[发明专利]三维正交机织物增强热固性树脂蜂窝夹层复合材料及制备

说明书

技术领域

本发明属于夹层复合材料及其制备领域，特别涉及一种三维正交机织物增强热固性树脂蜂窝夹层复合材料及制备。

背景技术

夹层复合材料在力学方面具有轻质、高比强度和高比模量等优点，可以耐疲劳、抗震动，并能有效吸收冲击载荷，在吸音隔热方面也具有独特的性能优势，所以已被广泛应用于航空航天、船舶、交通运输各方面。

其中，纤维增强热固性树脂复合蜂窝结构夹层复合材料已被很多国际知名的飞机和汽车制造公司作为内部轻质板，但是其夹层复合材料的表层和底层多采用无向纤维网或者普通二维织物作为增强体。根据研究成果可以了解到，散纤增强复合材料由于纤维体积含量受限所以力学特性不高；二维织物及其铺层增强复合材料存在易分层，损伤容限低等缺点。所以在实际使用中，这两类纤维增强的夹心复合材料力学性能有时不能满足较高标准应用要求，尤其在冲击载荷下材料刚度不高，并且易出现分层破坏。

目前，中国专利101613899A(公开日2009年12月30日)以及102152525A(公开日2011年8月17日)都描述了一种三维正交机织泡沫夹层复合材料的制备方法，采用在织造中将块状泡沫织入三维正交织物中，采用三维正交机织物来增强夹层复合材料，采用这样的制备方法虽然可以将芯层材料织入织物，但是由于结构限制，其中芯层材料的尺寸严重受限，而且在织物经向芯层材料是单块独立的，整体性也不好。论文《蜂窝夹层复合材料成型用压力垫的研制》(请给出该论文的出处)(赵景丽，李河清，赵鹏飞，蜂窝夹层复合材料成型用压力垫的研制.特种橡胶制品，2006(03)：p.36-39).采用丙烯酸酯橡胶与蜂窝材料制备夹层复合材料，采用橡胶作为夹层材料的表面材料，而不是纤维增强材料。科研成果《法宇航A330/340复合材料空气导管研制》(请给出其的出处)[2](田卫，法宇航A330/340复合材料空气导管研制).采用碳纤维以及玻璃纤维增强环氧树脂作为夹层复合材料的表面和底面，芯层采用蜂窝材料，本研究采用散纤维高性能纤维增强树脂或者高分子聚合物作为蜂窝结构复合材料的上下表面。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种三维正交机织物增强热固性树脂蜂窝夹层复合材料及制备方法，该夹层复合材料轻质高强、隔音、耐热的新型材料，在航空航天和交通运输等领域有广泛的应用前景，该方法操作简单，可规模化生产。

本发明的一种三维正交机织物增强热固性树脂蜂窝夹层复合材料，该夹层复合材料包括表层、芯层和底层，所述的表层和底层采用三维正交机织物增强热固性树脂复合材料，芯层采用蜂窝材料，属于轻质复合材料。

所述的三维正交机织物所用纤维种类为天然纤维、人造纤维或合成纤维，所用纱线细度范围是：10tex-3300tex。

所述的三维正交机织物的厚度范围为0.2mm-50mm(根据所用纱线细度和织物结构的不同)，织物中捆扎纱的织物组织结构为平纹、斜纹、缎纹或复杂组织。

所述的热固性树脂为不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、聚丁二烯树脂或有机硅树脂。

所述的蜂窝材料为纸、金属、塑料、橡胶或芳纶，所述蜂窝材料的厚度范围为5mm-250mm。

本发明的一种三维正交机织物增强热固性树脂蜂窝夹层复合材料的制备方法，包括：

首先将热固性树脂涂覆在三维正交机织物上，得到涂覆有树脂的织物，然后将上述涂覆有树脂的织物铺在蜂窝芯层的表层和底层，进行热压成型，热压后冷却即得。

所述的涂覆为采用手涂或者真空辅助树脂传递成型的方法。

所述的热压成型中压力范围为1MPa-5Mpa，温度为所用热固性树脂的固化温度，时间也按照树脂的固化条件来调节。

本发明的轻质高强的材料采用力学性能优异的三维正交机织物作为夹层材料的表层和底层，可有效地提高材料承受弯曲、冲击载荷的性能，并能有效利用纤维强度，降低织物面密度。芯层采用仿生蜂窝结构，可以极大地减轻材料重量，并且提高材料的刚性和力学性能。

本发明所涉及的三维正交机织物增强热固性树脂蜂窝夹层复合材料具有的优点如下：

1.采用三维正交机织物作为夹层复合材料的表层和底层可以明显提高复合材料的力学性能。织物中经纱和纬纱在平面内呈交织或排列织物刚度高，而贯穿于织物厚度方向上的Z纱赋予材料稳定性。由于厚度方向上增强纱的存在，织物厚度的大小可不受限制，不仅增加了材料的层间剪切强度，还减少了二维织物及其铺层增强聚丙烯复合材料明显存在易分层，损伤容限低等缺点和分层现象。