[发明专利]一种三维网络结构的纤维增强结构泡沫材料

说明书

本发明属于结构泡沫材料领域，具体公开了一种三维网络结构的纤维增强结构泡沫材料，该结构泡沫材料包括三维网络结构纤维增强体和发泡树脂；三维网格结构纤维增强体包括由纤维组成的三维框架结构和在所述纤维增强结构泡沫材料结构Z轴方向缝编的连续纤维。与现有结构泡沫材料结构相比，本发明的结构泡沫材料实现了三维纤维网络、树脂和泡孔的均匀稳定分散，具有低密度、高机械强度、优异的握钉性能、可实现钢钉直接固定连接等特点，既解决了常规纤维填充结构泡沫密度大、轻量化效果差的问题，又解决了中空织物填充泡沫由于填充物密度低带来的握钉力不足的问题。

技术领域

本发明属于结构泡沫材料领域，更具体的，涉及一种三维网络结构的纤维增强结构泡沫材料。

背景技术

结构泡沫材料作为各种复合材料的夹芯结构的芯材使用，主要用来增加刚度、减轻重量。由于结构泡沫材料具备低密度、良好的比强度、吸水性低、隔音绝热效果好等特性，被广泛应用于风力发电、轨道交通、船舶、航空航天、建筑节能等领域。

随着结构泡沫材料应用领域的不断拓展和市场客户要求的逐渐提高，常见的聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚酰亚胺(PMI)、聚苯乙烯均聚或共聚类(PS或SAN)、聚酯(PET)等结构泡沫材料的材料内部结构示意图如图1所示，进行纤维增强的结构泡沫材料的材料内部结构示意图如图2所示。由于图1和图2中的结构泡沫材料没有形成三维网络结构等原因，导致一方面结构泡沫材料的抗拉强度，抗弯强度偏低，另一方面要进一步提高该结构泡沫材料的综合性能，必须加大纤维填充量，这样会造成材料密度明显增大，纤维与树脂体系粘度大幅度提升导致分散困难从而造成结构及性能不稳定等问题，严重影响结构泡沫材料的应用范围。

申请号为CN200510019078.9的中国发明专利公开了一种采用1～5％的植物纤维增强聚氨酯结构泡沫，制备得到力学强度良好的纤维增强聚氨酯结构泡沫，但是该方法所得材料密度大幅度提高，达到了0.3g/cm³以上。申请号为CN201621188070.5中国实用新型专利公开了一种轻量化大尺寸中空复合材料的搭接铺层方法，这种复合材料(材料结构如图3所示)主体由三维中空织物组成，利用三维中空织物的特性实现了材料的轻质高强。但是这种中空复合材料由于内部中空结构，加之填充物密度低，因而握钉力差，很难实现螺纹钢钉的直接连接固定。

发明内容

针对背景技术中现有结构泡沫材料存在的问题，本发明提出了一种具有良好抗拉强度、抗弯强度、抗剪切强度和抗冲击强度的三维网络结构的纤维增强结构泡沫材料，该结构泡沫材料实现了三维纤维网络、树脂和泡孔的均匀分散，纤维填充量的加入不会导致结构泡沫材料密度大幅度提高；同时，该结构泡沫材料内部结构均匀，握钉力好，可以实现钢钉直接固定连接。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

一种三维网络结构的纤维增强结构泡沫材料，包括三维网络结构纤维增强体和发泡树脂；所述三维网格结构纤维增强体包括由纤维组成的三维框架结构和在所述三维框架结构Z轴方向缝编的连续纤维。

优选所述连续纤维在所述纤维增强结构泡沫材料沿Z轴方向缝编形成的编缝层结构。

本发明纤维增强结构泡沫材料创造性的采用含Z轴方向连续纤维缝编的三维框架结构，形成了连续稳固的三维网络结构，有效的保证轻质结构泡沫材料在各个方向的综合力学性能，从而提高材料的抗拉强度和抗剪切强度，避免了常规依靠提高纤维填充量来增强材料性能的技术方案导致的材料密度迅速提高，纤维与发泡树脂体系难于均匀分散等问题。

为了提高三维框架结构的稳定性，本发明有多种结构可供选择，优选地，所述三维框架结构为长纤维搭接形成的搭接体、或者长纤维搭接形成的搭接体与连续纤维编织组成的纤维编织层(布)形成的纤维编织体结构。

进一步优选地，所述长纤维搭接体由长纤维无规则搭接组成。