一种用于形成蜂窝结构的薄板层和蜂窝结构的制作方法_2

文档序号:10238429阅读:来源:国知局
]本实用新型制备的蜂窝结构5单元的边长可为2mm(对应英制蜂窝结构5单元的边长为1.83mm)、2. 5mm(对应英制蜂窝结构5单元的边长为2. 25mm)、3mm(对应英制蜂窝结构5单元的边长为2.75mm)、3· 5mm(对应英制蜂窝结构5单元的边长为3.66mm)、4mm、5mm、5 · 5mm、7 . 32mm或I Imm ;薄板材料2、强化层3的厚度通常可为O . 04mm、O . 05mm、O . 08mm、O . IOmm或O.12mm0
[0053]本实用新型的薄板材料2可以是可弯曲薄板;薄板材料2可以是塑料薄板或薄膜、纸、无纺织物、纺织品、针织品和金属薄板或箔中的一种或多种,具体材料可以是芳族聚酰胺纸、聚酰亚胺纸、玻璃纤维织物、铝箔、牛皮纸、聚酰胺和聚酯薄膜中的一种或多种,其中芳族聚酰胺纸包括间位芳纶纸和对位芳纶纸。
[0054]本实用新型的功能材料可以是高导热率材料、各种波长的吸波材料和中子吸收材料中的一种,其中高导热率材料可以是铜箔、铝箔和碳纤维纸中的一种,吸波材料可以是铁氧体吸波材料、短切碳纤维吸波材料、镀镍玻璃微珠和炭黑中的一种,中子吸收材料可以是立方氮化硼。
[0055]本实用新型的增强材料可以是碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料、金属薄板材料中的一种,其中,碳纤维预浸料可以是已固化或未固化T300/QY9916-2无维布、T700/QY9916-2无维布、T300/QY8911无维布等,金属薄板材料可以包括:经表面阳极化处理的O .05mm、
0.08mm、O. lmm、0. 2mm厚的招合金薄板;经表面钝化处理的0.05mm、0.08mm、0. 1mm、0. 2mm厚的钛合金薄板;表面钝化处理的0.05mm、0.08mm、O. Imm、0. 2mm厚的不锈钢薄板。
[0056]本实用新型的粘合剂4可以是产生粘合的任何材料,例如,粘合剂4可以是热塑性或热固性树脂、反应性聚合物、低聚物或单体、聚合物溶液、聚合物悬浮体或乳液和能量吸收材料中的一种或多种。
[0057]本实施例中,反应性聚合物、低聚物或单体、聚合物溶液、聚合物悬浮体或乳液可以为:
[0058]1、白乳胶(PVAc):主要成份为聚醋酸乙烯酯。真正的白乳胶系无毒无公害的绿色产品(如荷力胜公司使用进口白乳胶,其产品质量稳定、制成率、拉伸率很高)。白乳胶能粘接多种材料、干燥快、强力好、固含量高、使用期长、适合大面积作业。但这种胶体一方面防潮耐水性不好;另一方面耐热性差,容易产生蠕变,这恰恰是承力和次承力结构制品致命的弱点。
[0059]为了克服以上缺点,必须对上述白乳胶进行改性处理。一般是加入改性剂,如为了提高耐水性加入适量的三聚氰胺脱醒树脂与丙烯酸酯共聚;加707共聚乳液效果也较好。加入增稠剂PVA、淀粉。这样一方面CMS能减少对多孔材料的渗透,增加粘度和流变性,另一方面成本也能进一步的降低。
[0060]2、黄糊精胶体:黄糊精胶体通常是在酸性条件下,用加热使淀粉的分子量降解,而溶于水。这种胶体的固含量高、初粘性好、粘合强力大、使用期长、价格适中、干燥速度比较快,特别是胶体的膜弹性股量高、刚性好,很适合作芯条胶。但这类胶体的耐水性差,限制了它的应用效果。
[0061]3、接技共聚淀粉树脂胶粉:该类胶体是在淀粉大分子的主链上接枝另一种线型单体聚合物,例如:丙烯酸、丙烯晴、丙烯酸胺、苯乙烯。醋酸乙烯等单体。接技共聚物能明显提高粘接强度,胶膜的柔软性好、干燥速度快,其优良的粘接特性比普通玉米淀粉胶、糊精好得多,是一种较理想的蜂窝用胶粘剂,尤其适用于蜂窝极复合。
[0062]对于粘合剂4的用量没有特别限制,只要其能够粘接形成蜂窝结构单元即可;但从蜂窝结构5的单元壁的粘接处的宽度对应的粘合效果的角度而言,当粘合剂4层用量低于I .Og/m2时,无法有效地粘合薄板层I,而当粘合剂4层的用量超过1. 5g/m2时,粘合剂4固化时容易被挤宽,从而导致单元壁的宽度不易被控制;因此本实用新型的粘合剂4的用量优选为I. Og/m-l. 5g/m2,其中,最优选为1. 3g/m。
[0063]应当指出,本实用新型的粘合剂4可以涂敷到任何薄板材料2、强化层3的一面或两面;并且如果涂敷到两面,则相邻薄板材料2或强化层3不需要涂敷,同样,粘合剂4可以在叠层之前涂敷到薄板材料2、强化层3上。
[0064]能量吸收材料用来吸收某种形式的辐射能,以便与蜂窝薄板的材料反应或熔化该材料,例如:铁氧体等可以用作能量吸收材料,以便通过微波辐射来熔化在蜂窝薄板中的可熔化成分。
[0065]图2A为蜂窝结构的薄板层的第一结构示意图。
[0066]图2B为图2A展开后的蜂窝结构的第一结构示意图。
[0067]图3A为蜂窝结构的薄板层的第二结构示意图。
[0068]图3B为图3A展开后的蜂窝结构的第二结构示意图。
[0069]图4A为蜂窝结构的薄板层的第三结构示意图。
