并稍有胶溢出时，将上模具的发泡入胶口和发泡出胶口封堵死；

步骤7：将上述模具进行合模，并对合模进行升温处理，控制好发泡温度和时间，得到所需发泡密度的起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材；

步骤8：取出起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材，用合适直径的钻头将所述注胶口和出胶口钻通，清理干净模具及通孔，以利于下次使用。

作为上述技术方案的改进，在步骤2中，所述起绒织物为碳纤维织物或玻璃纤维织物的经向起绒织物或纬向起绒织物或割绒织物。

作为上述技术方案的改进，在步骤4中，所述结构胶为环氧树脂或酚醛树脂或聚酰亚胺或聚氨酯或热塑聚合物。

作为上述技术方案的改进，在步骤5中，所述发泡材料为由异氰酸酯、多元醇组成的树脂混合物或其他聚合物树脂与发泡剂的混合物，或步骤5中，所述发泡材料为环氧树脂或酚醛树脂或聚酰亚胺或聚氨酯或其他硬质发泡材料或热塑聚合物发泡材料。

作为上述技术方案的改进，所述模具型面为光滑曲面或平面，通过对模具的型面控制，可制作出不同异形曲面结构的夹芯复合材料板材，如将模具型面设计为圆管型、锥管型或曲面型。

作为上述技术方案的改进，在步骤1中，所述通孔的直径为5mm～20mm。

本发明带来的有益效果有：

1、本发明为一种成型工艺简单、易于标准化生产、产品质量一致性较好的复合材料技术，选取凸条材料作蒙皮而发泡材料作芯材，能充分发挥两种材料特性的轻质、抗分层的结构或功能；

2、本发明制得的泡沫夹芯复合材料板材能有效克服以往蒙皮面板与发泡材料芯容易脱层的缺陷，通过硬化的起绒与现场发泡材料的相互嵌入，能显著提高抗分层性能，同时还能显著提高拉、压、弯、剪等综合力学性能；

3、通过对模具的型面控制，本发明可制备出不同异形曲面结构夹芯复合板，可直接用于结构支撑件、保温隔热、吸音隔音板材等，结构稳定、变形小、力学性能可设计。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明，

附图1是本发明的起绒织物在凸模具的铺放结构示意图；

附图2是本发明的起绒织物在凹模具的铺放结构示意图；

附图3是本发明合模后的抗分层泡沫夹芯复合板结构示意图。

具体实施方式

实施例1

一种起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：参照附图1及附图2，制作两个曲面型互补的模具，分别作为上模具2、下模具1，其中上模具2为凸模具，并于上模具2上开设两个通孔，其中一个通孔作为发泡入胶口3，另一个通孔作为发泡出胶口4，两个通孔直径均为5mm，且通孔的内、外表面出口均作倒角或圆角处理

步骤2：在凹模具表面涂抹脱模剂，再涂胶衣，将碳纤维单面起绒织物铺贴在模具上——碳纤织物的光滑表面铺贴于凹模具表面，起绒面朝向凹模具开放一侧，用刷子蘸取含有固化剂的树脂混合物，均匀涂刷在织物上，使树脂混合物充分渗透起绒织物，待其基本固化，固化的起绒呈竖直状态；

在凸模具表面涂抹脱模剂，再涂胶衣，将碳纤维单面起绒织物铺贴在模具上——碳纤织物的光滑表面铺贴于凸模具表面，起绒面朝向凸模具凸出一侧，用刷子蘸取含有固化剂的树脂混合物，均匀涂刷在起绒织物上，使树脂混合物充分渗透起绒织物，待其基本固化，固化的起绒呈竖直状态；

步骤3：将合适直径的钻头伸入所述两个通孔，打通复合材料层，并清除碎屑；

步骤4：参照附图3，在合模前于模具边缘处涂抹结构胶5/环氧树脂并加纤维，通过环氧树脂使边缘处粘接，并将发泡材料6封装在起绒织物复合材料中间，将凸模具与凹模具合模，上、下模具1之间形成注胶空腔；

