[发明专利]热塑性复合芯材和包括该热塑性复合芯材的设备

说明书

本发明公开了一种热塑性复合芯材和包括该热塑性复合芯材的设备，该热塑性复合芯材包括多个沿第一方向延伸的芯材单元片，多个所述芯材单元片沿第二方向层叠拼接成单元拼接体，所述单元拼接体中形成有至少沿所述第一方向依次分布的多个轴孔结构，其中，所述芯材单元片为双层片材结构并包括具有相容性的功能层和用于承受载荷的结构层，所述功能层与所述结构层形成热复合连接，至少部分的所述芯材单元片的片材表面形成有沿芯材单元片长度方向依次分布且呈非闭合状以用于拼接形成所述轴孔结构的几何体。本发明的热塑性复合芯材不仅能实现轻质重载，还能通过将结构层和功能层复合的形式来组合各种不同性能，以适用于多样化的应用领域。

技术领域

本发明涉及材料成型技术领域，具体地，涉及一种热塑性复合芯材和包括该热塑性复合芯材的设备。

背景技术

蜂窝芯板不仅具有低密度、高强度的优点，还具备减震、隔音、隔热等许多优异的性能，因此被广泛应用在船舶、交通运输、航空航天等领域。其中，热塑性蜂窝芯材更具有极高的比强度、废料可回收再生利用、热成型性能好等优势，相比传统的金属材料和非可再生的热固性材料更具有竞争力。

市面上的热塑性蜂窝芯材主要通过吹塑或吸塑的工艺生产成型，受限于加工压力和热塑性材料的塑性性能等，吸塑或者吹塑均不宜用来加工形状复杂或壁厚较大的产品，由此限制了热塑性蜂窝芯材的最大壁厚。此外，热塑性芯材由于壁厚较薄、容易产生破壁，不利于添加结构填料或者功能填料，导致热塑性芯材的功能多样化受限，无法满足实际应用中的多样化需求。

另外，随着实际应用需求的不断升级，由单一结构材料制备的热塑性蜂窝芯材已不能满足各种复杂的应用场景。在实际应用场景中，热塑性蜂窝芯材除了需要达到轻质重载的要求，往往还需要针对不同的使用环境来适应性地增加一些使用功能，如阻燃性能、隔音性能、防腐性能等。现有的蜂窝形芯材通常通过在蜂窝壁的基体材料中分散性地添加功能填料的方式来产生新的功能，但功能材料受限于可添加的比例以及分散性的分布特点，其产生的功能效果也大大受限，导致现有的热塑性芯材在功能需求多样化方面存在瓶颈。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明的目的是提供一种新型的热塑性复合芯材和包括该热塑性复合芯材的设备，该热塑性复合芯材具有双层结构，兼备结构强度高和功能多样化的优点，满足实际应用中多样化的需求。

为了实现上述目的，本发明提供了一种热塑性复合芯材，所述热塑性复合芯材包括多个沿第一方向延伸的芯材单元片，多个所述芯材单元片沿第二方向层叠拼接成单元拼接体，所述单元拼接体中形成有至少沿所述第一方向依次分布的多个轴孔结构，所述轴孔结构包括轴向沿第三方向的拼接轴孔和围绕所述拼接轴孔的周向封闭的轴孔周壁；

其中，所述芯材单元片为双层片材结构并包括具有相容性的功能层和用于承受载荷的结构层，所述功能层与所述结构层形成热复合连接，至少部分的所述芯材单元片的片材表面形成有沿芯材单元片长度方向依次分布且呈非闭合状以用于拼接形成所述轴孔结构的几何体。

可选地，所述结构层的片层厚度不小于0.1mm。

可选地，任意形状的所述拼接轴孔的外接圆的直径不小于1mm；和/或，任意形状的所述拼接轴孔的孔轴长与该拼接轴孔的外接圆的直径之比不大于200。

可选地，所述结构层的材质包括热塑性聚合物、填料填充的热塑性聚合物、纤维增强的热塑性树脂基复合材料、塑性形变纸张和/或钢塑复合物。

进一步地，所述热塑性聚合物可为聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚苯醚、热塑性弹性体、多元共聚热塑性塑料、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯硫醚、聚醚醚酮和聚酰亚胺中的一种或其中多种的共混物。

更进一步地，填料填充的所述热塑性聚合物中的填料可为蜡、滑石粉、炭黑、白炭黑、高岭土、碳酸钙、硬脂酸、硬脂酸钙、晶须、二氧化钛、氧化铁、颜料、阻燃剂和抗氧剂中的一种或其中多种的组合物。