一种泡沫夹层结构及制备方法与流程

本发明属于飞机复合材料制造领域，具体涉及一种泡沫夹层结构及制备方法。

背景技术：

1、泡沫夹心结构材料以重量轻、高比强度、高耐热性、易于加工成复杂型面等优势在飞机复合材料结构设计上得到广泛应用，而夹层结构中蒙皮和芯材脱粘是部件失效的一种常见模式，一旦发生脱粘，夹层结构的承载能力就会急剧下降，从而影响夹层结构整体力学性能。因此，解决泡沫芯材与蒙皮脱粘问题意义重大。

2、现有技术一采用三种不同的方法改善夹层泡沫与复合材料界面粘接性能：(1)在夹层泡沫表面涂覆本体树脂；(2)采用本体树脂制造胶膜铺放在夹层泡沫和复合材料之间；(3)在夹层泡沫与复合材料之间增加一层孔隙率更大的织物；这三种方法均能改善夹层结构的界面，虽然提高了芯材与蒙皮的界面的性能，但并不能有效的脱粘问题。

3、现有技术二通过力学测试和数值模拟研究了三种不同孔径的泡沫芯材与cfrp表皮之间界面强度的影响，在制造过程中，具有粗孔结构的泡沫有利于界面处的树脂吸收，泡沫芯材和cfrp之间的界面结合更强，这种方法虽然一定程度上提高了界面粘接强度，但无法彻底解决泡沫芯材与蒙皮脱粘的问题。

技术实现思路

1、为了克服现有技术存在的上述问题，本发明提供一种泡沫夹层结构及制备方法，粘接体采用树脂胶柱可以填充泡沫芯材的孔洞，控制孔洞间距，通过胶柱的桥梁作用连接两侧的碳纤维蒙皮，实现碳纤维蒙皮与泡沫芯材的强力粘接，以用于解决现有技术中存在的问题。

2、一种泡沫夹层结构的制备方法，用于飞机复合材料，所述方法包括步骤：

3、s1.准备泡沫芯材和蒙皮原料；

4、s2.将泡沫芯材与蒙皮进行粘接形成第一粘接体，或者蒙皮与蒙皮之间进行粘接形成第二粘接体；

5、s3.将第一粘接体或第二粘接体加压升温处理；

6、s4.将加压升温处理后的第一粘接体或第二粘接体进行升温保温处理；

7、s5.将升温保温处理后的所述第一粘接体或第二粘接体进行固化处理，得到泡沫夹层结构。

8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述的泡沫芯材为有孔结构的pmi泡沫、f90泡沫、pvc泡沫、pu泡沫或ps泡沫中的一种。

9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述有孔结构的孔的类型为通孔或非贯通孔，孔的形状为圆孔、方孔、三角孔中的一种或至少两种的组合。

10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s2采用粘接体进行粘接，所述粘接体为固态或液态的胶柱。

11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述胶柱的形状与所述孔的形状相同，所述胶柱的底面直径小于所述通孔或非贯通孔的直径，所述胶柱的高度小于或等于所述通孔或非贯通孔的高度。

12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述s2还包括采用粘接层辅助所述粘接体进行粘接，所述粘接层为胶膜，所述胶柱和胶膜的材料均为树脂。

13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述孔的孔径和孔间距均为1nm～1m。

14、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述蒙皮的材料为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料或芳纶纤维预浸料中的一种。

15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，在所述胶柱为液态时，其由所述胶膜上的富树脂层经过加热熔融后，流入所述泡沫芯材的通孔或非贯通孔形成；或者为所述液态树脂流入所述泡沫芯材的通孔或非贯通孔形成。

16、本发明还提供了一种泡沫夹层结构，所述泡沫夹层结构采用制备方法得到。

17、本发明的有益效果

18、与现有技术相比，本发明有如下有益效果：

19、本发明的泡沫夹层结构及制备方法，方法包括步骤：将泡沫芯材与蒙皮之间采用粘接体和粘接层进行粘接，或者蒙皮与蒙皮之间采用所述粘接体进行粘接；将形成的粘接体或第二粘接体加压升温、升温保温及固化处理，得到泡沫夹层结构。本发明中的粘接体采用树脂胶柱可以填充泡沫芯材的孔洞，控制孔洞间距，有效避免制得的泡沫夹层结构的强度下降；且树脂胶柱可以增大泡沫芯材与蒙皮的界面连接强度，与泡沫芯材粘接在一起，还充当“桥梁”实现蒙皮与蒙皮之间的连接，采用的胶柱类似于铆钉，钉接两端的蒙皮，从而防止蒙皮之前的脱粘。本发明采用的泡沫芯材、树脂胶柱、蒙皮三者彼此粘连大大增加了泡沫芯材与蒙皮的粘接强度。本发明在保证材料强度刚度重量的前提下，能有效的解决泡沫芯材与蒙皮脱粘的问题，该方法实施方便快捷，适应性广，成本低。

技术特征：

1.一种泡沫夹层结构的制备方法，用于飞机复合材料，其特征在于，所述方法包括步骤：

2.根据权利要求1所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述的泡沫芯材为有孔结构的pmi泡沫、f90泡沫、pvc泡沫、pu泡沫或ps泡沫中的一种。

3.根据权利要求2所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述有孔结构的孔的类型为通孔或非贯通孔，孔的形状为圆孔、方孔、三角孔中的一种或至少两种的组合。

4.根据权利要求3所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述s2采用粘接体进行粘接，所述粘接体为固态或液态的胶柱。

5.根据权利要求4所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述胶柱的形状与所述孔的形状相同，所述胶柱的底面直径小于所述通孔或非贯通孔的直径，所述胶柱的高度小于或等于所述通孔或非贯通孔的高度。

6.根据权利要求4所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述s2还包括采用粘接层辅助所述粘接体进行粘接，所述粘接层为胶膜，所述胶柱和胶膜的材料均为树脂。

7.根据权利要求3所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述孔的孔径和孔间距均为1nm～1m。

8.根据权利要求1所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，所述蒙皮的材料为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料或芳纶纤维预浸料中的一种。

9.根据权利要求6所述的泡沫夹层结构的制备方法，其特征在于，在所述胶柱为液态时，其由所述胶膜上的富树脂层经过加热熔融后，流入所述泡沫芯材的通孔或非贯通孔形成；或者为所述液态树脂流入所述泡沫芯材的通孔或非贯通孔形成。

10.一种泡沫夹层结构，其特征在于，所述泡沫夹层结构采用权利要求1-9任一项的制备方法得到。

技术总结
本发明涉及一种泡沫夹层结构及制备方法，方法包括步骤：将泡沫芯材与蒙皮之间采用粘接体和粘接层进行粘接，或者蒙皮与蒙皮之间采用所述粘接体进行粘接；将形成的粘接体或第二粘接体加压升温、升温保温及固化处理，得到泡沫夹层结构。本发明中的粘接体采用树脂胶柱可以填充泡沫芯材的孔洞，控制孔洞间距，有效避免制得的泡沫夹层结构的强度下降；且树脂胶柱可以增大泡沫芯材与蒙皮的界面连接强度，与泡沫芯材粘接在一起，实现蒙皮与蒙皮之间的强力连接。本发明采用的泡沫芯材、树脂胶柱、蒙皮三者彼此粘连大大增加了泡沫芯材与蒙皮的粘接强度，有效解决了泡沫芯材与蒙皮脱粘的问题，该方法实施方便快捷，适应性广，成本低。

技术研发人员：党凯,张栋,任川,李一冉,王子龙
受保护的技术使用者：航天时代飞鸿技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15