[发明专利]一种Z向增强夹层复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Z向增强夹层复合材料，包括上表层、下表层和位于中间的芯层，上表层、芯层和下表层之间通过反复贯穿上表层、芯层和下表层的穿刺纱线固定连接，纱线贯穿角度在0‑180°之间。该制作工艺加工简单，可实现具有较强可设计性、满足刚度和强度要求的Z向增强夹层复合材料。

技术领域：

本发明涉及一种夹层结构复合材料，具体讲是一种Z向增强夹层复合材料及其制备方法。

背景技术：

现有的夹层复合材料为实现Z向增强结构，即在上面层、下面层和中心层的厚度方向的力学强度，往往通过粘接各层或者真空辅助成型方式实现，如申请公告号为CN103786374 A，申请日为2014年5月14日申请的一种带加强筋的夹层结构复合板材及其加工工艺，，设有板状芯材，板状芯材由玻璃钢面板包裹，其特征在于芯材表面开设纵、横交叉的连接槽，纵连接槽和横连接槽的间距在10-100mm，纵连接槽和横连接槽的槽口宽度为2-6mm，纵连接槽和横连接槽深为芯材厚度的1/9至1/11，纵连接槽和横连接槽设有由树脂浇注的连接筋条，增大了树脂与芯材的接触面积，增强树脂在芯材上的附着力，使芯材被面板紧紧夹住，从而提高面板与芯材间强度。又如申请公布号为CN 102930862 A，申请日为2013年02月13号的Z向增强水下吸声夹芯复合材料及其制备方法，采用的是真空辅助成型方式实现Z向增强。但这类结构的夹层复合材料都受限于材料、制作工艺，依赖于表层与芯层之间的粘接，剪切性能及机构设计受限，耐磨耐剥离以及耐疲劳性仍然欠佳。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种加工简单，具有较强可设计性、满足刚度和强度要求的Z向增强夹层复合材料。

本发明的技术解决方案是，提供一种Z向增强夹层复合材料，包括上表层、下表层和位于中间的芯层，上表层、芯层和下表层之间通过反复贯穿上表层、芯层和下表层的穿刺纱线固定连接，纱线贯穿角度在0-180°之间。

本发明还提供一种一种Z向增强夹层复合材料的制备方法，它包括以下步骤，

第一步，确定上表层、芯层和下表层的材料，并将上述材料按顺序平铺、摊平和对齐；

第二步，选用穿刺纱线，设定针刺机参数，利用针刺机对堆叠好的夹层复合材料进行穿刺，穿刺角度在0-180°之间，往复穿刺至少一个来回后，再根据设定针距在夹层复合材料其其他区域进行往复穿刺，以此类推，直至完成所有设计穿刺区域的穿刺，实现上表层材料、芯层材料和下表层材料的固定；

第三步，检测，检测合格后进行批量生产。

作为优选，上表层、下表层选用织物，芯层选用结构芯材。

作为优选，第二步中，针刺针距在5～1000mm之间，穿刺角度为45°，芯材厚度：2～100mm，速度1-10m/min。

作为优选，第二步中，针刺针距在20mm，穿刺角度为60°，芯材厚度：25mm，速度1m/min。

作为优选，第二步中，针刺针距在25mm，穿刺角度为45°，芯材厚度：30mm，速度2m/min。

进一步的，第二步中，每一个穿刺动作后都进行集圈处理，形成实心结或空心结。

本发明相比于现有技术具有以下优点：通过上述工艺，可制作具有很强的可设计性、可通过增强物、芯材的种类，以及几何物理参数的设计实现刚度和强度的设计的Z向增强夹层复合材料。其可广泛应用于各类增强材料/芯材三明治结构复合材料，并且由于其独特的结构和性能优势，可以在众多领域替代原有结构芯材，上表层、芯层和下表层之间形成机械互锁，不用依赖于表层与芯层之间的粘接和剪切性能，从而提供卓越的耐剥离，提供耐损伤性和耐疲劳性。

附图说明

图1为本发明实施例的实现示意图。

具体实施方式：