盤點(diǎn)復(fù)合材料夾心結(jié)構(gòu)中的常見芯材類型及特點(diǎn)
2020-05-18
粘合夾層結(jié)構(gòu)在復(fù)合材料領(lǐng)域應(yīng)用已經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，一直是復(fù)合材料行業(yè)的基本組成部分。使用相對(duì)較薄、結(jié)實(shí)的面板粘結(jié)到較厚、輕質(zhì)的芯材上的想法，使該行業(yè)能夠構(gòu)建結(jié)實(shí)、堅(jiān)固、輕便且高度耐用的結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)技術(shù)已在船、卡車、汽車、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和建筑結(jié)構(gòu)中得到證明。如果正確選擇芯層和表層，重量增加3％可使抗彎強(qiáng)度和剛度分別提高3.5倍和7倍。
面板幾乎可以是任何材料。在復(fù)合材料工業(yè)中，最常見的面板是玻璃纖維和碳纖維板。目前有多種類型的芯材可供選擇，其性能和成本范圍廣泛：
輕木
輕木具有高的縱橫比和定向排列的晶胞，以使晶粒朝向最大應(yīng)力的方向。輕木在娛樂船船體、軍用飛機(jī)、海軍艦船、車輛、風(fēng)力渦輪機(jī)葉片和耐腐蝕的工業(yè)坦克等產(chǎn)品上具有較好的記錄。
端粒輕木的閉孔結(jié)構(gòu)由細(xì)長(zhǎng)的棱柱形孔組成，其長(zhǎng)度（晶粒方向）約為直徑的16倍。該材料的密度通常在每立方英尺6到16磅之間，因此具有出色的剛度和粘結(jié)強(qiáng)度。端粒輕木有平板形式，可用于平板結(jié)構(gòu)，也可采用薄紗支持的塊狀布置，以適應(yīng)復(fù)雜的曲線。
交聯(lián)PVC泡沫
聚氯乙烯（PVC）泡沫芯是通過將聚乙烯基共聚物與穩(wěn)定劑、增塑劑、交聯(lián)化合物和發(fā)泡劑結(jié)合在一起制成的。將混合物在壓力下加熱以引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)，然后浸入熱水罐中以膨脹至所需密度。PVC泡沫可以很好地結(jié)合強(qiáng)度和重量，密度范圍為4到30 lb /ft?。
熱塑性泡沫
泡沫熱塑性聚苯乙烯非常輕，僅重約2磅/平方英尺。這種材料的機(jī)械性能非常低，聚苯乙烯會(huì)受到聚酯樹脂的侵蝕和溶解。這些泡沫將不符合復(fù)雜的曲線。使用通常僅限于浮力而不是結(jié)構(gòu)應(yīng)用。
聚氨酯泡沫
聚氨酯可以片材形式使用，也可以在用作隔熱材料或浮力材料時(shí)發(fā)泡到位。聚氨酯泡沫可以以各種密度吹塑，從2 lb /ft?到20 lb /ft?以上。由于其較低的剪切值，這種泡沫通常不用于結(jié)構(gòu)應(yīng)用。
線性PVC泡沫
線性PVC泡沫芯主要用于船舶工業(yè)。其獨(dú)特的機(jī)械性能是非交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)的結(jié)果，該結(jié)構(gòu)允許在失效前發(fā)生明顯的撓曲。與交聯(lián)（非線性）PVC相比，該P(yáng)VC的靜電性能較差，沖擊吸收性能更好。
PMI泡沫
聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）泡沫通常用于高級(jí)復(fù)合材料預(yù)浸料的復(fù)合結(jié)構(gòu)中，這種結(jié)構(gòu)需要能夠承受超過350o F的固化溫度。
蜂窩
各種類型的人造蜂窩芯廣泛用于航空航天和運(yùn)輸行業(yè)。蜂窩材料包括紙，鋁，酚醛樹脂浸漬的玻璃纖維，聚丙烯和芳綸纖維經(jīng)酚醛處理的紙。密度范圍為1到6 lbs /f?。物理性質(zhì)在很大程度上取決于特定的材料和密度。蜂窩芯可以制造極輕的面板。
纖維增強(qiáng)芯
纖維增強(qiáng)復(fù)合芯技術(shù)將玻璃纖維和閉孔泡沫結(jié)合在一種工程結(jié)構(gòu)中，以創(chuàng)建具有非常高機(jī)械性能的非常有效的夾芯解決方案。它非常適合用作需要高剛度的靜態(tài)應(yīng)用的材料，也可以替代木材和膠合板。
核心織物（層壓散料）
使用各種材料生產(chǎn)稱為核心織物或?qū)訅荷⒘系漠a(chǎn)品。這些產(chǎn)品的目的是創(chuàng)建一個(gè)屏障，以防止打印出來或快速增加層壓板的厚度。在大多數(shù)情況下，芯布是使用聚酯長(zhǎng)絲的非織造材料，該聚酯長(zhǎng)絲被粘合成墊狀吸墨紙構(gòu)型。這些產(chǎn)品被樹脂浸濕，并類似于玻璃纖維增強(qiáng)材料進(jìn)行層壓。
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