夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法。該夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括上面板、下面板和芯層，芯層位于上面板和下面板之間，芯層包括至少2根中空矩形管，中空矩形管以并列平行的方式排布于芯層中，相鄰的中空矩形管之間設(shè)有管間插層。制備方法包括準(zhǔn)備中空矩形管、準(zhǔn)備預(yù)成型體、組裝VIMP成型系統(tǒng)、真空注膠、共固化成型和后續(xù)處理。本發(fā)明的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料能夠在滿足輕量化目標(biāo)的同時(shí)，大幅提高材料的抗側(cè)壓性能，制備方法操作簡(jiǎn)單、成本低廉。
【專利說(shuō)明】夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料及其加工領(lǐng)域，涉及一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料及其制備方法，尤其涉及以單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中空矩形管為夾芯的樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。

【背景技術(shù)】
[0002]夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料自二十世紀(jì)四十年代出現(xiàn)以來(lái)，受到越來(lái)越多的關(guān)注，其主要特點(diǎn)是抗彎剛度大，結(jié)構(gòu)重量輕，即夾芯結(jié)構(gòu)具有高的比強(qiáng)度和比模量，而且耐疲勞、抗振動(dòng)性能好，隔音、隔熱等性能優(yōu)異，一直是工程應(yīng)用中重要的結(jié)構(gòu)材料。但是，傳統(tǒng)夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料多采用泡沫、蜂窩等夾芯材料，側(cè)壓性能嚴(yán)重不足，限制了其在某些主承力結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。
[0003]隨著列車運(yùn)行的高速化和新型軌道交通方式的發(fā)展，列車部件復(fù)合材料輕量化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。為減輕車體重量，可采用復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備車底架構(gòu)件。
[0004]車底架構(gòu)件承受橫向載荷和縱向載荷。其中，橫向載荷主要包括車輛正常運(yùn)行狀態(tài)下車體重量載荷，底架下面板掛載設(shè)備的重量載荷，均布在底架上面板上的乘客與行李重量載荷；縱向載荷主要是車輛走行時(shí)的牽引載荷，緊急制動(dòng)下車廂間碰撞的壓縮載荷、沖擊載荷等，其中，車端壓縮載荷是設(shè)計(jì)者需要關(guān)注的重點(diǎn)。
[0005]車底架承受的橫向載荷對(duì)應(yīng)夾芯結(jié)構(gòu)的彎曲載荷，縱向載荷對(duì)應(yīng)夾芯結(jié)構(gòu)的側(cè)向載荷。傳統(tǒng)夾芯結(jié)構(gòu)平壓性能好，抗彎剛度高，能很好地滿足車底架橫向載荷的要求，但其側(cè)壓性能嚴(yán)重不足，無(wú)法滿足車底架縱向壓縮載荷的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠在滿足輕量化目標(biāo)的同時(shí)，大幅提高材料抗側(cè)壓性能的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，并相應(yīng)提供一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，所述夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括上面板、下面板和芯層，所述芯層位于上面板和下面板之間，所述芯層包括至少2根中空矩形管，所述中空矩形管以并列平行的方式排布于所述芯層中，相鄰的所述中空矩形管之間設(shè)有管間插層。
[0008]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述中空矩形管是由單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，所述單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維中的一種或多種，所述單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的樹(shù)脂基體包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂中的一種或多種。
