[发明专利]一种高性能热塑性复合材料金字塔型和X型点阵夹芯板及其制备方法

摘要

一种高性能热塑性复合材料金字塔型和X型点阵夹芯板及其制备方法，它涉及一种点阵夹芯板及其制备方法。本发明解决了现有树脂基复合材料芯子制备工艺复杂，芯子制备过程中易引入缺陷，制备效率低，芯子难以整体成型的问题，同时X型点阵结构中杆交错形成的二维节点有效地解决了现有树脂基复合材料点阵夹芯结构在压缩和剪切变形中的非弹性屈曲抗力较低的问题。本发明制备方法如下：一、制备热塑性复合材料层合板；二、制备周期排列菱形结构热塑性复合材料层合板网；三、将层合板网放入隧道式红外线烘箱；四、通过冲压模具制备金字塔点阵芯子和X型点阵芯子；五、制备高性能热塑性复合材料金字塔型和X型点阵夹芯板。

主权项

1.一种高性能热塑性复合材料金字塔型和X型点阵夹芯板的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的：步骤一：热压模具预处理：在热压之前，先用丙酮对模具进行清洗，然后将脱模剂均匀涂抹在模具表面；步骤二：制备高性能热塑性复合材料层合板：裁剪连续纤维增强热塑性复合材料预浸料；将裁剪好的预浸料按照设计的铺层要求在热压模具进行铺层，采用热压机进行层合板的压制，热压工艺为先从室温升至380℃～400℃，升温时间为1.5～3h，待温度达到要求温度后，施加压力1Mpa～3MPa，保温保压15min～30min；随后在保压状态下自然冷却至室温，开模，脱模得到高性能热塑性复合材料层合板；步骤三：制备高性能热塑性复合材料层合板网：在上述制备的高性能热塑性复合材料层合板上绘制层合板菱形网格图；将绘制好的层合板菱形网格图导入数控机械切割机中，按照预先绘制好的图形，对进行高性能热塑性复合材料层合板逐个切割，使得复合材料层板上加工出多个菱形孔；步骤四：软化高性能热塑性复合材料层合板网：将步骤三中切割好的高性能热塑性复合材料层合板网放入隧道式红外线烘箱，烘箱的温度调至400℃，传动带速度控制在0.01～0.05m/min，进行软化；步骤五：制备金字塔型点阵芯子和X型点阵芯子：对步骤一处理后的冲压模具进行预热，温度设定在200～300℃，待冲压模具温度达到200～300℃后，将步骤四中软化的高性能热塑性复合材料层合板网迅速放入冲压模具中，进行冲压成型；根据在高性能热塑性复合材料层合板网上冲压位置的不同，即可得到两种不同的点阵芯子：金字塔型点阵芯子和X型点阵芯子；步骤六：制备高性能热塑性复合材料面板：使用与步骤二相同的工艺制备高性能热塑性复合材料点阵夹芯板的上下面板；步骤七：制备高性能热塑性复合材料金字塔型和X型点阵夹芯板：利用热塑性复合材料焊接技术将金字塔型点阵芯子和X型点阵芯子分别与高性能热塑性复合材料上下面板进行连接，分别得到高性能热塑性复合材料金字塔型和X型点阵夹芯板；所述的焊接技术为超声焊接或电阻焊接；所述的高性能热塑性复合材料金字塔型点阵夹芯板，包括金字塔型点阵芯子(1)、复合材料上面板(3)和复合材料下面板(4)；所述的金字塔型点阵芯子(1)是由多个金字塔点阵结构单胞(5)组成；每个金字塔型点阵结构单胞(5)是由上端杆(5‑1)、下端杆(5‑2)和斜杆(5‑3)组成的具有金字塔型的一体件；所述下端杆(5‑2)和上端杆(5‑1)相互平行，所述上端杆(5‑1)和下端杆(5‑2)之间通过斜杆(5‑3)连接形成梯型的一体件，其中，每个下端杆(5‑2)的一端分别与两个斜杆(5‑3)一端连接，两个斜杆(5‑3)的另一端分别与上端杆(5‑1)的两端连接；所述金字塔型点阵芯子(1)中所有金字塔型点阵结构单胞(5)的上端杆(5‑1)的上表面均与热塑性复合材料上面板(3)连接，所有金字塔型点阵结构单胞(5)的下端杆(5‑2)的下表面均与热塑性复合材料下面板(4)连接；所述的高性能热塑性复合材料X型点阵夹芯板，包括X型点阵芯子(2)、复合材料上面板(3)和复合材料下面板(4)；所述的X型点阵芯子(2)是由多个X型点阵结构单胞(6)组成；每个X型点阵结构单胞(6)是由上端杆(6‑1)、下端杆(6‑2)和斜杆(6‑3)组成的具有X型的一体件；所述下端杆(6‑2)和上端杆(6‑1)相互平行，所述上端杆(6‑1)和下端杆(6‑2)之间通过斜杆(6‑3)连接形成梯型的一体件，其中，每个下端杆(6‑2)的一端分别与两个斜杆(6‑3)一端连接，两个斜杆(6‑3)的另一端分别与上端杆(6‑1)的两端连接；所述X型点阵芯子(2)中所有X型点阵结构单胞(6)的上端杆(6‑1)的上表面均与热塑性复合材料上面板(3)连接，所有X型点阵结构单胞(6)的下端杆(6‑2)的下表面均与热塑性复合材料下面板(4)连接。