蜂窝夹芯材料应用xx.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划蜂窝夹芯材料应用XX　　夹芯材料及其应用　　一院七队王华南XX　　摘要：夹芯材料具有轻质、高强、功能多样等优点，因而在工程领域受到重视本文首先对夹芯材料进行分类，介绍其组成及制备方法，然后讨论相应夹芯材料的一些功能最后提出夹芯材料在防护结构中应用可能存在的问题，给出建议　　关键词:夹芯材料；泡沫铝；金属型；聚合物　　夹芯材料由面板材料和芯材组成，是一种结构复合型材料其主要功能和效果是增强稳定性夹芯材料将具有密度小、吸能缓冲能力强、吸声性能好等优点的芯材与强度较高的板材复合，发挥二者结构和功能上的优势，使得夹芯结构材料具有独特的优异功能该种材料具有轻质、比强度高、比刚度高的特点并且具有良好的减震吸能性能，因而在航空航天、船舶制造、交通运输、工程减震和爆炸防护的方面具有广阔的应用前景　　一、夹芯材料的分类　　夹芯材料在抗爆、减震、降噪等方面具有优异的性能，受到了国内外研　　究人员的极大关注，当前，国内外已经开发出了多种夹芯材料，并对其性能进行了测试目前，根据芯材的种类将当前主要的夹芯材料分为泡沫铝夹芯材料、金属型夹芯材料和聚合物泡沫夹芯材料。

　　1、泡沫铝夹芯材料　　泡沫铝夹芯材料是以泡沫铝作为芯材发挥泡沫铝的功能特性以钢板、铝板等材料作为面板以结构强度的一类夹芯材料该种材料充分发挥了泡铝优异的吸能、吸声特性，又很好地避免了泡沫铝强度低的缺点　　2、金属型夹芯材料　　金属型夹芯材料也是夹芯结构的主要芯材之一型材夹芯材料根据型材的样式不同，可分为蜂窝结构和异型结构两类　　3、聚合物夹芯材料　　二聚合物泡沫是一种最常见的芯材，主要有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酰亚胺、聚醚酰亚胺和丙烯腈一苯乙烯t钏　　二、夹芯材料的制备　　1、泡沫铝夹芯材料的制备　　制备高性能的泡沫铝以及实现芯材和面板的牢固结合是泡沫铝夹芯　　材料制备的关键泡沫铝夹芯材料的制备方法很多主要包括两大类：一类是先制备泡沫金属，然后与金属板材进行连接;另一类方法是先采用一定的方法进行泡沫铝夹芯板预制品的制备然后将预制坯加热到芯部熔点以上进行发泡，最后冷却制成泡沫铝夹芯材料　　2、金属夹芯复合板芯材与聚合物芯材的制备　　轻质金属夹芯材料主要有金属蜂窝芯材、泡沫塑料芯材泡沫，塑料芯材分聚苯乙烯泡沫塑料芯材和蜂窝塑料芯材　　1）聚苯乙烯泡沫塑料是世界上公认的优良绝缘材料，该材料以低沸　　点液体的可发性聚苯乙烯树脂为基料，加入发泡剂、火焰熄灭剂、　　自熄增效剂、抗氧化剂和紫外线吸收剂等经预发泡、加热、块模机　　成形，可制成不同体积质量，不同形状泡沫的泡沫塑料板。

　　2）蜂窝塑料芯材包括热固性芯子、热塑性芯子和热固热塑性芯子　　热固性芯子由各种纤维和玻璃纤维、碳纤维、芳族聚酰胺纤纸、　　棉布等浸满热固性树脂，通过胶接拉伸法或波纹形胶接法制的要　　求强度高的蜂窝芯多采用连接齿轮滚压形成波纹，在胶接成形　　Nomex芯是Dupont公司生产的一种高强度的多旋聚酰胺结构芯　　其用途最为广泛　　3）金属蜂窝芯材的制芯方法有展开法、压力粘接成形法，压力纤焊　　成形法　　展开法：由印刷机将芯条胶涂在金属梢上形成胶条，相邻两层涂有　　胶条的金属梢应使胶条错开，即上一层纸的胶条位置正好在下一层　　纸张的相邻两胶条的中间以这种方法相互粘接在一起的金属箔形　　成一块蜂窝芯子板，待其中的胶黏剂充分固化，再将蜂窝芯子形成　　一条条具有所要求高度的蜂窝芯子条然后将蜂窝芯子拉伸展开，　　再将其浸带定形蜂窝芯子　　压力粘接成形法：首先在波形模具上，按手糊或模压成形工艺制成　　半六角形的波纹板，然后用粘接剂粘成芯子，压力成形法制成的蜂　　窝芯子，其蜂格尺寸正确可制任何规格的蜂窝芯子，但需要大量　　模具，生产效率低，所以很少使用　　压力纤焊成形法：日本山口进吾等于1994年研制出用纤焊方法来　　制造蜂窝芯。

