板材、含有板材的多層復(fù)合板材及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種板材、含有板材的多層復(fù)合板材及其制備方法，板材為由上而下按照鋁合金層、由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成的預(yù)浸料層、鋁合金層熱壓成型而成的多層復(fù)合板；多層復(fù)合板材包括面板、芯層和底板，芯層連接于面板和底板之間；面板和底板均采用所述的板材；芯層為由玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料制作而成。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，比現(xiàn)有鋁合金蜂窩材料的重量減輕6％?30％；采用多層結(jié)構(gòu)，存在層界面，能夠逐漸減弱載荷，增加聲阻抗比，提高抗沖擊和耐疲勞性能，以及提高隔音性能。
【專利說明】
板材、含有板材的多層復(fù)合板材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的板材，具體地說，涉及一種板材、含有板材的多層復(fù)合板材及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著軌道交通技術(shù)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，由于具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、易成型以及集結(jié)構(gòu)功能一體化等特點(diǎn)，新型高分子材料，尤其是高性能復(fù)合材料越來越多的應(yīng)用于現(xiàn)代軌道交通領(lǐng)域。目前高性能復(fù)合材料已成為軌道交通領(lǐng)域材料研究的熱點(diǎn)，因此，研發(fā)輕質(zhì)高強(qiáng)的先進(jìn)復(fù)合材料代替現(xiàn)有材料，對與實(shí)現(xiàn)車輛的輕量化具有十分重要的意義。
[0003]蜂窩夾芯板作為重要的輕量化材料，具有比強(qiáng)度高、重量輕、剛性大、穩(wěn)定性好、隔音隔熱等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑領(lǐng)域以及軌道交通領(lǐng)域。夾芯板由上下面板及中間芯材組成，通過膠粘劑將上下面板與芯材膠接成為整體剛性結(jié)構(gòu)，中間芯材呈蜂窩狀，類似于工字梁的腹板，可以承受面板傳遞的載荷和橫向剪切力。芯材種類主要包括Nomex蜂窩、鋁蜂窩及玻璃布蜂窩，其中國內(nèi)鋁蜂窩應(yīng)用最廣泛，國內(nèi)軌道列車內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，地板、墻板、頂板等結(jié)構(gòu)大部分是應(yīng)用鋁蜂窩板，其結(jié)構(gòu)一般采用上層鋁合金面板①、中層鋁蜂窩②、下層鋁合金面板③三層結(jié)構(gòu)，參見圖1。
[0004]鋁蜂窩板材在使用過程中依然存在一些問題:(I)承受局部集中載荷的性能、抗沖擊以及耐疲勞性能差。為了降低重量，鋁蜂窩應(yīng)用時(shí)，均采用單夾層結(jié)構(gòu)。當(dāng)承受均勻載荷時(shí)，鋁蜂窩板可以提供很好的承載力，充分發(fā)揮蒙皮和蜂窩芯各自的優(yōu)點(diǎn)。但若遇到較大的局部集中載荷或沖擊載荷時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生面板的破壞甚至下陷。為了解決這個(gè)問題，公開號為CN102080439A的中國專利發(fā)明申請公開了一種復(fù)合蜂窩夾層結(jié)構(gòu)地板，包括上蒙皮、蜂窩夾層和下蒙皮，蜂窩夾層由上蜂窩芯和下蜂窩芯構(gòu)成，在上蜂窩芯和下蜂窩芯之間裝中蒙皮，上蒙皮裝在上蜂窩芯的上面，下蒙皮裝在下蜂窩芯的下面。該發(fā)明專利申請根據(jù)集中荷載或沖擊荷載的傳遞從上蒙皮向下蒙皮沿高度進(jìn)行載荷分散的特性，提高材料的抗集中載荷和沖擊載荷性能。(2)軌道車輛輕量化的發(fā)展趨勢要求鋁蜂窩板材的密度需要進(jìn)一步降低。(3)鋁蜂窩板材特殊的中空結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致垂直方向的隔音隔熱效果遠(yuǎn)低于水平方向。(4)當(dāng)鋁蜂窩板材受到水平方向的剪切力時(shí)，容易造成面板和芯材的剝離或者嚴(yán)重變形。