[0009]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述管間插層是由纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，所述纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的纖維增強(qiáng)材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維中的一種或多種，所述纖維增強(qiáng)材料的形式包括多軸向織物或氈，所述纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的樹(shù)脂基體包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂中的一種或多種。
[0010]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述上面板和下面板均是由多軸向織物增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，所述多軸向織物包括玻璃纖維多軸向織物、碳纖維多軸向織物、芳綸纖維多軸向織物中的一種或多種，所述樹(shù)脂基體包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂中的一種或多種。
[0011]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述中空矩形管橫截面的外邊長(zhǎng)為5_?1 SOmnin
[0012]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述中空矩形管的管壁厚度為Imm?10mm。
[0013]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的，所述管間插層的厚度(即相鄰的所述中空矩形管之間的管間距)為0.5mm?5.0mm。
[0014]上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中，優(yōu)選的,所述上面板的厚度為0.2mm?20mm ;所述下面板的厚度為0.2mm?20mm。
[0015]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)準(zhǔn)備中空矩形管:采用拉擠成型工藝制備預(yù)設(shè)尺寸的中空矩形管；
(2)準(zhǔn)備預(yù)成型體:在一剛性模具上依次鋪放夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料所需的下面板增強(qiáng)材料、中空矩形管、管間插層增強(qiáng)材料和上面板增強(qiáng)材料，得到預(yù)成型體；
(3)組裝VMP成型系統(tǒng):在所述預(yù)成型體上依次鋪放脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)，并設(shè)置好注膠咀和溢膠咀，然后在所述剛性模具外圍包覆真空袋膜形成一模腔，將所述預(yù)成型體、脫模布、導(dǎo)流網(wǎng)、注膠咀、溢膠咀均密封于模腔中，再將所述注膠咀、溢膠咀分別連接至VIMP工藝用注膠系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)，得到VIMP成型系統(tǒng)；
(4)真空注膠:檢查所述VIMP成型系統(tǒng)的氣密性后，準(zhǔn)備樹(shù)脂體系，通過(guò)抽真空方式向VIMP成型系統(tǒng)的模腔中注入所述樹(shù)脂體系，直至樹(shù)脂充填完畢，停止注入；
(5)共固化成型:按照預(yù)設(shè)的固化制度進(jìn)行共固化成型；
(6)后續(xù)處理:共固化成型后，先將所述真空袋膜、導(dǎo)流網(wǎng)、脫模布和剛性模具全部卸除，對(duì)成型后的固化體進(jìn)行后處理，得到夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
[0016]上述的制備方法中，優(yōu)選的，所述共固化成型時(shí)的固化制度為:在20°C?220°C下保溫固化Ih?24h。
[0017]本發(fā)明中，中空矩形管可以為中空長(zhǎng)方形管或者中空正方形管，中空矩形管、管間插層、上面板和下面板的各個(gè)尺寸和所需材料均可根據(jù)實(shí)際制備構(gòu)件的需要來(lái)進(jìn)行設(shè)定，以滿足不同的強(qiáng)度和承力要求。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本發(fā)明采用并行排列的單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中空矩形管為夾芯材料，且整體采用真空袋壓成型，由此制備的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料構(gòu)件除了具有傳統(tǒng)夾芯結(jié)構(gòu)抗彎剛度大，結(jié)構(gòu)重量輕的優(yōu)點(diǎn)外，還具有抗側(cè)壓(沿中空矩形管軸向)性能高的特點(diǎn)，大幅度改善了傳統(tǒng)夾芯結(jié)構(gòu)側(cè)壓性能不足的缺點(diǎn)，可用于軌道交通、船舶、航天器等主承力結(jié)構(gòu)。