步骤5：通过上模具2的发泡入胶口3，向注胶空腔内注入发泡材料6，此时发泡出胶口4处于打开状态，发泡材料6采用由异氰酸酯、多元醇组成的树脂混合物；

步骤6：待注胶空腔内刚刚注满发泡材料6并稍有胶溢出时，将上模具2的发泡入胶口3和发泡出胶口4封堵死；

步骤7：将上述模具进行合模，并对合模进行升温处理，控制好发泡温度和时间，得到所需发泡密度的碳纤起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材；

步骤8：取出碳纤起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材，用合适直径的钻头将所述注胶口和出胶口4钻通，清理干净模具及通孔，以利于下次使用。

实施例2

一种起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制作两个型面互补的模具，分别作为上模具2、下模具1，其中上模具2为凹模具，并于上模具2上开设两个通孔，其中一个通孔作为发泡入胶口3，另一个通孔作为发泡出胶口4，两个通孔直径均为20mm，且通孔的内、外表面出口均作倒角或圆角处理；

步骤2：在凹模具表面铺好脱模布，再涂胶衣，将玻璃纤维单面起绒织物铺贴在模具上——玻纤起绒织物光滑表面铺贴于凹模具表面，起绒面朝向凹模具开放一侧，用刷子蘸取含有固化剂的树脂混合物，均匀涂刷在织物上，使树脂混合物充分渗透玻纤织物，待其基本固化，固化的起绒呈竖直状态；

在凸模具表面铺放好脱模布，再涂胶衣，将玻璃纤维单面起绒织物铺贴在模具上——玻纤起绒织物光滑表面铺贴于凸模具表面，起绒面朝向凸模具凸出一侧，用刷子蘸取含有固化剂的树脂混合物，均匀涂刷在织物上，使树脂混合物充分渗透起绒织物，待其基本固化，固化的起绒呈竖直状态；

步骤3：将合适直径的钻头伸入所述两个通孔，打通复合材料层，并清除碎屑；

步骤4：在合模前于模具边缘处涂抹聚氨酯，通过聚氨酯使边缘处粘接，并将发泡材料6封装在起绒织物复合材料中间，将凸模具与凹模具合模，上、下模具1之间形成注胶空腔；

步骤5：通过上模具2的发泡入胶口3，向注胶空腔内注入聚酰亚胺，此时发泡出胶口4处于打开状态；

步骤6：待注胶空腔内刚刚注满发泡材料6并稍有胶溢出时，将上模具2的发泡入胶口3和发泡出胶口4封堵死；

步骤7：将上述模具进行合模，并对合模进行升温处理，控制好发泡温度和时间，得到所需发泡密度的玻纤起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材；

步骤8：取出玻纤起绒织物抗分层泡沫夹芯复合材料板材，用合适直径的钻头将所述注胶口和出胶口4钻通，清理干净模具及通孔，以利于下次使用。

虽然上述介绍了本发明的两种不同的实施例，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节。

同时应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，本说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

尽管如此，不论采用上述的哪种实施方式，本发明较之于现有技术都应具有如下优点：

1、本发明为一种成型工艺简单、易于标准化生产、产品质量一致性较好的复合材料技术，选取凸条材料作蒙皮而发泡材料6作芯材，能充分发挥两种材料特性的轻质、抗分层的结构或功能；

2、本发明制得的泡沫夹芯复合材料板材能有效克服以往蒙皮面板与发泡材料6芯容易脱层的缺陷，通过硬化的起绒与现场发泡材料6的相互嵌入，能显著提高抗分层性能，同时还能显著提高拉、压、弯、剪等综合力学性能；

3、通过对模具的型面控制，本发明可制备出不同异形曲面结构夹芯复合板，可直接用于结构支撑件、保温隔热、吸音隔音板材等，结构稳定、变形小、力学性能可设计。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。