FRP三明治夹芯材料设计理念和应用

　　戴铂(DIAB)是全球最大的泡沫复合夹心材料供应商之一，公司总部在瑞典。半个世纪以来，戴铂公司一直致力于三明治夹芯复合材料的研发以及夹芯复合材料在船艇、风能、海陆空交通运输、建筑和工业领域的应用推广，在全球16个国家有生产或销售分部。2006年，戴铂中国正式成立，并在昆山建立了发泡芯材加工工厂，2007年建立成套芯材加工工厂，为国内和亚太地区生产企业提供高性能复合材料泡沫芯材和复合材料解决方案。同时，DIAB Technologies戴铂科技作为戴铂公司的一个拥有独立技术品牌的分支，也致力于为客户提供产品铺层结构设计、船艇入级结构设计、有限元FEA计算、材料测试、现场工艺审核与优化、工艺培训和现场建造支持等方面的技术附加值服务，值得一提的是，我们把拥有在欧洲注册专利的DIAB Core Infusion TechnologyTM戴铂真空导流工艺，带到国内风力发电叶片、机舱罩和船艇制造等领域，2006年以来，戴铂昆山的实验室举办了数十期真空导流、RTM等新工艺培训班。2008年3月，举办Core Colleg戴铂夹心复合材料理论设计到生产实践研讨会。通过现场培训支持、定期的技术培训班和研讨会的融合，达到创新、双赢的目标。比如，戴铂Divinycell Ⅱ结构芯材，具有闭孔不吸水、抗化学腐蚀、能量吸收率高、抗冲击、疲劳寿命优异和绝缘隔音等卓越性能，为客户的结构设计产品设计提供广阔的自由度和附加值。去年公司推出了新型“防火、低烟、无毒”的Divinycell F芯材，开始实现在航空领域的推广和应用。
　　采用三明治夹芯复合材料生产产品，对夹材料的选择上应当首先注意材料在力学、极限温度等方面的性能特点，选择合适的材质，进而配合表层材料和黏结剂树脂基体的选择，包括纤维种类、克重、层数、夹心材料密度、厚度。对整个铺层结构作出铺层设计。结构设计的方法有几种，船艇的夹芯材设计规范，我国主要使用国外船级社的规范指导。另外，使用公式计算软件做典型铺层设计以实用及Ansys、Femap等有限元计算软件做整体结构分析计算的方法。由于树脂基体是通过工艺过程才能实现同纤维增强材料和夹心芯材的结合，[-page-] 而工艺的不同会带来截然不同的数值纤维含量和瑕疵数量多少，从而很大程度上影响最终结构的性能和疲劳寿命。传统敞开式手糊工艺的纤维含量只有40%左右，并且气泡含量多。而采用“三明治”夹芯材料制作以真空袋压法是目前最为清洁、方便、优质的真空导流工艺。
　　真空导流工艺是将玻璃纤维增强材料和泡沫夹心材料干法预铺设在密闭的模具内，然后安装供树脂进入和流动扩散的进胶接头和引流管道，随后通过真空薄膜袋密封和真空泵的抽气实现整个模具面积上铺层内部的高真空环境(一般为99%以上的真空度)。在系统保压良好的情况下将低粘度的树脂通过进胶管道由大气压注入系统内部，树脂按照预先设计的管道扩散，在预订时间内浸泡有铺层结构，而后胶化固化。整个真空导流过程可重复可质量控制，产品气泡含量降到最低，产品的纤维含量达到65%以上。而且由于真空薄膜的密闭作用把苯乙烯等有害气体的扩散降低了90%以上，实现了健康、环保的要求。戴铂夹习真空导流工艺在一般意义的真空导流工艺的基础上，实现了泡沫芯材的开槽打孔结构帮助树脂扩散的作用，无需使用导流等导流介质，而且提升了导流效率和树脂流动可控性和可预见性。戴铂夹芯真空导流工艺TM方便易实现，可以使用原有的模具，模具需要有250mm宽度的边缘法兰，以能够贴附树脂刹车带和真空袋胶条，此外，模具需要做密闭处理，防止系统漏气，玻璃纤维材料需要有很好的可浸润性，使用的耐树脂要求粘度在250cps以下，环境温度最好在20~30摄氏度制作，真空系统的真空度要求达到99%以上，最后，设计出的产品往往需要做样品力学测试，包括四点弯曲试验、剥离测试试验、剪切试验等来检测其力学指标是否合格。DIAB Tochnologies戴铂科技拥有全套的设计软件和结构设计能力，并可完成材料力学测试。帮助客户实现最优化的结构设计方案和工艺实现方案。