泡沫夹层结构的模压共固化成型工艺及参数选定

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1、维普资讯http://www.cqvip.com胡培，等：泡沫夹层结构的模压共固化成型工艺及参数选定泡沫夹层结构的模压共固化成型工艺及参数选定胡培陈志东薛元德孙眷方[德固赛(中国)投资有限公司上海分公司，上海201108](同济大学航空航天与力学学院，上海200092)摘要在分析夹层结构的基础上，概述了常用芯材包括铝蜂窝、NOMEX~蜂窝和聚甲基丙烯酰亚胺泡沫塑料的}生能和特点，介绍了刚性泡沫夹层结构常用的成型工艺，详细阐述了刚性泡沫夹层结构的模压共固化成型工艺及相关参数的选定。关键词泡沫塑料夹层结构模压共固化成型工艺芯材在航空、运动器材、医疗等领域的构件中，为了PMI泡沫塑

2、料在航空领域得到了广泛的应用。中等保证性能、降低件重，常常使用夹层结构。夹层结构密度的PMI泡沫塑料具有很好的压缩蠕变性能，可的性能主要取决于面板的性能和面板之间的间距，以在180~C、0．5MPa下进行热压罐固化。PMI泡沫面板的间距越大，几何惯性距越大，进而弯曲刚度就塑料能满足通常的预浸料固化工艺的蠕变性能要越大¨J。夹层结构的面板一般为玻纤／碳纤复合材求。作为航空材料的PMI泡沫塑料是一种均匀的料；芯材承受的应力相对较小，因此可选择轻质材料闭孔泡沫材料，其孔隙大小基本一致。表1示出铝以减轻构件的质量。图1为夹层结构示意图。蜂窝、NOMEX~蜂窝和ROHACELL~71W

3、FPMI泡沫r面板塑料芯材的性能对比。芯材表13种芯材的性能对比材料密度／压缩弹性kg·ITI一模量／MPa剪切强度)／MPa面板铝蜂窝72l0342．3(L)，1．5(W)图I夹层结构示意图NOMEX~蜂窝802502．25(L)，1，2(W)ROHACELL~71WF75l051．3对于面板，主要考虑的是材料的强度和刚度，但注：1)L代表长度方向；2)W代表宽度方向。是对于芯材，主要目的是最大幅度地减轻质量，在1刚性泡沫夹层结构的成型工艺介绍上、下面板之间保持一定距离的同时，需要承受一定刚性泡沫夹层结构目前常用的固化工艺主要有的压力，以维持面板的稳定J。两大类，一类是胶接

4、分步实施的多次固化工艺，另一常用的芯材有铝蜂窝、泡沫塑料和NOMEX~蜂类是玻纤／碳纤复合材料面板固化和面板与芯材胶窝_3J。对于铝蜂窝，在质量一定的前提下其壁可以接同时完成的共固化工艺。为了降低工艺成本，共做得很薄，这样可以得到很高的压缩弹性模量。但是，薄壁也会导致蜂窝表面尤其蜂窝孔隙较大的表固化工艺是目前夹层结构制造的发展趋势。当然，面发生局部破坏。另外，将铝蜂窝和碳纤维一同使不管是采用共固化工艺还是采用多次固化工艺，都用时，为避免发生电腐蚀，两种材料之间必须进行电必须考虑工艺方法对芯材的要求。绝缘处理。金属蜂窝的显著优势是能满足严格的空通常可采用手糊成型、模压成型、真空

5、袋热间材料的气体释放要求。NOMEX~蜂窝是采用芳纶压罐成型或树脂注射成型等方法制造泡沫夹层结纸浸酚醛树脂制成的，具有广泛的应用领域。NO—构。如果选用热压罐成型或树脂注射成型，固化过MEX~蜂窝与铝蜂窝相比，局部屈服的问题要小得程中泡沫芯材在一段时间内要受到温度和压力的同多，因为NOMEX~蜂窝的壁可以做得相对厚一些。时作用，这要求泡沫芯材具有很好的压缩蠕变性能，另外，NOMEX~蜂窝材料不导电，不存在接触电腐否则不能保证固化前、后构件的尺寸稳定性。蚀的问题。但是由于芳纶产品不能抵抗紫外线，模压成型是发展较早也较成熟的一种成型工NOMEX~蜂窝需要有面板保护。由于材料是浸酚

6、醛艺。它是根据产品的要求，将若干层预浸料层叠起树脂制成，所以也能满足烟雾毒性(FST)要求。聚来，置于两个抛光的金属模板之间，再送入热压机甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫塑料在进行适当的高温处理后，也能承受180~C的固化工艺要求，这样使得收稿日期：2007—06—07维普资讯http://www.cqvip.com工程塑料应用2007年，第35卷，第8期内，在一定的温度和压力下进行固化，然后冷却、脱表2ROHACELL~PMI泡沫塑料的基本物理力学性能模压制成材。模压成型工艺具有自动化程度高、制项目51A71Fx51W下71WF密度／kg·m52755275品质量较高、性能稳定

7、等特点，适合于批量生产。压缩强度／MPa0．90．80．81．720世纪90年代，Westland直升机公司在新一压缩弹性模量／MPa706575105代先进直升机旋翼的发展项目(英国试验旋翼项剪切弹性模量／MPa19262442断裂伸长率／％4933目)中引进了PMI泡沫塑料。1989年山猫直升机热变形温度／~C18018020520H0LynxAHMK9的首次飞行即安装了新型先进复合一般热压工艺的升温曲线可分为5个阶段，如材料旋翼，旋翼直径达到12．8m。PMI泡沫塑料的图3所示。热弹性性能和良好的