本發(fā)明涉及復(fù)合材料棒材技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)由三部分組成，最外層是面板，主要承受彎曲變形引起的正應(yīng)力，采用高強(qiáng)、高模量的材料制造，如層壓的碳纖維或玻璃纖維布等；中間是芯材，為夾層結(jié)構(gòu)提供足夠的截面慣性矩，主要承受剪應(yīng)力，常用蜂窩、泡沫、輕木等材料。面板和芯材之間是膠接層，通過樹脂將兩者粘接在一起，常用不飽和聚酯、乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)是一種具有廣闊發(fā)展前景的材料與結(jié)構(gòu)形式，復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，可涉及軍事設(shè)施、國防工程、車輛、艦船、建筑、橋梁等領(lǐng)域。

在我國，復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)多以蜂窩為芯材，例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201220567532.X，發(fā)明名稱為一種新型舞臺(tái)活動(dòng)板的專利，其公開了一種新型舞臺(tái)活動(dòng)板，包括有蜂窩芯材，在所述的蜂窩芯材上、下兩面上分別粘貼有面板，所述的面板與蜂窩芯材之間設(shè)有粘接層，蜂窩芯材包括有若干個(gè)依次緊密連接且截面為正六邊形的蜂窩單元體。再例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201420799397.0，發(fā)明名稱為一種可連續(xù)制備蜂窩芯材的模具和裝置，具體涉及一種可連續(xù)制備蜂窩芯材的模具及裝置，并進(jìn)一步公開了其使用方法。

但蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的芯材與面板接觸面積小，因此其粘結(jié)性能相對(duì)較弱，造成復(fù)合材料棒材結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種抗拉強(qiáng)度高、線膨脹系數(shù)低的增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材結(jié)構(gòu)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材結(jié)構(gòu)，由復(fù)合材料套管、金屬芯模和泡沫夾芯組成，金屬芯模整體呈空心圓柱體形，空心圓柱體形內(nèi)填充硅橡膠，空心圓柱體的外表徑向設(shè)置有多個(gè)連接至復(fù)合材料套管的加強(qiáng)筋，該加強(qiáng)筋與金屬芯模的材質(zhì)相同；復(fù)合材料套管也呈空心圓柱體結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料套管與金屬芯模之間填充泡沫夾芯。

泡沫夾芯的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫。

復(fù)合材料套管的材質(zhì)為無堿玻璃纖維復(fù)合材料。

復(fù)合材料套管的材質(zhì)為不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料。

以上所述不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料為添加型阻燃不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料。

本發(fā)明采用上述方案后具有如下技術(shù)效果：

本發(fā)明所述增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材經(jīng)過抗拉強(qiáng)度、拉伸模量、線膨脹系數(shù)等相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果表明其保溫隔熱性能好，抗拉強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)低，所述增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材的尺寸穩(wěn)定。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1顯示了本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)。

圖2顯示了用于復(fù)合材料棒材成型的自加熱平臺(tái)的結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，一種增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材結(jié)構(gòu)，由復(fù)合材料套管8、金屬芯模9和泡沫夾芯10組成，金屬芯模整體呈空心圓柱體形，空心圓柱體形內(nèi)填充硅橡膠，空心圓柱體的外表徑向設(shè)置有多個(gè)連接至復(fù)合材料套管的加強(qiáng)筋11，該加強(qiáng)筋與金屬芯模的材質(zhì)相同；復(fù)合材料套管也呈空心圓柱體結(jié)構(gòu)，復(fù)合材料套管與金屬芯模之間填充泡沫夾芯。

金屬芯模內(nèi)部的硅橡膠受熱膨脹，填滿金屬芯模內(nèi)部的空腔，向外膨脹的壓力會(huì)傳遞給位于復(fù)合材料套管與金屬芯模之間的泡沫夾芯，泡沫夾芯在受熱和受壓的條件下，進(jìn)行充分發(fā)泡，體積變大的過程中受到金屬芯模外壁與復(fù)合材料套管內(nèi)壁的擠壓，并受到硅橡膠受熱膨脹時(shí)的壓力，使得泡沫夾芯的固化效果更佳。

