卫星用蜂窝夹层结构板及其成型工艺的制作方法

本发明涉及新型材料应用领域，具体地，涉及一种卫星用蜂窝夹层结构板及其成型工艺。

背景技术：

新一代卫星载荷具有高精度、高稳定的特点，要求卫星结构平台具有轻量化、高精度、高稳定及长寿命的特点。随着航天技术的发展，碳纤维复合材料、蜂窝夹层结构等在卫星结构中的应用日益广泛。国外，复合材料结构件占整星结构件的80％以上。我国先进复合材料在卫星中的应用也越来越广泛，各种新材料、新工艺得到快速发展，复合材料构件占整星结构重量达到70％左右，使卫星结构重量占比大大下降。

蜂窝夹层结构板具有重量轻、刚度大、强度高等特点，广泛应用于卫星结构中，如卫星承力筒、卫星载荷安装板、卫星壳体、天线反射器、太阳电池阵基板等。随着新技术的发展，卫星轻量化的需求越来越迫切，使蜂窝夹层板在卫星领域中的应用越来越受到重视。同时，随着卫星载荷特别是光学载荷的精度及稳定性要求越来越高，用于安装的蜂窝夹层结构板的精度及稳定性的要求的越来越高。传统的依靠固化炉热固化成型蜂窝夹层板具有变形大、尺寸稳定性差的缺点，难以满足日益提高的高精度、高稳定蜂窝夹层板的成型需求。

为克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种卫星用蜂窝夹层结构板及其成型工艺，以解决现有方法存在蜂窝板变形大、尺寸稳定性差等技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星用蜂窝夹层结构板及其成型工艺。

根据本发明提供的一种卫星用蜂窝夹层结构板，包括面板、蜂窝芯以及胶粘剂；所述面板通过胶粘剂与蜂窝芯相连。

优选地，所述面板的厚度范围为0.1mm～0.6mm，使用碳纤维复合材料制备而成，其中，碳纤维复合材料的组分包括树脂和碳纤维，并且树脂的含量范围为20wt％～40wt％。

优选地，所述碳纤维包括高强型t300、高强型t700、高强型t800、高强型t1000、高模型m35、高模型m40、高模型m55j以及高模型m60中任一种或任多种组合；所述树脂包括经第一光引发剂改性的环氧树脂和/或经第一光引发剂改性的氰酸酯树脂。

优选地，所述第一光引发剂为二芳基碘鎓盐和/或三芳基硫鎓盐；所述经第一光引发剂改性的环氧树脂和/或经第一光引发剂改性的氰酸酯树脂，第一光引发剂的用量占树脂总重量百分比0.5wt％～3wt％。

优选地，所述蜂窝芯为正六边形有孔蜂窝，采用铝合金材料制成，所述铝合金材料包括al-mg系防锈铝5a02；蜂窝芯的壁厚范围为0.03mm～0.06mm，芯格边长范围为3mm～6mm。

优选地，所述胶粘剂包括经第二光引发剂改性的结构胶膜，所述结构胶膜包括j-47c、j-78b以及redux312中的任一种或任多种组合。

优选地，所述第二光引发剂包括二芳基碘鎓盐和/或三芳基硫鎓盐；所述经第二光引发剂改性的结构胶膜，第二光引发剂的用量占结构胶膜总重量百分比1wt％～5wt％。

根据本发明提供的一种卫星用蜂窝夹层结构板成型工艺，用于制造上述的卫星用蜂窝夹层结构板，包括：

s1、采用经光引发剂改性的树脂、碳纤维制备预浸料，树脂含量20wt％～40wt％，厚度0.1mm～0.3mm；

s2、将预浸料按照设计尺寸进行裁剪，然后按照铺层要求在金属模具表面进行面板(1)铺覆，最上层粘贴一层光引发剂改性的胶粘剂(3)或胶膜；

s3、对铺覆完成后的预浸料进行抽真空，直至参照标准大气压的相对压力不大于-0.097mpa，同时抽真空时间不小于4h；

s4、在成型模具上依次放入下面板预浸料、蜂窝芯、上面板预浸料，用热吹风将预浸料与蜂窝芯预贴合。

s5、在蜂窝板四周粘贴1～5层光引发剂改性的胶膜。

s6、采用电子束固化设备对蜂窝板上、下表面以及四周封边处进行电子束固化，辐照剂量为50kev～300kev。

优选地，本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板成型工艺还包括：

s7、固化完成后，在蜂窝板四周使用1170铝基胶带进行封边。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板，成本低，结构简单，不受固化炉尺寸限制，可生产大尺寸蜂窝板，具有生产效率高的优点；

2、本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板成型工艺，成型过程残余应力低，产品精度高、稳定性高；

3、本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板及其成型工艺，能够有效改善现有热固化技术能耗大缺点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板的示意图；

图2为本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板优选例尺寸示意图。

图中示出：

面板1

蜂窝芯2

胶粘剂3

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种卫星用蜂窝夹层结构板，包括面板1、蜂窝芯2以及胶粘剂3；所述面板1通过胶粘剂3与蜂窝芯2相连。

