一种集导热与承载于一体的轻质格栅结构夹芯板及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轻质格栅结构夹芯板及其制备方法。
【背景技术】
[0002]轻质夹芯结构以其比强度、比刚度高等优势，在航空航天等领域得到了广泛的应用。目前，常见的轻质夹芯结构是格栅结构和点阵结构。现代卫星结构中蜂窝夹芯结构(六边形格栅结构)是最为常见的一种夹芯结构。夹芯结构是周期性多孔结构，芯子孔隙较大、(像蜂窝、格栅等结构)空间封闭，结构散热能力较差，导热性差，导热系数低于2W/ (m.Κ)，现代航空航天领域对夹芯结构的功能提出了更高的设计要求，不仅要求轻量化，而且还要求多功能一体化，因此显著提高其导热能力和承载能力将使其拥有更为广阔的应用前景。
【发明内容】
[0003]本发明为解决现有格栅结构夹芯板导热性差、结构性能单一的问题，而提供了一种集导热与承载等功能于一体的轻质格栅结构夹芯板及其制备方法。
[0004]本发明的一种集导热与承载于一体的轻质格栅结构夹芯板由上面板、格栅结构夹芯层和下面板组成；
[0005]所述的格栅结构夹芯层由多个等厚度的带槽格栅嵌锁条相互嵌锁固定而成，嵌锁固定处用胶粘剂连接；
[0006]所述的带槽格栅嵌锁条由上层合板、中层碳泡沫板和下层合板组成；
[0007]所述的中层碳泡沫板的上表面与上层合板之间用胶黏剂粘接在一起，所述的中层碳泡沫板的下表面与下层合板之间用胶黏剂粘接在一起；
[0008]所述的上层合板和下层合板为复合材料板或金属板；
[0009]所述的格栅结构夹芯层的上表面与上面板之间用胶黏剂粘接在一起，所述的格栅结构夹芯层的下表面与下面板之间用胶黏剂粘接在一起。
[0010]本发明的一种集导热与承载于一体的轻质格栅结构夹芯板的制备方法按以下步骤进行:
[0011]一、制备上、下层合板:首先采用丙酮对模具内表面进行清洁，然后涂刷脱膜剂，将板材铺设成复合材料预固化层合板，然后将复合材料预固化层合板放入模具，再将模具放在热压机上，采用模具热压工艺固化，得到上层合板和下层合板；
[0012]二、表面处理:使用320目以上的砂纸打磨步骤一得到的复合材料层合板上、下层合板的单侧表面，然后使用丙酮去除打磨表面的灰尘和油污，再用去离子水清洗干净，然后烘干，得到处理后的上层合板和下层合板；
[0013]三、制备夹芯结构板:采用金刚石丝线切割制备中层碳泡沫板，将步骤二得到的处理后的上层合板的打磨面朝向中层碳泡沫板的上表面，将步骤二得到的处理后的下层合板的打磨面朝向将步骤二得到的处理后的下表面，中层碳泡沫板与上层合板和下层合板之间用胶粘剂粘接，然后放入温箱中，采用模具热压工艺固化，得到夹芯结构板；
[0014]四、制备带槽格栅嵌锁条:使用水切割机将步骤三得到的夹芯结构板切割出带有槽口，得到带槽格栅嵌锁条；
[0015]五、将多个步骤四得到的带槽格栅嵌锁条在嵌锁槽口处相互嵌锁固定，嵌锁固定处用胶粘剂连接，得到格栅结构夹芯层；
[0016]六、制备轻质格栅结构夹芯板:将上面板组装在步骤五得到的格栅结构夹芯层上表面，将下面板组装在步骤五得到的格栅结构夹芯层下表面，格栅结构夹芯层与上面板和下面板之间采用胶黏剂粘接，然后采用模具热压工艺固化，得到轻质格栅结构夹芯板。
[0017]本发明的有益效果:
[0018]①本发明的一种集导热与承载等功能于一体的多功能轻质格栅结构夹芯板，解决现有格栅结构夹芯板导热性差、结构性能单一的问题，当轻质多功能夹芯结构板受热载荷作用时，高导热的面板与高导热碳泡沫形成导热通路，从而提高轻质多功能夹芯结构板的导热能力。
[0019]②本发明的一种集导热与承载等功能于一体的轻质多功能格栅结构板，当轻质多功能格栅结构板受力载荷作用时，多功能格栅结构夹芯的格栅嵌锁条是由复合材料碳泡沫夹芯结构板构成，碳泡沫的加入大大的提升了格栅嵌锁条中复合材料层合板的抗屈曲能力，避免了薄板易屈曲的问题，从而提高轻质多功能格栅结构板的力学承载能力。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的格栅结构夹芯板示意图；其中I为上面板，2为格栅结构夹芯层，3为下面板；
[0021]图2为本发明的格栅结构夹芯层示意图；其中4带槽格栅嵌锁条；
[0022]图3为本发明的带槽格栅嵌锁条主视图；
[0023]图4为本发明的带槽格栅嵌锁条俯视图。
【具体实施方式】
