[发明专利]一种可连续制备蜂窝芯材的模具、装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，具体涉及一种可连续制备蜂窝芯材尤其是具有Z向定向连续纤维增强的蜂窝芯材的模具及装置，并进一步公开了其使用方法。

背景技术

蜂窝本意即指蜂巢，是一种六角形排列而成的结构(如图1所示)，它的一端是六角形开口，另一端则是封闭的六角棱锥体的底，由三个相同的菱形组成，所以说蜂巢是严格的六角柱形体。早在公元四世纪的古希腊，数学家佩波斯就提出：蜂窝的优美形状，是自然界最有效劳动的代表。他猜想人们所见到的截面呈六边形的蜂窝，是蜜蜂采用最少量的蜂蜡建成的，他的这一猜想被称为“蜂窝猜想”。而后的事实和理论均证明，蜜蜂所建造的蜂巢的确采用了最少的蜂蜡，占有最大的空间面积，而结构稳定性为最佳。而18世纪初，法国学者马拉尔奇曾经专门测量过大量蜂巢的尺寸，令人十分惊讶的是，这些蜂巢组成底盘的菱形的所有钝角都是109°28′，所有的锐角都是70°32′。后来经过法国数学家克尼格和苏格兰数学家马克洛林从理论上的计算，如果要消耗最少的材料，制成最大的菱形容器正是这个角度。从这个意义上说，蜜蜂称得上是“天才的数学家兼设计师”。

受自然蜂巢的这种即坚固又省料的结构的启迪，人类通过长期研究和分析自然蜂窝结构的特点，创造性地发明了各种蜂窝复合结构材料及其制品，它们有的用于新材料和新产品的研发，有的用来改善现有产品的特性，有的用于解决结构设计中面临的难题等等。

在应用材料领域，蜂窝复合材料类似于连续排列的工字钢结构，以其极佳的抗压、抗弯特性和超轻型结构特征而闻名于世。与同类型的实心材料相比，蜂窝材料其强度重量比和刚性重量比在已知材料中均是最高的。蜂窝结构板材具有许多优越的性能，从力学角度分析，封闭的六角等边蜂窝结构相比其他结构，能以最少的材料获得最大的受力，而蜂窝结构板受垂直于板面的载荷时，它的弯曲刚度与同材料、同厚度的实心板相差无几，甚至更高，但其重量却轻70～90％，而且不易变形，不易开裂和断裂，并具有减震、隔音、隔热、极强的耐候性以及比强度高、比刚度高等优势。因此广泛应用于航空、航天、建筑、汽车、火车、包装与电子电器等行业领域。

目前人们根据蜂窝的用途已经成功研制了多种蜂窝结构的产品，包括铝合金蜂窝、纸蜂窝、玻璃钢蜂窝、芳纶蜂窝、塑料蜂窝和陶瓷蜂窝等，并得到广泛的应用。但是现有蜂窝制品中，纸蜂窝材料一般只能用于包装材料；铝合金蜂窝的质量相对较重，造价过高，资源受到限制。相比其他蜂窝材料，塑料蜂窝材料因其具有良好的阻尼减振性能、良好的加工工艺性能以及良好的性能可设计性及可回收性等优势，成为应用最为广泛的材料。但是首先于制成所述塑料蜂窝的纤维材料的限制，使得其成品的平压强度较低，在一些厚度方向上承载要求较高的场合则不宜使用。

中国专利CN101386210A公开了一种玄武岩纤维增强预织造多层蜂窝复合材料复合方法，其采用玄武岩连续长丝作为织造原料，试图提高其承重性能，但是该方法采用的是先织成多层整体织造蜂窝立体布作为框架的方式，在常温常压条件下采用环氧树脂/酚醛胺环氧固化成型，制得多层立体框架蜂窝复合材料。一方面需要先压模成型所述的蜂窝立体布，使得该蜂窝复合材料织造工艺比较复杂；同时在制备所述蜂窝立体布框架时，也会在一定程度上破坏所述长丝纤维的纵向强度，使其Z相上的定向承重能力受到影响。

中国专利CN101797822A公开了一种新型纤维增强蜂窝板，该蜂窝板由两侧面板与棱锥形结构蜂窝芯构成，棱锥形蜂窝芯是由散乱状短切纤维棉/毡经注入环氧树脂基体或用10mm至30mm高强散乱状短切纤维预浸环氧树脂基体成预混模压料，并经加热加压模制而成。但是一方面该蜂窝芯是一系列凸凹交错的棱锥台体组成，并非真正意义上的蜂窝；而且成型的芯材受限于压机台面大小的影响，只能做到有限的长度和宽度，成型效率也较低，并且难于实现连续化的生产；更重要的是，该方法采用散乱状短切纤维棉/毡制成，使得其在Z相即厚度方向上的承重能力相对较差，依然不适用于对Z相定向要求较高的场合应用。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术中制备蜂窝复合材料的工艺较为复杂且难于实现连续化生产的问题，提供一种可连续制备蜂窝芯材的模具及装置。

本发明所要解决的第二个技术问题是公开上述模具及装置的使用方法，及利用所述模具及装置制备具有Z向定向连续纤维增强的蜂窝芯材的应用。

为解决上述技术问题，本发明所述的可连续制备蜂窝芯材的模具，包括相互配合的前模和后模；