[发明专利]一种具有PMI夹芯的复合材料结构体及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料夹芯结构体领域，具体涉及一种具有PMI夹芯的复合材料结构体及其制备方法和应用。

背景技术

随着材料行业发展，新型复合材料应用领域越来越广，航空航天、汽车、轮船、3C家电行业等领域都在应用。但是随着技术的发展，对新型复合材料的要求越来越高，常规的复合材料已经越来越不能满足人们的需求。现有已知的轻木芯、蜂窝芯或聚氨酯泡沫芯等既不能耐高温，又不具备优异的力学性能，因此急需要一种新型的夹芯材料出现。

专利号为200580029564.7公开了一种夹层结构体，该夹层结构体（Ⅲ）由芯材（Ⅰ）和配置在该芯材（Ⅰ）两面的、由连续强化纤维（A）和基体树脂（B）构成的纤维强化材料（Ⅱ）构成，其中所述芯材（Ⅰ）具有空隙结构，所述空隙是通过发泡体的气泡形成，或芯材由不连续强化纤维和热塑性树脂构成，所述空隙由在该强化纤维的长丝之间相互交叉处形成的空隙形成。但该夹层结构体是采用普通的树脂成型成夹层结构体的碳纤维复合材料板材，是目前市场上的普通制造方案，存在强度低，刚性不够，成型周期长，生产自动化程度低，成本高等问题。

PMI泡沫全名是聚甲基丙烯酰亚胺泡沫，与传统泡沫相比具有强度高、质量轻、刚性好、无卤、耐高温等性能，是性能最为优越的闭孔工程泡沫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度高、质量轻、层间粘结好、不易脱层分裂、耐冲击、耐高温、耐腐蚀等优良性能的具有PMI夹芯的复合材料结构体。

本发明的另一目的是提供上述具有PMI夹芯的复合材料结构体的制备方法。

本发明的再一目的是提供上述具有PMI夹芯的复合材料结构体的应用。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种具有PMI夹芯的复合材料结构体，包括芯材（Ⅰ）及配置在该芯材（Ⅰ）上下表面的蒙皮层（Ⅱ），所述蒙皮层由树脂基纤维增强复合材料构成，所述芯材（Ⅰ）为PMI泡沫，所述芯材（Ⅰ）的比重为75kg/m³~200kg/m³，厚度为0.4mm~5.0mm。

所述PMI泡沫的弹性模量根据ASTMD638测试为≥80MPa，剪切模量根据ASTMD638测试为≥25MPa，剪切强度根据ASTMD638测试为≥1.2MPa；比重优选为110kg/m³~150kg/m³，厚度优选为0.6mm~1.2mm。

优选的，所述蒙皮层（Ⅱ）中的树脂基体可以为热固性树脂，具体优选为环氧树脂、酚醛树脂、环氧酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种；所述蒙皮层（Ⅱ）中的纤维增强体为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种或几种，其中树脂基体的含量为30wt%~45wt%，优选含量为35wt%~40wt%。当蒙皮层（Ⅱ）中的树脂基体为热固性树脂时，在芯材（Ⅰ）和蒙皮层（Ⅱ）中间配制过渡胶膜粘结层（Ⅲ）。所述过渡胶膜粘结层（Ⅲ）由树脂胶膜或树脂基纤维增强材料组成，厚度为0.02mm~2.0mm，比重为0.9g/cm³~1.3g/cm³。

所述树脂胶膜是由环氧树脂、酚醛树脂、环氧酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种构成；所述树脂基纤维增强材料中的树脂基体为环氧树脂、酚醛树脂、环氧酚醛树脂、不饱和聚酯树脂或聚氨酯树脂中的一种或几种，其中树脂基体的含量为35wt%~70wt%；

纤维增强材料可以为连续的碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种或几种，具有连续平铺或编织布纤维外观结构，其中，玻璃纤维编织布的规格为25gsm~300gsm。纤维增强材料还可以为不连续的尺寸大于2mm的长纤维或尺寸小于2mm的短纤维构成的碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的一种或几种，所述树脂基体与不连续纤维经过互相浸润后交叉形成空隙结构。

由树脂基纤维增强材料组成的过渡胶膜粘结层（Ⅲ）的制备方法是通过将热固性树脂贴覆在离型纸/膜上面，然后将纤维增强材料均匀铺在树脂膜上，通过加热到70℃左右，用加热的双滚轴钢滚碾压后制成。

所述过渡胶膜粘结层（Ⅲ）的作用主要是配合蒙皮层（Ⅱ）和芯材（Ⅰ）作为粘接剂，增加二者之间的粘结力。