[0019](2)本發(fā)明的中空矩形管可根據(jù)產(chǎn)品使用要求，采用單向玻璃纖維、碳纖維、玻/碳混雜纖維或者其他增強(qiáng)纖維增強(qiáng)，以拉擠工藝成型，成型工藝簡(jiǎn)單，制備效率高。以中空矩形管作為夾芯，可滿足最終成型的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料輕量化的要求，同時(shí)，中空矩形管采用單向纖維增強(qiáng)，矩形管軸向具有很強(qiáng)的抗壓性能，矩形管并行排列作為夾芯材料時(shí)，可賦予夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料很強(qiáng)的抗側(cè)壓性能。
[0020](3)本發(fā)明以織物鋪層為上、下面板增強(qiáng)材料，在并行排列的中空矩形管間插入適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)材料，與上、下面板增強(qiáng)材料聯(lián)通，使上、下面板和管間插層整體形成一種多聯(lián)通域的多墻體結(jié)構(gòu)。以管間增強(qiáng)材料插層聯(lián)通上下面板增強(qiáng)材料，形成多墻體結(jié)構(gòu)預(yù)成型體，可方便利用液相浸潰工藝整體制備夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，屬于液相整體成型技術(shù)，工藝操作簡(jiǎn)便，制備成本低。
[0021](4)本發(fā)明的方法(液體成型方法)整體制備的中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的外形尺寸、形位公差受剛性陰模保證，容易滿足設(shè)計(jì)要求。本發(fā)明的方法采用拉擠工藝制備了單向纖維增強(qiáng)的中空矩形管、采用液相浸潰工藝整體制備了中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料車底架構(gòu)件，制品表面及內(nèi)部無(wú)明顯缺陷，制成的復(fù)合材料車底架性能優(yōu)異，在承受同等載荷的條件下，重量比原鋁合金結(jié)構(gòu)車底架大幅降低。試制的各型中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料全部通過(guò)了承載性能測(cè)試，完全滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。
[0022]綜上，本發(fā)明的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料以單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中空矩形管為芯材和縱向主承力單元，能大幅提高夾芯結(jié)構(gòu)的縱向抗壓性能，從根本上解決了傳統(tǒng)夾芯結(jié)構(gòu)側(cè)壓性能嚴(yán)重不足，不能作為承受很大縱向載荷結(jié)構(gòu)件(對(duì)應(yīng)夾芯結(jié)構(gòu)的側(cè)向載荷)使用的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中VMP工藝用注射成型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖例說(shuō)明:1、上面板增強(qiáng)材料；2、下面板增強(qiáng)材料；3、管間插層增強(qiáng)材料；4、中空矩形管；5、剛性模具；6、導(dǎo)流網(wǎng)；7-1、注膠咀；7-2、注膠管；8、真空袋膜；9、脫模布；10_1、溢膠咀；10-2、溢膠管；11、密封膠條；12、上面板；13、下面板；14、管間插層。

【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]實(shí)施例1制備中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料平板
一種本發(fā)明的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，如圖1所示，該夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括上面板12、下面板13和芯層，芯層位于上面板12和下面板13之間，芯層包括5根中空矩形管4，在芯層中，中空矩形管4以并列平行的方式進(jìn)行排布(間隔排布)，相鄰的中空矩形管4之間設(shè)有管間插層14。
[0028]本實(shí)施例中，中空矩形管4是由單向玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，管間插層14是由玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料構(gòu)成，上面板12和下面板13均是由玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料構(gòu)成。
[0029]本實(shí)施例中，中空矩形管4橫截面的外長(zhǎng)為50mm,外寬為46mm,管壁厚度為3mm,管間插層14的厚度為Imm,上面板12的厚度為3mm,下面板13的厚度為3mm。。
