[发明专利]一种超薄金属片材夹层结构体及其制备方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种超薄金属片材夹层结构体及其制备方法。

背景技术

近年来，重量轻、壁薄且刚性高的构件被广泛应用于计算机、通讯行业、家电行业以及汽车部件、建筑物部件、面板部件中。作为可确保力学特性且提高轻质性的构件，已知有在轻质的芯材的表皮上配置被连续的强化纤维组强化的纤维强化树脂（FRP）形成的夹层结构体，为了谋求结构体的轻质化，选择了更加轻质的芯材，轻木芯、蜂窝芯或聚氨酯泡沫芯等作为芯材被频繁地使用。但是，现有已知的轻木芯、蜂窝芯或聚氨酯泡沫芯等，难于制备成厚度较薄的芯材，即使能够得到薄芯材，也存在预成型化时被破坏、或不能耐受成型时的变形等问题，在薄壁化方面存在一定的限制。

同时为了实现重量轻、壁薄且刚性高而形成的成型体，目前存在通过层压碳纤维预浸料并将层压的碳纤维预浸料固化而制造的碳纤维增强成型体。然而，由于碳纤维预浸料含有半固化的热固性树脂，因此当在常温下储存时，热固性树脂在比较短的时间内变得完全固化。为此，碳纤维预浸料难以操作，这提出了使用碳纤维预浸料制造碳纤维增强成型体的成本增大的问题。就超薄金属片材夹层结构体与碳纤维三明治结构体比较的话，超薄金属片材夹层结构体表面的合金材料刚性大，硬度高，超耐划，耐穿刺，耐损伤，成本还相对较低等优势。

专利文献 1 公开了一种纤维增强体，所述纤维增强体通过如下制造：堆叠多个纤维增强层的片，每个片具有以相同的纤维方向对准的碳纤维，从而使得各个纤维方向以特定的方式排列。然而，由于具有对准的纤维方向的纤维增强层非常贵，所以存在随着纤维增强层的数目增大，纤维增强成型体的成本增大的问题。

专利文献 2 描述了一种夹层结构，所述夹层结构具有包含空隙的芯材、以及设置在该芯材的两个表面上且含有连续碳纤维和基体树脂的纤维增强材料。然而，从夹层结构所需要的厚度减少和高刚性的观点来看，这是不充分的。

专利文献1 ：日本特开2004-209717 号公报；

专利文献2 ：WO 2006/028107 号公报。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷与不足，本发明的目的在于提供一种厚度薄，质量轻，刚性高，表面耐划性好，耐穿刺，易加工的超薄金属片材夹层结构体。

一种超薄金属片材夹层结构体，所述超薄金属片材夹层结构体是由芯材（Ⅰ）和配置在该芯材（Ⅰ）上下表面的超薄金属片材（Ⅱ）构成的超薄金属片材夹层结构体（Ⅲ），所述芯材（Ⅰ）具有空隙；所述芯材（Ⅰ）的比重为0.01~1.0，厚度为0.2~5.0mm。

所述芯材（Ⅰ）为发泡体，所述发泡体具有独立的闭孔气泡，所述发泡体的弹性模量根据ASTM D 638 测试为10~1000MPa；

所述发泡体选自PET结构泡沫、PMI结构泡沫、CPMI结构泡沫、PVC结构泡沫，PP结构泡沫、SAN泡沫、PES泡沫、酚醛泡沫的一种或几种。

一种超薄金属片材夹层结构体，所述超薄金属片材夹层结构体是由芯材（Ⅰ）和配置在该芯材（Ⅰ）上下表面的超薄金属片材（Ⅱ）构成的超薄金属片材夹层结构体（Ⅲ），所述芯材（Ⅰ）由不连续强化纤维和热塑性树脂构成，所述强化纤维的长丝之间相互交叉形成空隙结构，在该交叉部分配置所述热塑性树脂；所述芯材（Ⅰ）的比重为0.01~1.0，厚度为0.2~5.0mm。

所述芯材（Ⅰ）采用常规的制备方法即可制得，参考如下文献资料所涉及的制备方法：

1、余剑英，周祖福。连续纤维增强热塑性复合材料的制备成型技术及其应用前景[J].武汉工业大学学报，1998,20（4）：23—31；

2、孙宏杰，张晓明，宋中健。纤维增强热塑性复合材料的预浸技术发展报告[J].玻璃钢/复合材料，1999,4:40—44；

采用薄膜叠层的方法将不连续强化纤维与热塑性树脂薄膜复合，两层热塑性树脂薄膜夹一层强化纤维材料通过钢带滚轴加压加热后成型为热塑性不连续强化纤维的芯材。

所述热塑性树脂的熔点或负荷变形温度或玻璃化转变温度在80℃以上。

所述超薄金属片材（Ⅱ）由模量为70~350GPa的金属材料制成，所述超薄金属片材（Ⅱ）的厚度为0.1~1.0mm。所述模量的测试方法为GB/T 22315-2008 金属材料弹性模量和泊松比试验方法。

所述测试方法： 参照GB/T 22315-2008 的测试方法：确定弯曲测试压头直径60mm，样品板材尺寸：1000mm*700mm*3mm，四边约束固定，在300N的定载荷情况下检测板材的屈服变形量来判定整个夹层结构的刚性相对大小。