[发明专利]一种新型轻质夹层复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型轻质夹层复合材料及其制备方法，包括上蒙皮层、中间夹层以及下蒙皮层，利用中间夹层材料制备、预成型体、组装VIMP成型结构、注胶以及共固化成型方法制备而成。本发明结构设计合理，工艺简单，操作方便，成本低廉，制备的轻质复合夹层材料不仅质量轻，还拥有优异的抗压能力、抗冲击能力以及耐疲劳性能。

技术领域

本发明涉及轻质夹层复合材料，尤其是一种新型轻质夹层复合材料及其制备方法。

背景技术

铁路运输是21世纪各国主要交通运输方式之一，并且随着其运行速度的不断提高，铁路运输逐渐成为人们出行的首选交通方式。我国铁路运输能力比较有限，再加上我国幅员辽阔，人口众多且较分散，更增加了铁路运输的负担。同时，随着我国国民经济的飞速发展，综合国力的空前提高，对传统的铁路运输提出了更高的要求：更快速度、更大运输能力、更高安全性和可靠性。中国已开始进入高速列车时代，人们对高铁动车的方便、快捷提出更高要求的同时，也对乘坐高铁列车的安全、舒适、可靠提出了越来越高的期望。

传统的结构材料难以满足高速列车的性能需求，结构与材料的多元化应用势在必行。夹层复合材料拥有抗弯刚度大，结构重量轻，即夹层结构具有高的比强度和比模量，而且耐疲劳、抗振动性能好，隔音、隔热等性能优异，一直是工程应用中重要的结构材料。但是，传统夹层结构复合材料多采用泡沫、蜂窝等夹层材料，侧压性能严重不足，限制了其应用。纤维增强材料是一种新型复合材料，具有轻质高强、耐腐蚀、绝缘、保温、隔音、防水等优良性能。传统的纤维增强复合材料(纱、布、毡等)往往是单层运用在开模成型手糊工艺中，生产效率低、成本高、环境污染严重、对人体伤害大、制品性能差，树脂和纤维结合效果差，易产生气泡、干斑等多种缺陷，严重影响制品的力学性能。因而我们亟需寻求一种高效的制备高质量的轻质夹层复合材料的方法。

发明内容

为了克服现有技术中夹层复合材料存在的抗压能力不足、面板和芯材易分层、耐疲劳性能差等缺陷，本发明提供一种新型轻质夹层复合材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型轻质夹层复合材料，包括上蒙皮层、中间夹层以及下蒙皮层，所述上蒙皮层与中间夹层之间设有加强筋结构，所述中间夹层设于上蒙皮层和下蒙皮层之间；所述中间夹层包括上面板层、中间芯子层、下面板层，所述上面板层、中间芯子层以及下面板层通过编织成为一个整体；

一种新型轻质夹层复合材料的制备方法，按照如下步骤制备：

步骤一，中间夹层材料制备：首先将纤维材料进行两次开松处理，然后利用织造处理，最后通过设定比例的牵伸达到所要求的单重，利用热定型处理制成所需的中间夹层材料；

步骤二，预成型体：在刚性模具上依次铺放上蒙皮层材料、加强筋结构复合材料、中间夹层材料以及下面蒙皮层材料，得到预成型体；

步骤三，组装VIMP成型结构：在步骤二得到的预成型体上依次铺放脱模布、导流网，并设置注胶口和溢胶口，然后在刚性模具的外围包覆真空袋膜形成模腔，将预成型体、脱模布、导流网、注胶口、溢胶口均密封于模腔内，最后将注胶口、溢胶口分别连接至VIMP工艺用的注胶结构和抽真空结构上，得到VIMP成型结构；

步骤四，注胶：首先检查VIMP成型结构的气密性，然后通过抽真空的方式向VIMP成型结构的模腔中注入树脂，直至树脂填充完毕；

步骤五，共固化成型：将步骤四填充树脂的VIMP成型结构进行共固化成型，即得轻质夹层复合材料。

上述的一种新型轻质夹层复合材料及其制备方法，所述步骤一中的纤维材料为碳纤维、玻璃纤维、金属纤维、石英纤维以及芳纶纤维中的一种或者多种。

上述的一种新型轻质夹层复合材料及其制备方法，所述步骤四中的树脂为酚醛树脂、聚酯树脂、氰酸酯树脂以及环氧树脂中的一种。