将截成一定宽度的板条按半正方角形的形状进行波纹　　加工，以形成蜂窝，再用上下两块板将蜂窝进芯夹紧，用夹具固定　　后，置于真空炉内纤焊成一体　　4)金属夹芯复合板的芯板与板面连接　　胶接法　　胶接法是把金属面和芯子用热固化胶在连接成型机内加热加压　　复合而成的建筑材料，以聚苯乙烯和芯绵为芯材的金属面夹芯复合　　板都是用胶接法来进行连接的用来粘接涂层钢板与EPS芯材的胶　　是一种自熄聚乙烯双组分的热固化定型胶　　缝焊法　　将焊件装配成搭接或对接头，并置于两滚轮电极之间滚轮加　　压焊件并转动，连接或断开送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法　　网　　激光焊接法　　利用高能量技术的激光作为热源的一种高效精密焊接方法，具　　有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度、适应性强等优　　点，受到发达国家的重视，并用于航空、航天、汽车、轮船、电子、轻工等领域　　此外，还有纤焊法等　　三夹芯材料的性能　　1、泡沫铝夹芯材料的性能　　泡沫铝夹芯材料作为一种新型轻质结构和功能材料，其多结构决定了其　　具有独特的力学性能和吸收特性，在冲击防护与减震方面具有很好的应用前景　　1、1吸能及抗冲击性能　　泡沫铝具有多孔结构是一种弹塑性材料，在静态和动态变形过程中　　具有泡沫材料变形“三阶段”特征，出现弹性段、塑性塌陷段和致密化段。

泡沫孔微观塌陷是泡沫铝具有吸能作用的主要因素由于多孔结构，泡沫铝力学性能差，其单独作为吸能抗冲击材料具有明显的缺陷，采用夹芯结构设计，以泡沫铝作为芯材制备泡沫铝夹芯材料是解决该问题的有效方法国内外学者对泡沫铝夹芯材料的吸收和抗冲击性能进行了大量的研究，认为泡沫铝设计一种应变敏感材料，其理想的吸能效率一般可达以上，是一种优良的吸能材料，可有效衰减冲击波超压研究表明，泡沫铝夹芯材料的吸能、抗冲击性能取决于多方面的因素，包括动态荷载、泡沫铝性能、面板性能和防护结构设计等，泡沫铝夹芯材料比单一的板材具有高的能量吸收效率和高的抗冲击性能　　1、2抗侵彻性能　　泡沫铝夹芯材料还具有一定的抗侵彻能力其抗侵彻性能主要取决　　于面板的强度以及面板和芯(来自:写论文网:蜂窝夹芯材料应用XX)材的结合强度国内外学者对不同面板的泡沫铝夹芯材料的抗侵彻性能进行了研究有关实验表明，泡沫铝夹芯材料的抗侵彻性能主要来自泡沫铝的粘性效应，铝板—泡沫铝夹芯板相对于纯铝板具有不同的破坏形态;高速冲击下该体系有很好的能量吸收特性；夹芯结构的冲击破坏一般有3种形式:发生塑性变形而未破坏、贯穿但未有脱落试件脱落并飞出；泡沫铝主要承受的是局部压应力，在顶板破坏前，泡沫铝产生应变硬化。

　　1、3减震性能　　泡沫铝夹芯材料具有高的阻尼特性泡沫铝本身就是一种轻质高阻　　尼材料，其金属框架及孔隙结构具有高能量吸收特性，阻尼值为铸铁材料的5~10倍，应用于减震结构中作为阻尼层发生振动时还会被迫伸缩，层内产生较大的剪切应力和应变，因此会损耗更多的能量泡沫铝和金属壳间的接触性对结构阻尼有很大的影响，如果接触表面间在压力作用下可以相对滑动，则会产生附加的界面阻尼作用，阻尼效应由界面的干摩擦产生这就使得过量的振动可得到有效的衰减旧，因而在减震结构中有广泛的应用前景　　2、金属型夹芯材料的性能　　2、1蜂窝夹芯材料　　蜂窝夹芯板是采用蜂窝夹芯解构的一种夹芯材料它是在两层或多　　层面板之间夹一层或多层蜂窝夹芯构成面板一般承受弯曲变形，是主要的受力部位；而芯材初保温、隔热和隔音外，还将两个面层连接成整体，共同承受外载由于蜂窝夹芯板特殊的结构，作为一种高效结构材料，正日益受到关注目前，蜂窝夹芯材料主要有铝面板—铝蜂窝夹芯结构、碳纤维面板—Nomex蜂窝夹芯结构等　　铝制蜂窝芯材料是制作浅埋抗爆结构的理想材料该结构材料作为一种轻质材料，可吸收更高冲击能量，并且具有高的结构完整性和刚性研究发现，从吸能的角度看，由两个或三个基板组成的锥形板是最有效的设计。

