专利名称：金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维增强复合材料金字塔型点阵夹芯板的制备方法。
背景技术：
复合材料点阵夹芯板与传统金属点阵夹芯板相比具有更高的比强度、比刚度，且 具有更强的可设计性。现有的纤维增强复合材料金字塔型点阵夹芯板的成型办法是基于组 合较复杂的刚性模具成型，该刚性模具组合时易发生错位，故在脱模时容易损伤点阵芯子 的中部，并且该方法无法对点阵芯子在径向方向施加成型所需压力，使得所制备的点阵芯 子易发生劈裂，这些都使金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的力学性能不到理论值的 40%。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的组合复杂的刚性模具的成型方法无法对点阵芯 子在径向方向施加成型所需压力，使得所制备的点阵芯子易发生劈裂，且刚性模具成型在 脱模时容易损伤点阵芯子的中部，从而降低金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的力学 性能的问题，进而提供了一种金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方法。本发明的技术方案是本发明的金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方 法的步骤如下步骤一制备刚性模具，刚性模具由多个单体和两个边板构成，每个单体的横截面 形状为梯形，每个边板的横截面形状为直角梯形；在每个单体的一个斜面上加工多对沿该 斜面宽度方向贯通的第一半圆形通孔，每对第一半圆形通孔呈八字形设置，在每个单体的 另一个斜面上与每对第一半圆形通孔相对应位置处加工多对沿该斜面宽度方向贯通的第 二半圆形通孔，每对第二半圆形通孔呈八字形设置，将多个单体一正一倒相间平铺设置构 成平板状，相邻两个单体上的相对应的多对第一半圆形通孔一一对应并组合构成多对第一 圆形通孔，呈平板状设置的多个单体的两侧各设置有一个边板，在每个边板的斜面上与其 相邻单体的多对第二半圆形通孔相对应位置处加工多对第三半圆形通孔，每对第三半圆形 通孔呈八字形设置，由边板上的多对第三半圆形通孔与相邻单体上的多对第二半圆形通孔 一一对应组合构成多个第二圆形通孔，第一圆形通孔与第二圆形通孔的孔径相等，边板上 的斜面与相邻单体上的斜面相吻合，多个单体和两个边板可拆卸连接；步骤二、模具处理用丙酮溶液清洗刚性模具和热膨胀芯模套的表面，然后用脱模 剂处理刚性模具和热膨胀芯模套的外表面；步骤三、固定刚性模具用夹具将刚性模具固定；步骤四、卷制多个纤维柱用纤维预浸料卷制多个纤维柱，纤维柱的卷制方向垂直 于其轴向方向，且纤维柱的数量与热膨胀芯膜套的数量相等，纤维柱的外径与热膨胀芯膜 套的内径相匹配，将卷制成的纤维柱塞进热膨胀芯膜套内；步骤五、制备组合模具在刚性模具的每个第一圆形通孔和第二圆形通孔内插入
3包有纤维柱的环形热膨胀芯膜套，并使包有纤维柱的热膨胀芯膜套的外径与刚性模具的第 一圆形通孔和第二圆形通孔的孔径相匹配，使纤维柱的两端外露在刚性模具的外面；步骤六、铺放面板在组合模具的上下表面以0°c 90°C铺放单向纤维预浸料，在 铺设过程中将露在刚性模具外面的多个纤维柱的两端沿纤维柱的轴向劈开，并将其预埋在 组合模具上下表面的预浸料之中；步骤七、夹芯板固化将步骤六所得到的铺放好纤维预浸料的组合模具放在液压 机上加温加压固化，固化温度为100°C 120°C，纵向加压压力为0. 5MPa IMPa，纤维柱承 受的横向压力为0. 5MPa IMPa。步骤八、脱模拆下夹具，分别将刚性模具中的两个边板和多个单体沿宽度方向拆 卸下，再将多个热膨胀芯膜套用刀片划开后去掉，制得纤维增强复合材料金字塔型点阵夹 芯板。本发明具有以下有益效果本发明的金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板直接 用预浸料(湿法)制备，采用刚性模具和热膨胀芯膜套以及纤维柱组合的方式一体化成型， 并且能对点阵芯子(纤维柱)施加成型压力，由此方法制备的纤维柱不易发生屈曲从而保 证结构强度，使点阵夹芯板的力学性能得以提高，结构强度较以往的成型方法所制备的夹 芯板至少提高一倍，本发明方法简单、成本低、脱模容易。