[0005]因此，研發(fā)一種新型板材，使其具有輕質(zhì)化，能夠抗沖擊、耐疲勞，在垂直方向隔音隔熱、在水平方向抗剪切變形，并將其應(yīng)用于軌道交通車輛，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對鋁蜂窩板材存在的上述問題，提供了一種重量輕、抗沖擊、耐疲勞的板材、含有板材的多層復(fù)合板材及其制備方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種板材，所述板材為由上而下按照鋁合金層、由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成的預(yù)浸料層、鋁合金層熱壓成型而成的多層復(fù)合板。板材在承受集中載荷和沖擊載荷時(shí)，載荷依次經(jīng)過鋁合金、預(yù)浸料層、鋁合金，多級傳遞后逐漸減弱，層界面對于應(yīng)力也起到一定的分散作用，避免了傳統(tǒng)鋁合金板材遭到破壞或下陷的情況發(fā)生，從而提高板材的抗沖擊性和耐疲勞性。由于板材中存在層界面，當(dāng)聲音通過板材傳遞時(shí)，連續(xù)層界面會(huì)對噪聲進(jìn)行多重反射，從而增加層間的聲阻抗比，提高了板材的隔音性能。同時(shí)由于預(yù)浸料層采用玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成，本發(fā)明板材比相同規(guī)格的鋁合金板材重量輕。
[0008]作為優(yōu)選，在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的板材中，預(yù)浸料層中環(huán)氧樹脂的含量為30wt %-40wt %，有利于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬。
[0009]作為優(yōu)選，在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的板材中，所述玻璃纖維采用單絲強(qiáng)度為4500-5000MPa的高強(qiáng)度玻璃纖維，進(jìn)一步增強(qiáng)了板材對于應(yīng)力的承受能力。
[0010]作為優(yōu)選，在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的板材中，板材的厚度為0.8-1.3mm，在保證板材承受能力的情況下，保持板材的輕質(zhì)化。
[0011 ]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種板材的制備方法，其制備步驟為:
[0012](I)鋁合金表面進(jìn)行陽極化處理，使鋁合金表面生成均勻的氧化膜，24小時(shí)內(nèi)在鋁合金表面涂覆丁二烯底膠；
[0013](2)對預(yù)浸料和經(jīng)步驟(I)處理后的鋁合金進(jìn)行烘干處理，去除溶劑；
[0014](3)按照鋁合金、預(yù)浸料、鋁合金的順序鋪設(shè)板材；
[0015](4)將板材放在真空熱壓罐中，抽真空，真空度彡0.09MPa;
[0016](5)加載真空熱壓罐中的上下壓差為1.6±0.2MPa，溫度升至160°C，保溫保壓至預(yù)浸料完全固化；
[0017](6)預(yù)浸料固化結(jié)束后真空熱壓罐中的溫度降至室溫，即可獲得板材。
[0018]通過上述板材的制備方法制備的板材與傳統(tǒng)方法制備的板材相比，板材中相鄰兩層之間的粘接質(zhì)量好，固化過程中無氣泡產(chǎn)生。
[0019]本發(fā)明板材可以很好的兼容金屬材料和高分子材料的優(yōu)勢，具有比鋁合金更加優(yōu)異的抗沖擊、耐疲勞性能，同時(shí)可減重。如果將其應(yīng)用于夾芯板的面板材料，可以很好的提高夾芯板的抗沖擊耐疲勞性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)板材的輕量化。