江苏科技大学的杨永祥等人的研究结果表明，蜂窝式夹芯层结构　　在横向冲击载荷作用下具有稳定的压溃载荷、较长的有效行程，具有优良的吸能特性结构密度是影响结构耐撞性能的关键因素：夹芯层高度对结构的耐撞性影响不大但是增加结构夹芯层的高度结构吸能增加2、2异型夹芯材料　　我们将非蜂窝结构的型材夹芯结构归结为点阵夹芯结构，包括I型夹芯结构、O型夹芯结构、V型夹芯结构、波纹夹芯结构等异型夹芯材料具有超轻、比刚度高、比强度大、可控的优化设计能力以及隔热、降噪、吸能、制动等多种优异的性能英国人对板夹芯系统的抗冲击性能、抗爆性能、抗弹性能进行了测试结果发现，与普通板结构相比，PSP具有高的吸能性能美国海军将PSP的抗爆效果与等效的钢结构进行了对比，发现，在同等的测试条件下，PSP结构未发生明显的破坏，而等效的钢架构出现了撕裂贯穿研究发现通过增加V型芯材的高度，在夹芯板质量增加很少的情况下，可以明显提高夹芯板的硬度和抗弯强度　　3、聚合物泡沫材料的性能　　聚合物泡沫材料具有质量轻、比强度高、抗疲劳性能好、具有良好　　的冲击吸能特性以及隔音、绝热和减震性能与其他材料相比，聚合物泡沫作为夹芯材料的芯材发展具有复合结构的材料，不但降低了成本，而且还提高了材料的整体力学性能和尺寸稳定性，增强了抗冲击性能。

试验表明，泡沫聚合物夹芯结构的破坏模式包括面材剥离、局部出现剪切裂纹、夹芯破碎等几种形式另外，高聚物结构对成型性能影响明显增加钢板表面的粗糙度和适当加大粘合压力，可改善层压复合材料的成型性　　四、夹芯材料的应用　　夹芯材料是一种性能优异的结构复合型材料发挥了各组成材料的性能优势，扬长避短，使夹芯材料整体具备了结构和性能一体化的特点夹芯材料具有优异的吸能和抗冲击特性，同时其比强度高、刚度好，应用于防护工程中，可代替金属板、木材、塑料等传统材料，作为抗爆炸和抗冲击波的吸能材料　　1、夹芯材料最新发展动态　　夹芯材料的应用领域广泛，涉及能源、航空航天、船舶、交通运输、建筑等领域　　航空航天：飞机的主要部件，如机身、机翼和尾翼可采用PVC泡沫夹芯材料复合结构，同时使用丁二烯，在生产中不必进行高温高压处理飞机的重量得以减轻直升飞机最新一代复合螺旋桨叶采用密度低、可耐大多数溶剂且可经受高压蒸煮温度和压力的PMI泡沫夹芯材料船舶：常规的交联PVC泡沫已在船舶中广泛应用瑞士海军的护卫舰使用了28、、片状构造的丁二烯蜂窝夹芯材料大型冷藏拖网渔船很多是整体成型的夹芯结构，用玻璃布制作内外蒙皮，夹芯材料的厚度为　　100mm。

该类船具有轻质、高强、耐海水腐蚀、抗微生物附着以及吸收撞击能交通运输：交联的PVC夹芯材料在铁路运输中得到广泛的应用，并用于公共汽车和有轨电车及摩托车等一级方程式赛车模式模仿自然蜂窝结构，使用空心六边形管相互作用增强原理制作芯材建筑：在内外墙上使用纤维板、胶合板等各种夹芯材料，使墙壁具有隔音、隔热、轻质、高强等优点风能：夹芯材料是风电叶片的关键材料之一，为增　　强结构刚度，防止局部失稳，提高整个叶片的抗载荷能力，在叶片的前缘、后缘以及剪切肋等部位，一般都会采用夹层结构一是优化夹层结构部位的设计，二是选用新型性价比更高的夹芯材料另外，机舱罩也越来越多地采用泡沫夹芯复合材料结构　　2、关于夹芯材料　　虽然夹芯材料具有优异的综合性能，但是目前夹芯材料在防护结构中的应用还较少，分析原因在于以下几个方面1）大部分夹芯材料还处于研究阶段，一些功能特性，尤其是动载作用下的响应还不是很清楚，将其应用于工。