图1是制备本发明的金字塔型复合材料点阵夹芯板的刚性模具的立体图，图2是 刚性模具的单体1的立体图，图3是刚性模具的边板2的立体图，图4是将卷制成的纤维柱 6塞进热膨胀芯膜套5内的立体图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1至图4说明本实施方式的金字塔型纤维增强复合材料 点阵夹芯板的制备方法，其步骤如下步骤一制备刚性模具，刚性模具由多个单体1和两个边板2构成，每个单体1的 横截面形状为梯形，每个边板2的横截面形状为直角梯形；在每个单体1的一个斜面上加工 多对沿该斜面宽度方向贯通的第一半圆形通孔1-1，每对第一半圆形通孔1-1呈八字形设 置，在每个单体1的另一个斜面上与每对第一半圆形通孔1-1相对应位置处加工多对沿该 斜面宽度方向贯通的第二半圆形通孔1-2，每对第二半圆形通孔1-2呈八字形设置，将多个 单体1 一正一倒相间平铺设置构成平板状，相邻两个单体1上的相对应的多对第一半圆形 通孔1-1 一一对应并组合构成多对第一圆形通孔3，呈平板状设置的多个单体1的两侧各设 置有一个边板2，在每个边板2的斜面上与其相邻单体1的多对第二半圆形通孔1-2相对应 位置处加工多对第三半圆形通孔2-1，每对第三半圆形通孔2-1呈八字形设置，由边板2上 的多对第三半圆形通孔2-1与相邻单体1上的多对第二半圆形通孔1-2 —一对应组合构成 多个第二圆形通孔4，第一圆形通孔3与第二圆形通孔4的孔径相等，边板2上的斜面与相 邻单体1上的斜面相吻合，多个单体1和两个边板2可拆卸连接；步骤二、模具处理用丙酮溶液清洗刚性模具和热膨胀芯模套5的表面，然后用脱 模剂处理刚性模具和热膨胀芯模套5的外表面，脱模剂采用的型号为XTEND818 ；
步骤三、固定刚性模具用夹具将刚性模具固定；步骤四、卷制多个纤维柱6;用纤维预浸料卷制多个纤维柱6，纤维柱6的卷制方向 垂直于其轴向方向，且纤维柱6的数量与热膨胀芯膜套5的数量相等，纤维柱6的外径与热 膨胀芯膜套5的内径相匹配，将卷制成的纤维柱6塞进热膨胀芯膜套5内；卷制的纤维柱6 比热膨胀芯模套5长，保证芯模套两端都有露出部分；步骤五、制备组合模具在刚性模具的每个第一圆形通孔3和第二圆形通孔4内插 入包有纤维柱6的环形热膨胀芯膜套5，并使包有纤维柱6的热膨胀芯膜套5的外径与刚性 模具的第一圆形通孔3和第二圆形通孔4的孔径相匹配，将多个纤维柱6的两端外露在刚 性模具的外面；步骤六、铺放面板在组合模具的上下表面以0°C 90°C铺放单向纤维预浸料，在 铺设过程中将露在刚性模具外面的多个纤维柱6的两端沿纤维柱6的轴向劈开，并将其预 埋在组合模具上下表面的预浸料之中；步骤七、产品固化将铺放好纤维预浸料的组合模具放在液压机上加温加压固化， 固化温度为100°C 120°C，固化压力为IMpa 2MPa，固化时间为1.511 211;纵向加压 压力为0. 5Mpa IMpa，由于热膨胀芯模套受热膨胀，可使点阵柱体横向加压压力也达到 0. 5Mpa IMpa ；步骤八、脱模拆下夹具，分别将刚性模具中的两个边板2和多个单体1沿宽度方 向拆卸下，再将多个热膨胀芯膜套5用刀片划开后去掉，制得纤维增强复合材料金字塔型 点阵夹芯板。
具体实施方式
二 结合图1至图4说明本实施方式的金字塔型纤维增强复合材料 点阵夹芯板的制备方法，所述步骤二中热膨胀芯模套5由硅橡胶或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫 制成。其它步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1至图4说明本实施方式的金字塔型纤维增强复合材料 点阵夹芯板的制备方法，所述步骤七中的固化温度为120°C，固化时间为2h，点阵柱体由于 热膨胀芯模套受热膨胀，可使点阵柱体的横向压力达0. 5Mpa IMpa。其它步骤和参数与具 体实施方式一或二相同。
权利要求
