热膨胀模压法成型复合材料夹层结构工艺及其性能研究

【摘要】： 本文在传统泡沫夹层结构复合材料的成型工艺的基础上,探索了一种新型的夹层结构成型工艺。传统工艺需要热压罐、真空袋、压力袋等外部设备来为成型提供压力。本文提出了利用泡沫本身热膨胀和刚性模具的限制作用,为泡沫夹层结构复合材料提供成型压力,探讨一种新的夹层结构成型工艺方法。此工艺不需要外部设备提供压力,从而降低了复合材料的生产成本。通过对泡沫芯材的模压发泡工艺的控制、监测并分析了夹层结构成型时内部产生压力的大小。同时,对利用该工艺加工的夹层结构弯曲强度、剥离强度以及抗冲击性能进行了表征。 在热膨胀模压法制备夹层结构的可行性设计阶段,首先选择了合适的泡沫芯材,EPS泡沫的膨胀特性决定了它能够提供合适的加压时机和足够的压力;通过粘度测试实验选择了符合工艺要求的基体树脂体系,从理论上证明了这种工艺的可行性。 利用自行设计并加工的热膨胀模压装置试制出夹层结构试样,证实了这种工艺的实际可行性。不同的发泡工艺对成型过程中产生的压力有着明显的影响,低温、短时间发泡成型的泡沫芯材会在随后的夹层结构成型中产生更大的压力。 夹层结构试样力学实验结果表明:在一定的芯材本身产生成型压力条件下,较大的成型压力能有效地提高夹层结构的弯曲强度,但随着密度的增加,泡沫芯产生的压力增大到一定值后,弯曲强度值增加趋于稳定。同种密度条件下,改变发泡工艺参数对剥离强度的影响不大,但夹层结构的剥离强度随面板的含胶量的增加而提高。热膨胀法成型的夹层结构,由于其特殊的内部泡沫结构,其抗冲击能力较通常工艺加工的泡沫夹层结构有所提高。