[发明专利]碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构，其特征在于，包括面板(1)和金字塔点阵芯体(2)，金字塔点阵芯体(2)设置在两个面板(1)之间构成金字塔点阵夹层板，在金字塔点阵芯体(2)的孔隙中间隔性填充有碳纤维增强PMI泡沫(3)，碳纤维增强PMI泡沫(3)内添加有增强相碳纤维(4)。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构，其特征在于，金字塔点阵芯体(2)的相对密度为0.01～0.15，碳纤维增强PMI泡沫(3)的密度为30～100kg/m³。

3.一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，首先制备金字塔点阵芯体(2)；然后将金字塔点阵芯体(2)与面板(1)焊接制成金字塔点阵夹层板；然后以碳纤维或再生碳纤维作为增强材料，以甲基丙烯腈与甲基丙烯酸作为共聚单体，加入引发剂、交联剂、发泡剂、成核剂等制备出可发泡聚合体；然后将可发泡聚合体填充入金字塔点阵夹层板的孔隙，在烘箱中自由发泡、热处理，制备得到完全充满于金字塔点阵夹层板孔隙的碳纤维增强PMI泡沫后，自然冷却至室温，得到碳纤维增强PMI泡沫-金字塔点阵夹层板复合结构。

4.根据权利要求3所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，将冲孔菱形网或平整过的拉伸网采用模压或折叠技术形成金字塔点阵芯体(2)，然后将面板(1)和金字塔点阵芯体(2)采用金属清洗剂清洗去除油污和锈迹，采用钎焊或激光焊将面板(1)与金字塔点阵芯体(2)连接制成金字塔点阵夹层板，冲孔菱形网或平整过的拉伸网以及面板(1)的材质为不锈钢、钛合金或铝合金。

5.根据权利要求3所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，增强材料的制备具体如下：将碳纤维原丝在350～450℃下的空气气氛中加热20～40min，然后浸入质量浓度20～40％的硝酸中煮沸10～30min，再用离去子水冲洗至中性；再将碳纤维或再生碳纤维长丝剪成2～4mm的短切碳纤维。

6.根据权利要求3所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，按照重量份数比将40～60甲基丙烯腈、40～60甲基丙烯酸、0.1～0.3引发剂、0.5～0.8交联剂、2.0～3.0发泡剂、0.5～2.0成核剂进行混合，在15～25℃的水浴温度下，通过1000～3000r/min搅拌机转速混合1～3h将反应液搅拌均匀。

7.根据权利要求6所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，将重量份数比为2～20的短切碳纤维加入反应液中，将反应液放置于超声分散仪中在5～50kHz频率下，超声分散20～50min，将碳纤维均匀分散在反应液中。

8.根据权利要求7所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，将反应液灌注入内径8～15mm的线状结构玻璃模具内，随后放入水浴锅中，采用35～65℃水浴温度，聚合时间48～72h，可获得可发泡聚合体。

9.根据权利要求3所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，可发泡聚合体在被填入金字塔点阵夹层板之前，先将金字塔点阵夹层板进行酸碱洗以去除其表面氧化膜并干燥，然后将可发泡聚合体填入金字塔点阵夹层板中后放入烘箱中自由发泡，发泡温度为200～220℃，发泡时间为1～3h。

10.根据权利要求9所述的一种碳纤维增强PMI泡沫-金字塔夹层板复合结构的制备方法，其特征在于，待可发泡聚合体膨胀形成完全充满于金字塔点阵夹层板孔隙的碳纤维增强PMI泡沫(3)后，将金字塔点阵夹层板放入烘箱中进行热处理，热处理温度为150～200℃，热处理时间10～20h，随后自然冷却至室温，得到碳纤维增强PMI泡沫-金字塔点阵夹层板复合结构。