[发明专利]一种高剥离强度高导热蜂窝夹层结构板及其制备方法

说明书

本发明涉及航天器用蜂窝夹层结构，公开了一种高剥离强度高导热蜂窝夹层结构板，包括上面板的内面粘有改性上胶膜、下面板的内面粘有改性下胶膜，蜂窝芯粘连在改性上胶膜和改性下胶膜中间，所述上面板和下面板均是高导热沥青基碳纤维复合材料，所述改性上胶膜和改性下胶膜由胶膜和碳纳米管膜复合而得。本发明还公开了这种结构板的制造方法，高导热沥青基碳纤维复合材料上面板和下面板通过沥青基碳纤维/环氧树脂预浸料铺层后热压罐固化成型，将上面板、碳纳米管膜、胶膜、蜂窝芯、胶膜、碳纳米管膜、下面板共同放入热压罐中固化成型。本发明所得蜂窝夹层结构板剥离强度提高30％以上；面内导热系数110～150W/(m·K)；无脱胶、贫胶等缺陷。

技术领域

本发明涉及航天器用蜂窝夹层结构板，具体涉及一种高剥离强度高导热蜂窝板及其制备方法。

背景技术

蜂窝夹层结构是一种特殊的结构用复合材料，将蜂窝形状的夹芯材料夹在两块面板之间，并把它们用胶膜互相粘接而成。由于蜂窝夹层结构具有比强度和比刚度高等特点，因此使得蜂窝夹层结构被广泛地应用于对重量和性能有特殊要求的航天器结构中。然而随着航天器功能性和集成度不断提高，对结构尤其是对载荷安装板等复合材料夹层结构的力学性能和导热性能提出了更高的要求。

沥青基碳纤维复合材料具有高强度、高模量、高导热等优良性能，是理想的力学性能和导热性能兼具的复合材料。但是沥青基碳纤维复合材料与金属的胶接性能相对较弱，使得沥青基碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的剥离强度受限。碳纳米管是聚合物基复合材料的理想增强体，将碳纳米管与现有胶膜进行工程复合，能够提高沥青基碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的剥离强度，从而实现高剥离强度和高导热性能空间级蜂窝夹层结构板的构建。

发明内容

本发明提供一种高剥离强度高导热蜂窝夹层结构板及其制备方法，由于现有技术中蜂窝夹层结构板力学性能和导热性能已不能满足航天器结构的更高需求，本发明选用沥青基碳纤维面板提高蜂窝夹层结构的力学性能和导热性能，并利用碳纳米管膜与胶膜复合提高剥离强度，以改善沥青基碳纤维复合材料较差的胶接性能，从而实现空间级高剥离强度高导热蜂窝夹层结构板的构建。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高剥离强度高导热蜂窝夹层结构板，包括依次粘接的上面板、改性上胶膜、蜂窝芯、改性下胶膜和下面板；上面板的内面粘有改性上胶膜、下面板的内面粘有改性下胶膜，蜂窝芯粘连在改性上胶膜和改性下胶膜中间。

其中，上面板和下面板均是由高导热沥青基碳纤维复合材料预浸料热压罐固化而得。

其中，改性上胶模和改性下胶模由胶膜和碳纳米管膜经过热压罐复合而得。

上述一种高剥离强度高导热蜂窝夹层结构板，厚度10mm～50mm，以5mm递增。

上述上面板和下面板是沥青基碳纤维复合材料，面板面内导热系数110～150W/(m·K)，纤维体积含量60％±3％，厚度0.3mm～0.35mm。

所述沥青基碳纤维/环氧树脂预浸料，厚度0.1±0.01mm，预浸料单位面积纤维重量110～130g/m²±5g/m²，含胶量30～40％，优选33±3％，其中沥青基碳纤维导热系数380～500W/(m·K)之间，其中环氧树脂是常用航天级环氧树脂648或AG80。

所述碳纳米管膜，采用CVD法制备，厚度5～10μm，导热系数大于600W/(m·K)，方块电阻小于3×10^-5Ω/sq。

所述胶膜，采用J-47C或Redux312其中一种，厚度0.15～0.30mm。

所述蜂窝芯采用5A02(LF2Y)铝合金的正六边形有孔耐久蜂窝，蜂窝芯子节点强度不小于14.7N/cm，规格优选厚度0.03mm边长6mm或者厚度0.04mm边长5mm。