[发明专利]一种结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构及其制备方法

说明书

本发明提供了一种结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构及其制备方法，该结构包括两功能层、两结构层和蜂窝层，其中，两结构层对称排布于蜂窝层两侧，结构层0°方向与蜂窝拉伸方向L向一致，两功能层对称排布于两结构层外侧；功能层为含无机抗菌母粒的树脂胶膜与增强材料复合的预浸料固化而成；结构层为树脂胶膜与增强材料复合的预浸料固化而成；蜂窝层为浸渍添加有抗菌剂和/或防霉剂的酚醛树脂的纸蜂窝结构。本发明中蜂窝夹层结构对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抗细菌率≥99％，对白色念珠菌的抗细菌率≥80％，防霉等级为0级，且力学性能保持性好。

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，特别涉及一种结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构及其制备方法。

背景技术

蜂窝夹层结构材料是一种高效的轻质、高比强、高比刚度材料，既可用于结构件，也可用于隔热、降噪等功能件的制造，是未来先进飞行器制造的主要选材之一。现有的各类蜂窝中，金属蜂窝比重较大，随着复合材料科学的飞速发展和愈来愈迫切的减重需求，在航空航天空间站，飞行器等结构零部件逐渐从金属更新至树脂基复合材料。然而，非金属的树脂基复合材料若长期在密闭或潮湿环境易出现霉菌繁殖问题，故须对工况下的非金属材料的抗菌防霉等指标进行控制。

战略战术武器在制造与使用之间存在较长的储存运输期，在此过程中易出现霉菌繁殖等问题，带来潜在的结构性能下降问题。航空发动机声衬构件由于天气环境，长期处在潮湿环境中，尽管有排水槽的设计存在，蜂窝中难免会存在积水，也会带来潜在的性能下降问题。空间站的密封舱和非密封舱、舱内和舱外也使用了大量的树脂基复合材料。相对于金属材料，密封舱内的树脂基复合材料会出现成为霉菌繁殖场所等问题。为了进行密封舱微生物控制，需对舱内树脂基复合材料的抗菌防霉等生物安全指标进行控制。同时，空间站内饰系统的主要功能是为舱内提供硬质的支撑，便于航天员的借力支持，同时实现舱内的整体架构，因而对使用的树脂基复合材料的力学性能也有着严格的要求。

基于上述问题，亟需对树脂基复合材料构件进行结构生物安全一体化复合设计与制备，实现结构的完备化材料设计基础与制备技术。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构及其制备方法，通过引入与工艺相适应的高浓度无机抗菌母粒RHA-TA，解决了面板生物安全性能问题；在蜂窝制备的浸胶过程中引入液体无机类抗菌剂CAG6000与防霉剂A02，实现了蜂窝的生物安全性能，将含量较高的面板铺层设计在表层，中间层则使用不含抗菌防霉剂的面板，能够实现生物安全性能的同时保证结构性能，从而完成本发明。

本发明提供了的技术方案如下：

第一方面，一种结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构，其中，该结构包括两功能层、两结构层和蜂窝层，其中，两结构层对称排布于蜂窝层两侧，结构层0°方向与蜂窝L向一致，两功能层对称排布于两结构层外侧；功能层为含无机抗菌母粒的树脂胶膜与增强材料复合的预浸料固化而成；结构层为树脂胶膜与增强材料复合的预浸料固化而成；蜂窝层为浸渍添加有抗菌剂和/或防霉剂的酚醛树脂的纸蜂窝结构。

第二方面，一种结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构的制备方法，用于制备上述第一方面所述的结构与生物安全一体化轻质蜂窝夹层结构，包括以下步骤：

步骤1，功能层原材料的制备：选取无机抗菌母粒作为添加剂，与树脂充分混合后，涂敷成膜，随后与增强材料一同制备成均匀的干法预浸料；

步骤2，结构层原材料的制备：选取与功能层相同树脂体系与增强材料，复合成干法预浸料，结构层不含无机抗菌母粒；

步骤3，蜂窝层原材料的制备：在纸蜂窝制备的浸胶过程中，向酚醛树脂中加入抗菌剂和/或防霉剂，浸胶，依据最终成型需求来制备半固化或固化的蜂窝；