[0020]現(xiàn)有的鋁蜂窩板材的芯材通常是正六邊形的中空鋁蜂窩，其與面板和底板的粘接面積非常小，只有面板的0.4%左右，使得鋁蜂窩板材抗剝離強(qiáng)度受到很大的影響。當(dāng)膠黏劑性能稍有下降或者鋁蜂窩板材受潮的時(shí)候，容易出現(xiàn)面板和芯材的脫離或剝離；同時(shí)當(dāng)板材受到較大的平行于板材的剪切力時(shí)，也會(huì)發(fā)生芯材與面板的剝離。如果能夠研發(fā)出一種強(qiáng)度高、韌性好的輕質(zhì)夾芯材替代鋁合金芯材，也可以進(jìn)一步降低蜂窩板材的重量，從而替代現(xiàn)有蜂窩板材實(shí)現(xiàn)車輛的輕量化。
[0021]三聚氰胺泡沫是一種極輕質(zhì)材料，具有充分的開孔三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，其密度為8-30kg/m3，開孔率高達(dá)99%以上，經(jīng)檢測其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.0315W/(m.k)，三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使空氣的對流傳熱得到有效的阻滯，提高了多層復(fù)合板材的隔熱性能，同時(shí)由于三維網(wǎng)絡(luò)的長徑比在10-20之間，使聲波能方便有效地進(jìn)入三聚氰胺泡沫深層并轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)能，從而被消耗和吸收掉。
[0022]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種多層復(fù)合板材，包括面板、芯層和底板，芯層連接于面板和底板之間；面板和底板均采用上面所述的板材;芯層為玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料。本發(fā)明多層復(fù)合板材芯層選用玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫，一方面通過調(diào)節(jié)玻璃纖維在三聚氰胺泡沫中的含量能夠制備不同強(qiáng)度和密度的芯材，從而滿足不同車型或車輛部位的使用要求，另一方面能夠與面板和底板貼合性更好，芯層與面板和底板的貼合程度在99%以上，避免了板材的脫落和翹曲。面板和底板采用上面所述板材，使本發(fā)明多層復(fù)合板材具有多層界面，且在承受集中載荷和沖擊載荷時(shí)，載荷經(jīng)過面板、芯層、底板多級傳遞，比上面所述板材的傳遞層級更多，載荷逐漸減弱的效果更加明顯，層界面對于應(yīng)力的分散作用更強(qiáng)，多層復(fù)合板材的抗沖擊和耐疲勞性能進(jìn)一步得到提高。與現(xiàn)有鋁蜂窩板材相比，重量可減輕6 % -30 %。
[0023]作為優(yōu)選，在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的多層復(fù)合板材中，玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料中玻璃纖維的含量為10wt%-15wt%，便于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維進(jìn)行浸漬，提高環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬性。
[0024]作為優(yōu)選，在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的多層復(fù)合板材中，面板和底板的厚度均為0.8-1.3mm ο
[0025]作為優(yōu)選，在根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例所述的多層復(fù)合板材中，芯層的厚度為15-18mm0