[0030]一種上述本實(shí)施例的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟: (I)準(zhǔn)備中空矩形管4 (即方管)
在拉擠設(shè)備上，采用截面尺寸為50mmX46mmX3mm (壁厚)的中空矩形管模具，拉擠成型出單向玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯樹(shù)脂中空矩形管。對(duì)成型后的中空矩形管4進(jìn)行表面打磨、清洗處理后，裁切成長(zhǎng)度為400mm的中空矩形管4備用。
[0031](2)準(zhǔn)備預(yù)成型體:
在500mmX500mm的剛性模具5 (即金屬平板模具)面上進(jìn)行打磨清理處理后，涂覆脫模劑，備用。將玻璃纖維多軸向織物(購(gòu)自重慶國(guó)際復(fù)合材料有限公司，也可以為玻璃纖維平紋織物)，厚度0.5mm剪裁成400mmX 260mm方塊共計(jì)12塊,400mmX 46mm長(zhǎng)條共計(jì)8塊，在105°C烘箱中烘干10h，備用。
[0032]在準(zhǔn)備好的剛性模具5上，依次鋪放6層400mmX 260mm玻璃纖維織物(即下面板增強(qiáng)材料2)后，在織物鋪層上平行鋪放前期準(zhǔn)備的5根拉擠中空矩形管4，相鄰中空矩形管4之間插入2塊400mm (長(zhǎng))X46mm (作為高)長(zhǎng)條玻璃纖維織物(即管間插層增強(qiáng)材料3，厚為1mm)，然后在中空矩形管4上繼續(xù)鋪放6層400mmX 260mm玻璃纖維織物(即上面板增強(qiáng)材料I)，得到預(yù)成型體。
[0033](3)組裝VMP成型系統(tǒng):在步驟(2)得到的預(yù)成型體上依次鋪放脫模布9和導(dǎo)流網(wǎng)6，并設(shè)置好注膠咀7-1和溢膠咀10-1 (即抽氣口)，然后在剛性模具5周邊距預(yù)成型體70mm處粘貼密封膠條11，在剛性模具5外圍包覆真空袋膜8形成一模腔，使預(yù)成型體、脫模布9、導(dǎo)流網(wǎng)6、注膠咀7-1、溢膠咀10-1均密封于模腔中，再將注膠咀7-1通過(guò)注膠管7-2連接至一注膠系統(tǒng)，將溢膠咀10-1通過(guò)溢膠管10-2連接至一抽真空系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)包括樹(shù)脂收集器(與溢膠管10-2相連)和真空泵(與樹(shù)脂收集器相連)，得到VMP成型系統(tǒng)。
[0034](4)真空注膠:檢查VMP成型系統(tǒng)的氣密性后，準(zhǔn)備樹(shù)脂體系并開(kāi)啟真空泵，將環(huán)氧樹(shù)脂LT-5078A (購(gòu)自會(huì)展電子材料(上海)有限公司)和相應(yīng)的固化劑LT-5078-2按100: 30的質(zhì)量比混合后，將注膠管7-2插入注膠系統(tǒng)的膠桶中，打開(kāi)注膠閥門(mén)，使膠液在真空壓力作用下導(dǎo)入密封模腔中，通過(guò)注膠管7-2、導(dǎo)流網(wǎng)6等迅速分流、浸滲預(yù)成型體(纖維床)。樹(shù)脂浸滲完成后，關(guān)閉注膠閥門(mén)。
[0035](5)共固化成型:維持系統(tǒng)真空，將模具系統(tǒng)(即剛性模具至真空袋膜、連同還未固化的復(fù)合材料的部分)送入烘箱，烘箱升溫至70°C，保溫4h，使密封在真空袋膜內(nèi)的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料固化。
[0036](6)后續(xù)處理:脫除真空袋膜8、脫模布9、導(dǎo)流網(wǎng)6、注膠咀7_1、注膠管7_2、溢膠咀10-1、溢膠管10-2等輔助材料，輕輕敲擊，使夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料從剛性模具(即金屬平板)上脫除，去除飛邊，得到中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料平板。
[0037]據(jù)測(cè)試，采用本實(shí)施例制備的中空矩形管夾芯復(fù)合材料試樣，可以承受163.7kN的側(cè)壓載荷不破壞，而采用同種工藝、相同面板材料和鋪層制備的泡沫夾芯復(fù)合材料試樣，僅能承受2.0kN的側(cè)壓載荷，前者承受的側(cè)壓載荷是后者的81倍。
[0038]實(shí)施例2制備碳纖維增強(qiáng)中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料車底架
一種本發(fā)明的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料(示意結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖1)，該夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括上面板12、下面板13和芯層，芯層位于上面板12和下面板13之間，芯層包括54根中空矩形管4，在芯層中，中空矩形管4以并列平行的方式間隔排布，相鄰的中空矩形管4之間設(shè)有管間插層14。