[0024]【具体实施方式】一:本实施方式的一种集导热与承载于一体的轻质格栅结构夹芯板由上面板1、格栅结构夹芯层2和下面板3组成；
[0025]所述的格栅结构夹芯层2由多个等厚度的带槽格栅嵌锁条4相互嵌锁固定而成，嵌锁固定处用胶粘剂连接；
[0026]所述的带槽格栅嵌锁条4由上层合板4-1、中层碳泡沫板4-2和下层合板4_3组成；
[0027]所述的中层碳泡沫板4-2的上表面与上层合板4-1之间用胶黏剂粘接在一起，所述的中层碳泡沫板4-2的下表面与下层合板4-3之间用胶黏剂粘接在一起；
[0028]所述的上层合板4-1和下层合板4-3为复合材料板或金属板；
[0029]所述的格栅结构夹芯层2的上表面与上面板I之间用胶黏剂粘接在一起，所述的格栅结构夹芯层2的下表面与下面板3之间用胶黏剂粘接在一起。
[0030]①本实施方式的一种集导热与承载等功能于一体的多功能轻质格栅结构夹芯板，解决现有格栅结构夹芯板导热性差、结构性能单一的问题，当轻质多功能夹芯结构板受热载荷作用时，高导热的面板与高导热碳泡沫形成导热通路，从而提高轻质多功能夹芯结构板的导热能力。
[0031]②本实施方式的一种集导热与承载等功能于一体的轻质多功能格栅结构板，当轻质多功能格栅结构板受力载荷作用时，多功能格栅结构夹芯的格栅嵌锁条是由复合材料碳泡沫夹芯结构板构成，碳泡沫的加入大大的提升了格栅嵌锁条中复合材料层合板的抗屈曲能力，避免了薄板易屈曲的问题，从而提高轻质多功能格栅结构板的力学承载能力。
[0032]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是:所述的胶粘剂为导热系数大于2W/m.K的胶粘剂。其他步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0033]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:嵌锁固定处用胶粘剂固化后厚度小于0.1_。其他步骤及参数与【具体实施方式】一或二相同。
[0034]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:所述的中层碳泡沫板4-2的导热系数为80W/(m -K)?250W/(m -K)。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至三之一相同。
[0035]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:所述的中层碳泡沫板4-2与上层合板4-1和下层合板4-3之间用胶粘剂固化后厚度小于0.1mm。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0036]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:所述的格栅结构夹芯层2与上面板I和下面板3用胶黏剂固化后厚度小于0.1mm。其他步骤及参数与【具体实施方式】一至五之一相同。
[0037]【具体实施方式】七:本实施方式的一种集导热与承载于一体的轻质格栅结构夹芯板的制备方法按以下步骤进行:
[0038]一、制备上、下层合板:首先采用丙酮对模具内表面进行清洁，然后涂刷脱膜剂，将板材铺设成复合材料预固化层合板，然后将复合材料预固化层合板放入模具，再将模具放在热压机上，采用模具热压工艺固化，得到上层合板4-1和下层合板4-3 ;
[0039]二、表面处理:使用320目以上的砂纸打磨步骤一得到的复合材料层合板上、下层合板的单侧表面，然后使用丙酮去除打磨表面的灰尘和油污，再用去离子水清洗干净，然后烘干，得到处理后的上层合板4-1和下层合板4-3 ;
[0040]三、制备夹芯结构板:采用金刚石丝线切割制备中层碳泡沫板4-2，将步骤二得到的处理后的上层合板4-1的打磨面朝向中层碳泡沫板4-2的上表面，将步骤二得到的处理后的下层合板4-3的打磨面朝向将步骤二得到的处理后的下表面，中层碳泡沫板4-2与上层合板4-1和下层合板4-3之间用胶粘剂粘接，然后放入温箱中，采用模具热压工艺固化，得到夹芯结构板；
[0041]四、制备带槽格栅嵌锁条:使用水切割机将步骤三得到的夹芯结构板切割出带有槽口，得到带槽格栅嵌锁条4;
[0042]五、制备格栅结构夹芯层:将多个步骤四得到的带槽