[0070]图4B为图4A展开后的蜂窝结构的第三结构示意图。
[0071 ]图5A为蜂窝结构的薄板层的第四结构示意图。
[0072]图5B为图5A展开后的蜂窝结构的第四结构示意图。
[0073]如图3A和图3B所示,薄板层I可以包括四层薄板材料2;薄板材料2之间设置强化层3;薄板材料2与强化层3之间的粘合剂4可以有间隔的线条,以便当展开薄板层I时可以制备新型的蜂窝结构5。
[0074]如图2A和图2B所示,本实用新型的薄板层I还可以包括例如三层薄板材料2;薄板材料2之间设置强化层3;薄板材料2与强化层3之间的粘合剂4可以有间隔的线条,以便当展开薄板层I时可以制备新型的蜂窝结构5。
[0075]如图4A和图4B所示,本实用新型的薄板层I还可以包括例如五层薄板材料2;薄板材料2之间设置强化层3;薄板材料2与强化层3之间的粘合剂4可以有间隔的线条,以便当展开薄板层I时可以制备新型的蜂窝结构5。
[0076]如图5A和图5B所示,本实用新型的薄板层I还可以包括例如六层薄板材料2;薄板材料2之间设置强化层3;薄板材料2与强化层3之间的粘合剂4可以有间隔的线条,以便当展开薄板层I时可以制备新型的蜂窝结构5。
[0077]传统的蜂窝结构5为提高蜂窝芯材性能一般有两种途径,第一类是提高蜂窝结构的密度,第二类是采用性能更好的材料,比如用材质为5A02-H18厚度为0.05mm的铝箔代替材质为3003-H18厚度为0.05mm的铝箔制成单元壁宽度为3mm的正六边形铝蜂窝芯材,其平面压缩性能由2. OlMPa提高到2.50MPa。
[0078]本实用新型的蜂窝结构5不仅包括一般蜂窝结构5的薄板材料2和粘合剂4,还包括强化层3;其中,粘合剂4用于将薄板材料2粘接在一起,展开后形成具有仿生结构的蜂窝结构5 ο
[0079]本实用新型通过在薄板材料2的粘合剂4处粘合强度和刚度相较薄板材料2更高的材料或具有一定功能的材料,并且在原有蜂窝结构的制备工艺的基础上加以改进和创新,使得蜂窝的密度保持不变,而使得通过本实用新型形成的蜂窝结构5的强度/模量等性能指标更加优秀或通过本实用新型形成的蜂窝结构5的功能更多。
[0080]本实用新型所采用的测试方法为:
[0081]根据GB1464中提出的过程计算测定膨胀蜂窝结构5的密度。
[0082]根据GB1453的过程在万能拉力试验机上测定蜂窝结构5的稳定的或非稳定的平面压缩强度和模量。
[0083]根据GB1455的过程在万能拉力试验机上测定蜂窝结构5的“L”向和“W”向平板剪切强度和模量。
[0084]根据GB1452的过程在万能拉力试验机上测定蜂窝结构5的平面拉伸强度。
[0085]根据GJB2038的过程测定蜂窝结构5的透波率。
[0086]这样通过强化层3实现了在不增加蜂窝结构5的单元密度的情况下;一方面大幅提高蜂窝结构5的平面压缩强度/模量及平面剪切强度/模量;另一方面大大降低了蜂窝结构成型过程的蜂窝结构5的压缩量;此外,本实用新型扩大了蜂窝结构成型的工艺窗口,从而确保蜂窝结构5的制件外形更加精确;在不增加蜂窝结构5的单元密度的情况下增加了蜂窝结构5的功能,例如:增强材料可以为碳纤维布,用于提高蜂窝结构5的导热性能;增强材料还可以为吸波材料,用于提高蜂窝结构5的吸波性能。
[0087]采用本实用新型的蜂窝结构5的薄板层I来形成蜂窝结构5可替代传统芳族聚酰胺纸蜂窝芯材,运用于大型飞机的副翼、方向舵,地板、隔板,直升飞机、通用飞机等飞行器的次承力结构件,也可用于船舶、高速铁路等运输工具的内饰材料。与传统芳族聚酰胺纸蜂窝结构5芯材相比,本实用新型大大降低了蜂窝结构5的密度。
[0088]本实施例进一步优选地,提供了一种薄板层I,其中,薄板材料2是芳族聚酰胺纸或铝箔;增强材料是碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料或金属薄板材料;功能材料是高导热率材料、吸波材料或中子吸收材料。
[0089]在本实施例中,薄板材料2为芳族聚酰胺纸或铝箔时重量轻;增强材料为碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料或金属薄板材料2时强度大;功能材料为高导热率材料、吸波材料或中子吸收材料,其中,高导热率材料,用以提高蜂窝结构5的导热性能,可以为例如碳纤维布;吸波材料用以提高蜂窝结构5的吸波性能,可以为例如泡沫角锥吸波材料;中子吸收材料,用以保证核燃料在贮存和运输中的临界安全,可以为例如硼铝中子吸收材料。
[0090]这样一方面薄板层I的整体重量轻;另一方面提高了薄板层I的强度或是增加了薄板层I的功能。
[0091]本实施例进一步优选地,提供了一种薄板层I,其中,高导热率材料是铜箔、铝箔或碳纤维纸;吸波材料是铁氧体吸波材料、短切碳纤维吸波材料、镀镍玻璃微珠和炭黑中的一种或多种;中子吸收材料是立方氮化硼。
[0092]这样一方面薄板层I的整体重量轻;另一方面提高了薄板层I的强度或是增加了薄板层I的功能。
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