[发明专利]一种夹层结构复合材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种夹层结构复合材料、制备方法及应用，先用一步法制备纤维织物预浸料和强芯毡预浸料：将树脂基体在离型纸上涂覆成薄膜，与引出的纤维织物或强芯毡复合，树脂浸润织物或强芯毡得到预浸料；用芯毡预浸料作为夹芯层，在其上、下表面覆纤维织物预浸料，置于模具中，固化后获得夹层结构复合材料。本发明采用强芯毡预浸料作为夹芯层制备夹层结构复合材料操作简单，无需加工，可随模具形状直接铺覆，适合于制造异形夹层结构件；本发明制备夹层结构件时，无需拼接，不影响产品力学性能、介电性能，保持产品性能一致性。

技术领域

本发明涉及夹层结构复合材料技术领域，具体涉及一种夹层结构复合材料、制备方法及应用。

背景技术

夹层结构复合材料是一种由轻质夹芯层和蒙皮构成的复合材料。夹芯层一般为蜂窝、聚合物泡沫等，相对于普通复合材料壳体结构，夹层结构复合材料具有高比强度、高比模量、耐疲劳、吸音、隔热、透波等优点，目前已经被广泛应用在航空航天、工业领域。

夹层结构虽然需求量较大，但在一些异形结构部件中的应用受到限制。其缺陷如下：1)蜂窝和聚合物泡沫随形性差，在不借助其他复杂操作工序下，不易制备成型复杂曲面形状的夹层结构。如在制备大尺寸、复杂曲面形状的泡沫夹层结构时，需要利用复杂的机械设备把泡沫板材加热到软化点以上预先弯曲使得泡沫与模具形状吻合，再与蒙皮复合，生产效率低。2)蜂窝、泡沫夹芯层在制备复杂形状夹层结构如天线罩时，因多数天线罩外形都是曲面的，在铺放蜂窝、泡沫芯材时不可避免的要进行拼接，拼接位置会对夹层结构的力学性能、电性能产生影响。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺陷提供一种操作简单、不影响产品性能的夹层结构复合材料、制备方法及应用。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种夹层结构复合材料，包括强芯毡预浸料夹芯层，夹芯层上、下表面均设置有一层蒙皮；蒙皮由纤维织物预浸料制备；强芯毡预浸料以强芯毡为增强体，以树脂作为基体；纤维织物预浸料以纤维织物为增强体，以树脂作为基体；强芯毡预浸料中的树脂和纤维织物预浸料中的树脂相同。

本发明还提供一种夹层结构复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：用一步法制备纤维织物预浸料：将树脂基体在离型纸上涂覆成薄膜，与引出的纤维织物复合，树脂浸润织物即得所需纤维织物预浸料；

S2：用一步法制备强芯毡预浸料：将树脂基体在离型纸上涂覆成薄膜，与引出的强芯毡复合，树脂浸润强芯毡即得所需强芯毡预浸料；

S3：将至少一层强芯毡预浸料作为夹芯层，在其上、下表面至少覆一层纤维织物预浸料，铺覆在异形模具中，固化后获得夹层结构复合材料。

进一步的，所述织物预浸料与强芯毡预浸料所用树脂基体为同一种树脂，树脂类型为环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂中的一种。

进一步的，所述纤维织物为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维、玄武岩纤维编织而成的织物中的一种。

进一步的，所述强芯毡为六边形蜂窝状强芯毡，面密度为100～300g/cm²。

进一步的，所述强芯毡预浸料至少为一层，所述蒙皮至少为一层纤维织物预浸料。

进一步的，所述纤维织物预浸料中树脂按质量百分比计含量为25～50wt％；强芯毡预浸料中树脂按质量百分比计含量为30～80wt％。

进一步的，所述S1中经热压辊、热板作用使树脂基体浸润纤维织物；S2中经热压辊、热板作用使树脂基体浸润强芯毡。

进一步的，所述固化方法为共固化，温度为110～200℃、压力0.3～2MPa条件下保温90～120min。