[0039]本實(shí)施例中，中空矩形管4是由單向碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，管間插層14是由玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料構(gòu)成，上面板12和下面板13均是由碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料構(gòu)成。
[0040]本實(shí)施例中，中空矩形管4橫截面的外長(zhǎng)為50mm,外寬為46mm,管壁厚度為3mm,管間插層14的厚度為1.7mm,上面板12的厚度為1.5mm,下面板13的厚度為3mm。
[0041]一種上述本實(shí)施例的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
(I)準(zhǔn)備中空矩形管4 (即方管)
采用拉擠工藝制備出單向碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料方管，方管截面尺寸為50mm X 46mm X 3mm(壁厚)。對(duì)成型后的方管進(jìn)行表面打磨、清洗處理后，按車底架長(zhǎng)度裁切、備用。
[0042](2)準(zhǔn)備預(yù)成型體:
在內(nèi)置電阻絲加熱系統(tǒng)的復(fù)合材料車底架模具(即剛性模具5)工作面上進(jìn)行打磨清理處理后，涂覆脫模劑，備用。根據(jù)車底架增強(qiáng)材料用量，將碳纖維多軸向織物(購(gòu)自江蘇恒神纖維材料有限公司)剪裁成15000mmX 2800mm方塊，玻璃纖維氈(購(gòu)自江蘇丹陽(yáng)中亞玻璃纖維有限公司)剪裁成15000mmX46mm長(zhǎng)條,在105°C烘箱中烘干1h,備用。
[0043]在準(zhǔn)備好的車底架模具上，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，依次鋪放10層15000mmX 2800mm碳纖維多軸向織物(即下面板增強(qiáng)材料2)后，在織物鋪層上平行鋪放前期準(zhǔn)備的54根中空矩形管4，相鄰中空矩形管4之間插入I塊15000mm (長(zhǎng))X46mm (作為高)的玻璃纖維氈(即管間插層增強(qiáng)材料3，厚為1.7mm)，然后在中空矩形管4上繼續(xù)鋪放5層15000mmX 2800mm多軸向碳纖維織物(即上面板增強(qiáng)材料I)，得到預(yù)成型體。
[0044](3)組裝VMP成型系統(tǒng):根據(jù)真空導(dǎo)入走膠工藝設(shè)計(jì)，在步驟(2)得到的預(yù)成型體上依次鋪放脫模布9和導(dǎo)流網(wǎng)6，并設(shè)置好注膠咀7-1和溢膠咀10-1 (即抽氣口)，在剛性模具5周邊距纖維床10mm處粘貼密封膠條11，然后在剛性模具5外圍包覆真空袋膜8形成一模腔，使預(yù)成型體、脫模布9、導(dǎo)流網(wǎng)6、注膠咀7-1、溢膠咀10-1均密封于模腔中，再將注膠咀7-1通過(guò)注膠管7-2連接至一注膠系統(tǒng)，將溢膠咀10-1通過(guò)溢膠管10-2連接至一抽真空系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)包括樹(shù)脂收集器(與溢膠管10-2相連)和真空泵(與樹(shù)脂收集器相連)，得到VMP成型系統(tǒng)。
[0045](4)真空注膠:檢查VMP成型系統(tǒng)的氣密性后，準(zhǔn)備樹(shù)脂體系并開(kāi)啟真空泵，將環(huán)氧樹(shù)脂EP0LAM2040及其固化劑2047按100: 40的體積比混合后，將注膠管7_2插入注膠系統(tǒng)的膠桶中，打開(kāi)注膠閥門(mén)，使膠液在真空壓力作用下導(dǎo)入密封模腔中，通過(guò)注膠管7-2、導(dǎo)流網(wǎng)6等迅速分流、浸滲纖維床中的增強(qiáng)織物后，關(guān)閉注膠閥門(mén)。
[0046](5)共固化成型:維持系統(tǒng)真空，并在真空袋膜上覆蓋保溫棉被，啟動(dòng)模具加熱裝置，使模具升溫至70°C，保溫6h，使密封在真空袋膜內(nèi)的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料固化。
[0047](6)后續(xù)處理:脫除真空袋膜8、脫模布9、導(dǎo)流網(wǎng)6、注膠咀7_1、注膠管7_2、溢膠咀10-1、溢膠管10-2等輔助材料，輕輕敲擊，使中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料車底架與復(fù)合材料模具分離，去除飛邊，得到中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料車底架產(chǎn)品。
[0048]經(jīng)測(cè)試，該中空矩形管夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料車底架重量?jī)H1050kg，比原鋁合金構(gòu)件重量減輕22.5%。載荷試驗(yàn)表明，復(fù)合材料車底架的應(yīng)力應(yīng)變水平都低于材料應(yīng)力許用值，并滿足車底架設(shè)計(jì)要求。