優(yōu)選所述金屬芯模及加強(qiáng)筋的材質(zhì)為不銹鋼。

優(yōu)選地，本發(fā)明增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材結(jié)構(gòu)中泡沫夾芯10為硬質(zhì)聚氨酯泡沫，復(fù)合材料套管可以為無堿玻璃纖維復(fù)合材料，也可以為不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料。

因不飽和聚酯樹脂(UP)為二元醇與不飽和二元酸在高溫下縮聚而成，其主鏈中含有可聚合雙鍵，在引發(fā)劑作用下與各類烯類單體共聚，得到體型結(jié)構(gòu)的熱固型塑料。但是這類塑料易燃，因此本發(fā)明采用將不飽和聚酯樹脂添加適量的阻然劑進(jìn)行處理后形成的添加型阻燃不飽和聚酯樹脂。

本發(fā)明還公開了一種結(jié)構(gòu)增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材的制造方法，包括以下步驟：

步驟一，制作金屬芯模，金屬芯模為空心圓柱體形結(jié)構(gòu)，并在金屬芯模外表沿徑向設(shè)置多個(gè)相同金屬材質(zhì)的加強(qiáng)筋，每個(gè)加強(qiáng)筋的長度相等；

步驟二，在金屬芯模外套設(shè)與金屬芯模同等長度的復(fù)合材料套管，并保證金屬芯模的加強(qiáng)筋與復(fù)合材料套管內(nèi)壁之間無間隙；復(fù)合材料套管的材質(zhì)為無堿玻璃纖維或添加型阻燃不飽和聚酯樹脂復(fù)合材料；

步驟三，復(fù)合材料套管與金屬芯模之間填充泡沫夾芯；泡沫夾芯的材質(zhì)為硬質(zhì)聚氨酯泡沫；

步驟四，在金屬芯模的圓柱體空腔內(nèi)設(shè)置圓柱體形的硅橡膠棒；

步驟五，將金屬芯模內(nèi)設(shè)置有硅橡膠棒、金屬芯模與復(fù)合材料套管之間設(shè)置有泡沫夾芯的棒材放置于復(fù)合材料棒材成型的自加熱平臺(tái)上，利用該自加熱平臺(tái)對(duì)棒材進(jìn)行分階段加熱、加壓，使金屬芯模與復(fù)合材料套管之間的泡沫夾芯充分發(fā)泡并填充滿空腔，使金屬芯模內(nèi)部的硅橡膠棒膨脹至填充滿金屬芯模內(nèi)部。

進(jìn)一步地，所述步驟四中分梯度進(jìn)行加熱加壓，先加熱至80-120攝氏度，加壓至50-80MPa，保持2-5min；然后繼續(xù)加熱至180-220攝氏度，加壓至100-150MPa，保持2-5min。

作為以上所述步驟四中分梯度進(jìn)行加熱加壓的一個(gè)實(shí)施例，先加熱至80攝氏度，加壓至80MPa，保持5min；然后繼續(xù)加熱至180攝氏度，加壓至150MPa，保持5min。

作為以上所述步驟四中分梯度進(jìn)行加熱加壓的另一個(gè)實(shí)施例，所述步驟四中分梯度進(jìn)行加熱加壓，先加熱至120攝氏度，加壓至50MPa，保持2min；然后繼續(xù)加熱至220攝氏度，加壓至100MPa，保持2min。