[0026]根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種多層復(fù)合板材的制備方法，其步驟為:
[0027](I)采用上面所述板材的制備方法制作面板和底板；
[0028](2)按照面板、芯層、底板的順序通過膠粘劑將面板、芯層和底板粘結(jié)在一起，形成多層復(fù)合板材。
[0029]本發(fā)明的有益效果為:
[0030](I)本發(fā)明板材結(jié)構(gòu)簡單，采用多層結(jié)構(gòu)，存在層界面，能夠逐漸減弱載荷，增加聲阻抗比，提尚抗沖擊和耐疲勞性能，以及提尚隔首性能;設(shè)有由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成的預(yù)浸料層，與現(xiàn)有鋁合金板材相比，減輕了重量。
[0031](2)本發(fā)明板材的制備方法步驟簡單，采用真空熱壓成型，板材各層之間的粘結(jié)質(zhì)量好，固化過程中無氣泡產(chǎn)生，保證了板材質(zhì)量。
[0032](3)本發(fā)明多層復(fù)合板材結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，比現(xiàn)有鋁蜂窩板材的重量減輕6%-30%;采用多層結(jié)構(gòu)，存在層界面，能夠逐漸減弱載荷，增加聲阻抗比，提高抗沖擊和耐疲勞性能，以及提高隔音性能;芯層采用玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫，能夠使空氣的對流傳熱得到有效的阻滯，提高了多層復(fù)合板材的隔熱性能，同時(shí)能夠使聲波能方便有效地進(jìn)入三聚氰胺泡沫深層并轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)能，從而被消耗和吸收掉，進(jìn)一步提高了多層復(fù)合板材的隔首性能。
[0033](4)本發(fā)明多層復(fù)合板材的制造方法步驟簡單，面板和底板與芯層的粘接質(zhì)量好，面板和底板固化過程中無氣泡產(chǎn)生，芯層與面板和底板之間貼合程度在99%以上，避免了面板或底板的脫落和翹曲。
【附圖說明】
[0034]圖1為現(xiàn)有招蜂窩板的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0035]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例板材的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3為本發(fā)明具體實(shí)施板材的隔音效果示意圖。
[0037]圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例多層復(fù)合板材的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖中，①、鋁合金面板、②鋁蜂窩、③、鋁合金面板，1、鋁合金層，2、預(yù)浸料層，3、鋁合金層，4、面板，5、芯層，6、底板。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】:
[0040]具體實(shí)施例一:參見圖2，一種板材，所述板材為由上而下按照鋁合金層1、由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成的預(yù)浸料層2、鋁合金層3熱壓成型而成的多層復(fù)合板。
[0041]本實(shí)施例中，預(yù)浸料層中環(huán)氧樹脂的含量為30wt%，有利于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬。
[0042]本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步增強(qiáng)了板材對于應(yīng)力的承受能力，所述玻璃纖維采用單絲強(qiáng)度為4500MPa的高強(qiáng)度玻璃纖維。