一种金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方法，其特征在于制备方法的步骤如下步骤一制备刚性模具，刚性模具由多个单体(1)和两个边板(2)构成，每个单体(1)的横截面形状为梯形，每个边板(2)的横截面形状为直角梯形；在每个单体(1)的一个斜面上加工多对沿该斜面宽度方向贯通的第一半圆形通孔(1 1)，每对第一半圆形通孔(1 1)呈八字形设置，在每个单体(1)的另一个斜面上与每对第一半圆形通孔(1 1)相对应位置处加工多对沿该斜面宽度方向贯通的第二半圆形通孔(1 2)，每对第二半圆形通孔(1 2)呈八字形设置，将多个单体(1)一正一倒相间平铺设置构成平板状，相邻两个单体(1)上的相对应的多对第一半圆形通孔(1 1)一一对应并组合构成多对第一圆形通孔(3)，呈平板状设置的多个单体(1)的两侧各设置有一个边板(2)，在每个边板(2)的斜面上与其相邻单体(1)的多对第二半圆形通孔(1 2)相对应位置处加工多对第三半圆形通孔(2 1)，每对第三半圆形通孔(2 1)呈八字形设置，由边板(2)上的多对第三半圆形通孔(2 1)与相邻单体(1)上的多对第二半圆形通孔(1 2)一一对应组合构成多个第二圆形通孔(4)，第一圆形通孔(3)与第二圆形通孔(4)的孔径相等，边板(2)上的斜面与相邻单体(1)上的斜面相吻合，多个单体(1)和两个边板(2)可拆卸连接；步骤二、模具处理用丙酮溶液清洗刚性模具和热膨胀芯模套(5)的表面，然后用脱模剂处理刚性模具和热膨胀芯模套(5)的外表面；步骤三、固定刚性模具用夹具将刚性模具固定；步骤四、卷制多个纤维柱(6)；用纤维预浸料卷制多个纤维柱(6)，纤维柱(6)的卷制方向垂直于其轴向方向，且纤维柱(6)的数量与热膨胀芯膜套(5)的数量相等，纤维柱(6)的外径与热膨胀芯膜套(5)的内径相匹配，将卷制成的纤维柱(6)塞进热膨胀芯膜套(5)内；步骤五、制备组合模具在刚性模具的每个第一圆形通孔(3)和第二圆形通孔(4)内插入包有纤维柱(6)的环形热膨胀芯膜套(5)，并使包有纤维柱(6)的热膨胀芯膜套(5)的外径与刚性模具的第一圆形通孔(3)和第二圆形通孔(4)的孔径相匹配，使纤维柱(6)的两端外露在刚性模具外面；步骤六、铺放面板在组合模具的上下表面以0℃～90℃铺放单向纤维预浸料，在铺设过程中将露在刚性模具外面的多个纤维柱(6)的两端沿纤维柱(6)的轴向劈开，并将其预埋在组合模具上下表面的预浸料之中；步骤七、夹芯板固化将铺放好纤维预浸料的组合模具放在液压机上加温加压固化，固化温度为100℃～120℃，固化压力为1Mpa～2MPa，固化时间为1.5h～2h；步骤八、脱模拆下夹具，分别将刚性模具中的两个边板(2)和多个单体(1)沿宽度方向拆卸，再将多个热膨胀芯膜套(5)用刀片划开后去掉，制得纤维增强复合材料金字塔型点阵夹芯板。
2.根据权利要求1所述的金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方法，其特征 在于所述步骤二中热膨胀芯模套(5)由硅橡胶或聚甲基丙烯酰亚胺泡沫制成。
3.根据权利要求1或2所述的金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方法，其 特征在于所述步骤七中的固化温度为120°C，固化时间为2h。
全文摘要
金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板的制备方法，涉及一种纤维增强复合材料金字塔型点阵夹芯板的制备方法。本发明是为了解决现有的刚性模具成型方法无法对点阵芯子在径向方向施加成型所需压力，使得点阵芯子易劈裂，脱模时容易损伤点阵芯子中部，降低点阵夹芯板力学性能的问题。制备方法步骤如下一、制备由多个单体和两个边板构成的刚性模具；二、清洗模具表面；三、固定刚性模具；四、卷制纤维柱；五、制备组合模具，在刚性模具第一圆形通孔和第二圆形通孔内插入包有纤维柱的环形热膨胀芯膜套；六、铺放面板，在组合模具的上下表面铺放单向纤维预浸料；七、夹芯板固化。本发明用于制备金字塔型纤维增强复合材料点阵夹芯板。
文档编号B29C70/54GK101890812SQ201010221079
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者吴林志, 张文杰, 殷莎, 熊健, 马力 申请人:哈尔滨工业大学