如圖2所示，本發(fā)明還公開一種用于復(fù)合材料棒材成型的自加熱平臺(tái)，包括：

長方體框架結(jié)構(gòu)的支撐裝置1；

設(shè)置于支撐裝置1上的鋼化玻璃模板2，鋼化玻璃模板2上具有多個(gè)用于設(shè)置復(fù)合材料棒材的半圓柱形槽a；

設(shè)置于支撐裝置1上位于鋼化玻璃模板2下方的熱輻射燈安裝基座3，熱輻射燈安裝基座3上具有多個(gè)半圓柱形槽b，半圓柱形槽a與半圓柱形槽b形狀、大小均相同，熱輻射燈安裝基座3上設(shè)置有多個(gè)熱輻射燈41，熱輻射燈41用于復(fù)合材料棒材成型過程中對(duì)其加熱，多個(gè)熱輻射燈41均與溫控裝置42之間電連接，溫控裝置42與電源連接；

支撐裝置1長方體框架的四周、且位于熱輻射燈安裝基座3與鋼化玻璃模板2之間圍設(shè)有四塊保溫型透明有機(jī)玻璃板；

設(shè)置于支撐裝置1上、位于鋼化玻璃模板2的上方罩設(shè)有保溫且透明的有機(jī)玻璃罩5，有機(jī)玻璃罩5與鋼化玻璃模板2之間為可拆卸式連接，且連接處為活動(dòng)密封連接；有機(jī)玻璃罩5外設(shè)置有空氣增壓裝置6，空氣增壓裝置6用于復(fù)合材料棒材成型過程中對(duì)其加壓。

優(yōu)選地，熱輻射燈安裝基座3平行于鋼化玻璃模板2設(shè)置在支撐裝置1上。

因?yàn)闊彷椛錈舭惭b在非封閉的空間中，熱輻射燈產(chǎn)生的熱量易散失，為了減少熱量的流失、縮短升溫的時(shí)間、保證溫度的恒定，所述自加熱平臺(tái)支撐裝置1長方體框架的四周、且位于熱輻射燈安裝基座3與鋼化玻璃模板2之間圍設(shè)有四塊保溫型透明有機(jī)玻璃板，采用透明的材質(zhì)可以觀察到復(fù)合材料棒材成型時(shí)泡沫夾芯材料的發(fā)泡過程，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)成型過程中出現(xiàn)的一些問題及時(shí)解決。

為了便于移動(dòng)用于復(fù)合材料棒材成型的自加熱平臺(tái)，所述長方體框架的底部均勻設(shè)置有多個(gè)支撐活動(dòng)腳輪7。能夠通過支撐活動(dòng)腳輪調(diào)節(jié)裝置高度，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)加熱平臺(tái)的水平度調(diào)節(jié)，擺脫生產(chǎn)場地高低不平的限制。

為了加強(qiáng)支撐裝置對(duì)鋼化玻璃模板的支撐，所述長方體框架的上端設(shè)置有支撐梁，且支撐梁位于鋼化玻璃模板的下方，所述支撐梁與鋼化玻璃模板之間設(shè)置有橡膠板，橡膠板與支撐梁相接觸，起到緩沖作用，為了避免因?yàn)橹瘟旱拇嬖谑逛摶Ａ０宓囊徊糠植荒鼙粺彷椛錈粽丈涞?，?huì)導(dǎo)致鋼化玻璃模板的受熱不均，影響復(fù)合板成型效果，還可以在支撐梁與鋼化玻璃模板之間設(shè)置導(dǎo)熱板，導(dǎo)熱板與鋼化玻璃模板相接觸，通過設(shè)置導(dǎo)熱板對(duì)該部分鋼化玻璃模板起到傳熱作用，保證整個(gè)鋼化玻璃模板受熱均勻。

經(jīng)過以上所述裝置、所述工藝加工得到的本發(fā)明所述增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材經(jīng)過抗拉強(qiáng)度、拉伸模量、線膨脹系數(shù)等相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果平均值如下所示：

結(jié)果表明其保溫隔熱性能好，抗拉強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)低，增強(qiáng)型復(fù)合材料棒材的尺寸穩(wěn)定。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。