[0043]本實(shí)施例中，板材的厚度為0.8mm，在保證板材承受能力的情況下，保持板材的輕質(zhì)化，其中，鋁合金層采用2024-T3鋁合金板，大小為500mm X 500mm X0.3mm,預(yù)浸料層的大小為500mm X 500mm X 0.2mm。
[0044]板材在承受集中載荷和沖擊載荷時(shí)，載荷依次經(jīng)過鋁合金、預(yù)浸料層、鋁合金，多級傳遞后逐漸減弱，層界面對于應(yīng)力也起到一定的分散作用，避免了傳統(tǒng)鋁合金板材遭到破壞或下陷的情況發(fā)生，從而提高板材的抗沖擊性和耐疲勞性。
[0045]參見圖3，由于板材中存在層界面，當(dāng)聲音通過板材傳遞時(shí)，連續(xù)層界面會(huì)對噪聲進(jìn)行多重反射，從而增加層間的聲阻抗比，提高了板材的隔音性能。
[0046]本實(shí)施例中，板材的制備方法步驟如下:
[0047](I)鋁合金表面進(jìn)行絡(luò)酸陽極化處理，使鋁合金表面生成均勻的氧化膜，24小時(shí)內(nèi)在鋁合金表面涂覆丁二烯底膠；
[0048](2)對預(yù)浸料和經(jīng)步驟(I)處理后的鋁合金進(jìn)行烘干處理，去除溶劑；
[0049](3)按照鋁合金、預(yù)浸料、鋁合金的順序鋪設(shè)板材；
[0050](4)將板材放在真空熱壓罐中，抽真空，真空度為0.09MPa;
[0051](5)加載真空熱壓罐中的上壓為2.2MPa，下壓為0.6MPa，溫度升至160°C，保溫保壓至預(yù)浸料完全固化；
[0052](6)預(yù)浸料固化結(jié)束后真空熱壓罐中的溫度降至室溫，即可獲得板材。
[0053]具體實(shí)施例二:參見圖2，一種板材，所述板材為由上而下按照鋁合金層1、由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成的預(yù)浸料層2、鋁合金層3熱壓成型而成的多層復(fù)合板。
[0054]本實(shí)施例中，預(yù)浸料層中環(huán)氧樹脂的含量為40wt%，有利于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬。
[0055]本實(shí)施例中，為了進(jìn)一步增強(qiáng)板材對于應(yīng)力的承受能力，所述玻璃纖維采用單絲強(qiáng)度為5000MPa的高強(qiáng)度玻璃纖維。
[0056]本實(shí)施例中，板材的厚度為1.3mm，在保證板材承受能力的情況下，保持板材的輕質(zhì)化，其中，鋁合金層采用2024-T3鋁合金板，大小為500mm X 500mm X0.5mm,預(yù)浸料層的大小為500mm X 500mm X 0.3mm。
[0057]板材在承受集中載荷和沖擊載荷時(shí)，載荷依次經(jīng)過鋁合金、預(yù)浸料層、鋁合金，多級傳遞后逐漸減弱，層界面對于應(yīng)力也起到一定的分散作用，避免了傳統(tǒng)鋁合金板材遭到破壞或下陷的情況發(fā)生，從而提高板材的抗沖擊性和耐疲勞性。
[0058]參見圖3，由于板材中存在層界面，當(dāng)聲音通過板材傳遞時(shí)，連續(xù)層界面會(huì)對噪聲進(jìn)行多重反射，從而增加層間的聲阻抗比，提高了板材的隔音性能。
[0059]本實(shí)施例中，板材的制備方法步驟如下:
[0060](I)鋁合金表面進(jìn)行絡(luò)酸陽極化處理，使鋁合金表面生成均勻的氧化膜，24小時(shí)內(nèi)在鋁合金表面涂覆丁二烯底膠；
[0061](2)對預(yù)浸料和經(jīng)步驟(I)處理后的鋁合金進(jìn)行烘干處理，去除溶劑；
[0062](3)按照鋁合金、預(yù)浸料、鋁合金的順序鋪設(shè)板材；
[0063](4)將板材放在真空熱壓罐中，抽真空，真空度為0.09MPa;
[0064](5)加載真空熱壓罐中的上壓為2.4MPa，下壓為0.810^，溫度升至160°(:，保溫保壓至預(yù)浸料完全固化；
[0065](6)預(yù)浸料固化結(jié)束后真空熱壓罐中的溫度降至室溫，即可獲得板材。
