[发明专利]一种环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板及其制作方法

说明书

本发明公开了一种环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板及其制作方法，以热固性环氧树脂为基材、以UHMWPE纱线增强的中空菱形蜂窝状结构为板材。其制作步骤是：以UHMWPE短纤维纱作为经、纬纱线，采用多组经纱持续更替交织层的方法制成多层联锁结构织物，以多层联锁结构织物为复合材料增强体，采用插入芯棒、模压成型的方法制成直角菱形中空蜂窝状的热固性环氧树脂基复合板。该中空菱形蜂窝状复合板具有拉伸、弯曲和压缩强度高的特点；该中空菱形蜂窝状复合板的单位体积质量可以降低至0.5g/cm³左右，具有更大的质轻高强优势。

技术领域

本发明属于纺织复合材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板及其制作方法。

背景技术

UHMWPE(超高分子量聚乙烯)纤维与KEVLAR(聚对苯二甲酰对苯二胺，简称芳纶)纤维、碳纤维(CF)同属高强纤维材料，同时还具有伸长性好、抗弯折性能优良，以其作为复合材料增强体已在航空航天、船舶汽车、建筑仓储等领域具有良好应用。

UHMWPE纤维的密度为0.92～0.96g/cm³，小于水的密度，对比于KEVLAR纤维的1.37～1.44g/cm³、碳纤维的1.76～1.80g/cm³，显然具有质量轻的突出特点。如果直接应用，比如将其加工成绳缆，或者少量涂覆管材，其制品可浮于水面，且使得卷装、运输、安装等都便捷了许多。

复合材料的密度取决于基材和增强体材料的密度以及它们的质量占比。如：芳纶/高强聚乙烯纤维混杂复合材料，用芳纶/UHMWPE纤维制成混杂复合材料层板，其中的UHMWPE纤维含量仅为整体材料的20％，各混杂层板密度均远高于水的密度；又如：UHMWPE短纤维纱机织物增强复合板，将UHMWPE纤维与热固性环氧树脂复合，尽管采用了电晕、氧化、酸腐蚀、硅烷偶联剂接合等改性处理，获得的UHMWPE纤维质量占比最高也仅为34.3％。因此，仅靠UHMWPE的低密度不能解决增强复合材料减轻质量的问题，解决复合材料的中空结构问题仍是切实有效的研究探索思路。

发明内容

本发明的目的是提供一种环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板及其制作方法，解决上述问题。

本发明提供一种环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板，包括：多层联锁结构织物，所述多层联锁结构织物的材质为UHMWPE，所述多层联锁结构织物的表面包覆有热固性环氧树脂，所述环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板呈中空菱形蜂窝状。

本发明还提供一种环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板的制作方法，包括：

(1)以UHMWPE短纤维纱作为经、纬纱线，采用多组经纱持续更替交织层的方法制成多层联锁结构织物；

(2)以所述多层联锁结构织物为复合材料增强体，浸入混合液中，采用插入芯棒、模压成型的方法制成直角菱形中空蜂窝状的环氧树脂/UHMWPE中空蜂窝复合板。

进一步的技术方案，步骤(2)中所述多层联锁结构织物在浸入混合液之前，先采用丙酮浸泡4h，取出挤干，再用去离子水冲洗干净，置于温度为70℃的烘箱内烘干1h。

进一步的技术方案，步骤(2)中所述混合液的制备方法为：取热固性环氧树脂和固化剂，按所述热固性环氧树脂与所述固化剂质量比为3:1的比例配制混合液，充分搅拌，静置5～8min至消泡。

进一步的技术方案，步骤(2)中所述模压成型的方法包括：

(1)调整试验平台的水平位置，在所述试验平台上放置承压板，在所述承压板的上表面涂覆一层分离油剂或者覆盖一层保鲜膜；

(2)将所述多层联锁结构织物放入装有所述混合液的容器中浸润，快速用玻璃棒反复搅拌，使所述混合液充分渗透到所述多层联锁结构织物中；