盘点复合材料夹心结构中的常见芯材类型及特点
2020-05-18
粘合夹层结构在复合材料领域应用已经半个多世纪，一直是复合材料行业的基本组成部分 。使用相对较薄 、结实的面板粘结到较厚、轻质的芯材上的想法 ，使该行业能够构建结实 、坚固 、轻便且高度耐用的结构。这项技术已在船 、卡车、汽车 、风力涡轮机叶片和建筑结构中得到证明 。如果正确选择芯层和表层 ，重量增加3％可使抗弯强度和刚度分别提高3.5倍和7倍。
面板几乎可以是任何材料。在复合材料工业中 ，最常见的面板是玻璃纤维和碳纤维板。目前有多种类型的芯材可供选择 ，其性能和成本范围广泛 ：
轻木
轻木具有高的纵横比和定向排列的晶胞，以使晶粒朝向最大应力的方向 。轻木在娱乐船船体 、军用飞机、海军舰船、车辆 、风力涡轮机叶片和耐腐蚀的工业坦克等产品上具有较好的记录。
端粒轻木的闭孔结构由细长的棱柱形孔组成 ，其长度（晶粒方向）约为直径的16倍 。该材料的密度通常在每立方英尺6到16磅之间，因此具有出色的刚度和粘结强度 。端粒轻木有平板形式 ，可用于平板结构 ，也可采用薄纱支持的块状布置 ，以适应复杂的曲线。
交联PVC泡沫
聚氯乙烯（PVC）泡沫芯是通过将聚乙烯基共聚物与稳定剂 、增塑剂、交联化合物和发泡剂结合在一起制成的 。将混合物在压力下加热以引发交联反应 ，然后浸入热水罐中以膨胀至所需密度 。PVC泡沫可以很好地结合强度和重量，密度范围为4到30 lb /ft? 。
热塑性泡沫
泡沫热塑性聚苯乙烯非常轻 ，仅重约2磅/平方英尺。这种材料的机械性能非常低 ，聚苯乙烯会受到聚酯树脂的侵蚀和溶解 。这些泡沫将不符合复杂的曲线。使用通常仅限于浮力而不是结构应用 。
聚氨酯泡沫
聚氨酯可以片材形式使用，也可以在用作隔热材料或浮力材料时发泡到位 。聚氨酯泡沫可以以各种密度吹塑，从2 lb /ft?到20 lb /ft?以上。由于其较低的剪切值，这种泡沫通常不用于结构应用 。
线性PVC泡沫
线性PVC泡沫芯主要用于船舶工业 。其独特的机械性能是非交联分子结构的结果 ，该结构允许在失效前发生明显的挠曲 。与交联（非线性）PVC相比，该PVC的静电性能较差 ，冲击吸收性能更好 。
PMI泡沫
聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）泡沫通常用于高级复合材料预浸料的复合结构中，这种结构需要能够承受超过350o F的固化温度。
蜂窝
各种类型的人造蜂窝芯广泛用于航空航天和运输行业 。蜂窝材料包括纸，铝，酚醛树脂浸渍的玻璃纤维 ，聚丙烯和芳纶纤维经酚醛处理的纸。密度范围为1到6 lbs /fᶟ 。物理性质在很大程度上取决于特定的材料和密度。蜂窝芯可以制造极轻的面板 。
纤维增强芯
纤维增强复合芯技术将玻璃纤维和闭孔泡沫结合在一种工程结构中，以创建具有非常高机械性能的非常有效的夹芯解决方案 。它非常适合用作需要高刚度的静态应用的材料 ，也可以替代木材和胶合板 。
核心织物（层压散料）
使用各种材料生产称为核心织物或层压散料的产品。这些产品的目的是创建一个屏障 ，以防止打印出来或快速增加层压板的厚度 。在大多数情况下，芯布是使用聚酯长丝的非织造材料 ，该聚酯长丝被粘合成垫状吸墨纸构型。这些产品被树脂浸湿 ，并类似于玻璃纤维增强材料进行层压。
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