[0066]具體實(shí)施例三:與具體實(shí)施一不同的是，在本實(shí)施例中，預(yù)浸料層中環(huán)氧樹脂的含量為35wt%，有利于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬。為了進(jìn)一步增強(qiáng)了板材對于應(yīng)力的承受能力，所述玻璃纖維采用單絲強(qiáng)度為4800MPa的高強(qiáng)度玻璃纖維。板材的厚度為1.0mm，在保證板材承受能力的情況下，保持板材的輕質(zhì)化。
[0067]本實(shí)施例中，板材的制備方法步驟如下:
[0068](I)鋁合金表面進(jìn)行絡(luò)酸陽極化處理，使鋁合金表面生成均勻的氧化膜，24小時(shí)內(nèi)在鋁合金表面涂覆丁二烯底膠；
[0069](2)對預(yù)浸料和經(jīng)步驟(I)處理后的鋁合金進(jìn)行烘干處理，去除溶劑；
[0070](3)按照鋁合金、預(yù)浸料、鋁合金的順序鋪設(shè)板材；
[0071 ] (4)將板材放在真空熱壓罐中，抽真空，真空度為0.1OMPa;
[0072](5)加載真空熱壓罐中的上壓為2.010^，下壓為0.410^，溫度升至160°(:，保溫保壓至預(yù)浸料完全固化；
[0073](6)預(yù)浸料固化結(jié)束后真空熱壓罐中的溫度降至室溫，即可獲得板材。
[0074]具體實(shí)施例四:與具體實(shí)施例一不同的是，在本實(shí)施例中，預(yù)浸料層中環(huán)氧樹脂的含量為32wt%，有利于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬。為了進(jìn)一步增強(qiáng)了板材對于應(yīng)力的承受能力，所述玻璃纖維采用單絲強(qiáng)度為4600MPa的高強(qiáng)度玻璃纖維。板材的厚度為1.2mm，在保證板材承受能力的情況下，保持板材的輕質(zhì)化。
[0075]本實(shí)施例上述板材的制備方法步驟如下:
[0076](I)鋁合金表面進(jìn)行絡(luò)酸陽極化處理，使鋁合金表面生成均勻的氧化膜，24小時(shí)內(nèi)在鋁合金表面涂覆丁二烯底膠；
[0077](2)對預(yù)浸料和經(jīng)步驟(I)處理后的鋁合金進(jìn)行烘干處理，去除溶劑；
[0078](3)按照鋁合金、預(yù)浸料、鋁合金的順序鋪設(shè)板材；
[0079](4)將板材放在真空熱壓罐中，抽真空，真空度為0.9MPa;
[0080](5)加載真空熱壓罐中的上壓為2.6MPa，下壓為0.9MPa，溫度升至160°C，保溫保壓至預(yù)浸料完全固化；
[0081](6)預(yù)浸料固化結(jié)束后真空熱壓罐中的溫度降至室溫，即可獲得板材。
[0082]具體實(shí)施例五:參見圖4，一種多層復(fù)合板材，包括面板4、芯層5和底板6，芯層5連接于面板4和底板6之間；面板4和底板6均采用具體實(shí)施例一中的板材;芯層由玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料制作而成。
[0083]在本實(shí)施例中，玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料中玻璃纖維的含量為10wt%，便于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維進(jìn)行浸漬，提高環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬性。
[0084]在本實(shí)施例中，芯層的厚度為18mm。
[0085]本實(shí)施例中，多層復(fù)合板材的制備方法為:
[0086](I)制備面板和底板，由于面板和底板均采用實(shí)施例一中的板材，其制備方法同具體實(shí)施例一中板材的制備方法；
[0087](2)按照面板、芯層、底板的順序通過膠粘劑將面板、芯層和底板粘結(jié)在一起，形成多層復(fù)合板材。
[0088]本實(shí)施例上述方法中的膠粘劑采用改型酚醛樹脂膠，屬于航空級膠粘劑，具有比普通膠黏劑更強(qiáng)的膠結(jié)強(qiáng)度，耐熱、耐老化性能更優(yōu)。
[0089]本實(shí)施例中的多層復(fù)合材料密度為198kg/m3，與現(xiàn)有鋁蜂窩板材的密度在400kg/m3相比，其材料的重量顯著減小，實(shí)現(xiàn)了材料的輕量化。