优选地，所述面板1的厚度范围为0.1mm～0.6mm，使用碳纤维复合材料制备而成，其中，碳纤维复合材料的组分包括树脂和碳纤维，并且树脂的含量范围为20wt％～40wt％。所述碳纤维包括高强型t300、高强型t700、高强型t800、高强型t1000、高模型m35、高模型m40、高模型m55j以及高模型m60中任一种或任多种组合；所述树脂包括经第一光引发剂改性的环氧树脂和/或经第一光引发剂改性的氰酸酯树脂。所述第一光引发剂为二芳基碘鎓盐和/或三芳基硫鎓盐；所述经第一光引发剂改性的环氧树脂和/或经第一光引发剂改性的氰酸酯树脂，第一光引发剂的用量占树脂总重量百分比0.5wt％～3wt％。所述蜂窝芯2为正六边形有孔蜂窝，采用铝合金材料制成，所述铝合金材料包括al-mg系防锈铝5a02；蜂窝芯2的壁厚范围为0.03mm～0.06mm，芯格边长范围为3mm～6mm。所述胶粘剂3包括经第二光引发剂改性的结构胶膜，所述结构胶膜包括j-47c、j-78b以及redux312中的任一种或任多种组合。所述第二光引发剂包括二芳基碘鎓盐和/或三芳基硫鎓盐；所述经第二光引发剂改性的结构胶膜，第二光引发剂的用量占结构胶膜总重量百分比1wt％～5wt％。

根据本发明提供的一种卫星用蜂窝夹层结构板成型工艺，用于制造上述的卫星用蜂窝夹层结构板，包括：

s1、采用经光引发剂改性的树脂、碳纤维制备预浸料，树脂含量20wt％～40wt％，厚度0.1mm～0.3mm；

s2、将预浸料按照设计尺寸进行裁剪，然后按照铺层要求在金属模具表面进行面板1铺覆，最上层粘贴一层光引发剂改性的胶粘剂3或胶膜；

s3、对铺覆完成后的预浸料进行抽真空，直至参照标准大气压的相对压力不大于-0.097mpa，同时抽真空时间不小于4h；

s4、在成型模具上依次放入下面板预浸料、蜂窝芯2、上面板预浸料，用热吹风将预浸料与蜂窝芯2预贴合。

s5、在蜂窝板四周粘贴1～5层光引发剂改性的胶膜。

s6、采用电子束固化设备对蜂窝板上、下表面以及四周封边处进行电子束固化，辐照剂量为50kev～300kev。

具体地，本发明提供的卫星用蜂窝夹层结构板成型工艺还包括：

s7、固化完成后，在蜂窝板四周使用1170铝基胶带进行封边。

更具体地，本发明提供的一种卫星用蜂窝夹层结构板中，蜂窝芯2为5a02(lf2y)铝合金的正六边形有孔耐久蜂窝，壁厚可为0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm，芯格边长可为3mm、4mm、5mm、6mm。胶粘剂3为经光引发剂改性的胶膜，厚度规格为0.1mm、0.15mm、0.25mm、0.3mm。胶膜可为经过光引发剂改性的j-47c、j-78b、redux312胶膜。光引发剂改性的胶粘剂3或胶膜，光引发剂为二芳基碘鎓盐或三芳基硫鎓盐，用量为胶粘剂3重量的1wt％～5wt％。

进一步地，本发明提供的一种卫星用蜂窝夹层结构板优选例中，蜂窝夹层板如图2所示。外形尺寸为1000mm×2000mm×30mm，整板平面度为0.5mm。内外面板为0.3mm厚，m55j/光引发剂改性的ag80环氧树脂；胶粘剂3为光引发剂改性的j78b胶膜；蜂窝芯2为6mm×0.03mm的5a02(lf2y)铝合金的正六边形有孔耐久蜂窝。其中，光引发剂改性ag80环氧树脂，光引发剂为二芳基碘鎓盐，加入量为2wt％；光引发剂改性的j78b胶膜，光引发剂为二芳基碘鎓盐，加入量为2.5wt％。

制作工艺为：

采用经光引发剂改性的树脂、碳纤维制备出厚度为0.1mm，树脂含量为33％的预浸料；将预浸料按照设计尺寸进行裁剪，然后按照铺层要求在金属模具表面进行面板1铺覆，最上层粘贴一层光引发剂改性的j78b胶膜；对铺覆完成后的预浸料进行抽真空，真空度≤-0.097mpa，抽真空时间6h；在成型模具上依次放入下面板预浸料、蜂窝芯2、上面板预浸料，用热吹风将预浸料与蜂窝芯2预贴合；在蜂窝板四周粘贴1～5层光引发剂改性的胶膜；采用电子束固化设备对蜂窝板上表面、四周封边处进行电子束固化，辐照剂量为150kev，使用工装对蜂窝板进行翻身，对蜂窝板下表面进行电子束固化，辐照剂量为150kev。固化完成后，采用宽40mm的1170铝基胶带进行封边。成型后，蜂窝板平面度达到0.35mm。

该方法成型的蜂窝板具有高精度，残余应力小，尺寸稳定性高，固化速度快，成型周期短，生产成本低等优点。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。