[0049]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料包括上面板、下面板和芯層，所述芯層位于上面板和下面板之間，所述芯層包括至少2根中空矩形管，所述中空矩形管以并列平行的方式排布于所述芯層中，相鄰的所述中空矩形管之間設(shè)有管間插層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述中空矩形管是由單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，所述單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維中的一種或多種，所述單向纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的樹(shù)脂基體包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述管間插層是由纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，所述纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的纖維增強(qiáng)材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維中的一種或多種，所述纖維增強(qiáng)材料的形式包括多軸向織物或氈，所述纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料中的樹(shù)脂基體包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述上面板和下面板均是由多軸向織物增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料構(gòu)成，所述多軸向織物包括玻璃纖維多軸向織物、碳纖維多軸向織物、芳綸纖維多軸向織物中的一種或多種，所述樹(shù)脂基體包括聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)月旨、酚醛樹(shù)脂中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述中空矩形管橫截面的外邊長(zhǎng)為5mm?150mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述中空矩形管的管壁厚度為Imm?10mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述管間插層的厚度為0.5mm?5.0mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項(xiàng)所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，其特征在于，所述上面板的厚度為0.2mm?20mm ;所述下面板的厚度為0.2mm?20mm。
9.一種如權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟: (1)準(zhǔn)備中空矩形管:采用拉擠成型工藝制備預(yù)設(shè)尺寸的中空矩形管； (2)準(zhǔn)備預(yù)成型體:在一剛性模具上依次鋪放夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料所需的下面板增強(qiáng)材料、中空矩形管、管間插層增強(qiáng)材料和上面板增強(qiáng)材料，得到預(yù)成型體； (3)組裝VMP成型系統(tǒng):在所述預(yù)成型體上依次鋪放脫模布和導(dǎo)流網(wǎng)，并設(shè)置好注膠咀和溢膠咀，然后在所述剛性模具外圍包覆真空袋膜形成一模腔，將所述預(yù)成型體、脫模布、導(dǎo)流網(wǎng)、注膠咀、溢膠咀均密封于模腔中，再將所述注膠咀、溢膠咀分別連接至VIMP工藝用注膠系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)，得到VIMP成型系統(tǒng)； (4)真空注膠:檢查所述VIMP成型系統(tǒng)的氣密性后，準(zhǔn)備樹(shù)脂體系，通過(guò)抽真空方式向VIMP成型系統(tǒng)的模腔中注入所述樹(shù)脂體系，直至樹(shù)脂充填完畢，停止注入； (5)共固化成型:按照預(yù)設(shè)的固化制度進(jìn)行共固化成型； (6)后續(xù)處理:共固化成型后，先將所述真空袋膜、導(dǎo)流網(wǎng)、脫模布和剛性模具全部卸除，對(duì)成型后的固化體進(jìn)行后處理，得到夾芯結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述共固化成型時(shí)的固化制度為:在20°C?220°C下保溫固化Ih?24h。
【文檔編號(hào)】B29C70/36GK104401011SQ201410596432
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】曾竟成, 劉鈞, 肖加余, 彭超義 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)