[0090]在同樣地實(shí)驗(yàn)條件下，對本發(fā)明實(shí)施例中的多層復(fù)合板材和現(xiàn)有鋁蜂窩板材進(jìn)行抗沖擊實(shí)驗(yàn)對比，對比實(shí)驗(yàn)過程如下:
[0091]采用54J的沖擊能對本實(shí)施例中的多層復(fù)合板材進(jìn)行沖擊，當(dāng)循環(huán)次數(shù)在32000次時(shí)，開始出現(xiàn)裂紋，層板內(nèi)部出現(xiàn)分層，有助于吸收沖技能;循環(huán)次數(shù)在51000時(shí)板材失效。采用54J的沖擊能對現(xiàn)有鋁蜂窩板材進(jìn)行沖擊，沖擊過程中不會(huì)出現(xiàn)明顯裂紋，在沖擊次數(shù)在30000左右時(shí)瞬間失效。
[0092]由上述沖擊試驗(yàn)可知，本發(fā)明多層復(fù)合板材的抗沖擊性能比傳統(tǒng)鋁蜂窩板材顯著提尚O
[0093]在同樣地實(shí)驗(yàn)條件下，對本發(fā)明實(shí)施例中的多層復(fù)合板材和現(xiàn)有鋁蜂窩板材進(jìn)行耐疲勞實(shí)驗(yàn)對比，對比實(shí)驗(yàn)過程如下:
[0094]根據(jù)ASTME647-08的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行多層復(fù)合板材和現(xiàn)有鋁蜂窩板材裂紋增長速率對比試驗(yàn)。鋁蜂窩板材裂紋產(chǎn)生后其增長速率幾乎呈線性增加，裂紋迅速增長，疲勞性能較差。而多層復(fù)合板材裂紋增長速率明顯慢于傳統(tǒng)鋁蜂窩板材，只有鋁蜂窩板材的十分之一左右。在經(jīng)歷20000次高應(yīng)力條件下疲勞循環(huán)后，鋁蜂窩板材的殘余強(qiáng)度約為45MPa，而本實(shí)施例中多層復(fù)合板材的殘余強(qiáng)度約為195MPa，明顯高于鋁蜂窩板材。
[0095]由上述疲勞試驗(yàn)可知，本發(fā)明多層復(fù)合板材的疲勞性能比傳統(tǒng)鋁蜂窩板材顯著提尚O
[0096]具體實(shí)施例六:參見圖4，一種多層復(fù)合板材，包括面板4、芯層5和底板6，芯層5連接于面板4和底板6之間；面板4和底板6均采用具體實(shí)施例二中的板材;芯層為由玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料制作而成。
[0097]在本實(shí)施例中，玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料中玻璃纖維的含量為10wt%，便于環(huán)氧樹脂對玻璃纖維進(jìn)行浸漬，提高環(huán)氧樹脂對玻璃纖維的浸漬性。
[0098]在本實(shí)施例中，芯層的厚度為18mm。
[0099]本實(shí)施例中，多層復(fù)合板材的制備方法為:
[0100](I)制備面板和底板，由于面板和底板均采用實(shí)施例二中的板材，其制備方法同具體實(shí)施例二中板材的制備方法；
[0101](2)按照面板、芯層、底板的順序通過膠粘劑將面板、芯層和底板粘結(jié)在一起，形成多層復(fù)合板材。
[0102]本實(shí)施例上述方法中的膠粘劑采用改型酚醛樹脂膠，屬于航空級膠粘劑，具有比普通膠黏劑更強(qiáng)的膠結(jié)強(qiáng)度，耐熱、耐老化性能更優(yōu)。
[0103]本實(shí)施例中的多層復(fù)合材料密度為254kg/m3，與現(xiàn)有鋁蜂窩板材的密度在400kg/m3相比，其材料的重量顯著減小，實(shí)現(xiàn)了材料的輕量化。
[0104]在同樣地實(shí)驗(yàn)條件下，對本發(fā)明實(shí)施例中的多層復(fù)合板材和現(xiàn)有鋁蜂窩板材進(jìn)行抗沖擊實(shí)驗(yàn)對比，對比實(shí)驗(yàn)過程如下:
[0105]采用54J的沖擊能對本實(shí)施例中的多層復(fù)合板材進(jìn)行沖擊，當(dāng)循環(huán)次數(shù)在35000次時(shí)，開始出現(xiàn)裂紋，層板內(nèi)部出現(xiàn)分層，有助于吸收沖技能;循環(huán)次數(shù)在60000時(shí)板材失效。采用54J的沖擊能對現(xiàn)有鋁蜂窩板材進(jìn)行沖擊，沖擊過程中不會(huì)出現(xiàn)明顯裂紋，在沖擊次數(shù)在30000左右時(shí)瞬間失效。
[0106]由上述沖擊試驗(yàn)可知，本發(fā)明多層復(fù)合板材的抗沖擊性能比傳統(tǒng)鋁蜂窩板材顯著提尚O
[0107]在同樣地實(shí)驗(yàn)條件下，對本發(fā)明實(shí)施例中的多層復(fù)合板材和現(xiàn)有鋁蜂窩板材進(jìn)行耐疲勞實(shí)驗(yàn)對比，對比實(shí)驗(yàn)過程如下:
[0108]根據(jù)ASTME647-08的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行多層復(fù)合板材和現(xiàn)有鋁蜂窩板材裂紋增長速率對比試驗(yàn)。鋁蜂窩板材裂紋產(chǎn)生后其增長速率幾乎呈線性增加，裂紋迅速增長，疲勞性能較差。而多層復(fù)合板材裂紋增長速率明顯慢于傳統(tǒng)鋁蜂窩板材，只有鋁蜂窩板材的十分之一左右。在經(jīng)歷20000次高應(yīng)力條件下疲勞循環(huán)后，鋁蜂窩板材的殘余強(qiáng)度約為52MPa，而本實(shí)施例中多層復(fù)合板材的殘余強(qiáng)度約210MPa，明顯高于鋁蜂窩板材。
[0109]由上述疲勞試驗(yàn)可知，本發(fā)明多層復(fù)合板材的疲勞性能比傳統(tǒng)鋁蜂窩板材顯著提尚O
[0110]上述實(shí)施例用來解釋本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種板材，其特征在于:所述板材為由上而下按照鋁合金層、由玻璃纖維和環(huán)氧樹脂混合制作而成的預(yù)浸料層、鋁合金層熱壓成型而成的多層復(fù)合板。2.如權(quán)利要求1所述的板材，其特征在于:預(yù)浸料層中環(huán)氧樹脂的含量為30wt%-40wt% ο3.如權(quán)利要求1所述的板材，其特征在于:所述玻璃纖維采用單絲強(qiáng)度為4500-5000MPa的高強(qiáng)度玻璃纖維。4.如權(quán)利要求1所述的板材，其特征在于:板材的厚度為0.8-1.3mm。5.一種板材的制備方法，其特征在于:其步驟為: (1)鋁合金表面進(jìn)行陽極化處理，使鋁合金表面生成均勻的氧化膜，24小時(shí)內(nèi)在鋁合金表面涂覆丁二烯底膠； (2)對預(yù)浸料和經(jīng)步驟(I)處理后的鋁合金進(jìn)行烘干處理，去除溶劑； (3)按照鋁合金、預(yù)浸料、鋁合金的順序鋪設(shè)板材； (4)將板材放在真空熱壓罐中，抽真空，真空度彡0.09MPa; (5)加載真空熱壓罐中的上下壓差為1.6±0.2MPa，溫度升至160°C，保溫保壓至預(yù)浸料完全固化； (6)預(yù)浸料固化結(jié)束后真空熱壓罐中的溫度降至室溫，即可獲得板材。6.一種多層復(fù)合板材，其特征在于:包括面板、芯層和底板，芯層連接于面板和底板之間;面板和底板均采用權(quán)利要求1所述的板材;芯層為由玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料制作而成。7.如權(quán)利要求6所述的多層復(fù)合板材，其特征在于:玻璃纖維增強(qiáng)三聚氰胺泡沫材料中玻璃纖維的含量為10wt%-15wt%。8.如權(quán)利要求6所述的多層復(fù)合板材，其特征在于:面板和底板的厚度均為0.8-1.3mm。9.如權(quán)利要求6所述的多層復(fù)合板材，其特征在于:芯層的厚度為15-18mm。10.一種多層復(fù)合板材的制備方法，其特征在于:其步驟為: (1)采用權(quán)利要求5所述板材的制備方法制作面板和底板； (2)按照面板、芯層、底板的順序通過膠粘劑將面板、芯層和底板粘結(jié)在一起，形成多層復(fù)合板材。
【文檔編號】B32B17/04GK106042524SQ201610415808
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月14日
【發(fā)明人】王黎明, 郭濟(jì)偉, 程文露, 鄭暉, 陳照峰
【申請人】中車青島四方車輛研究所有限公司