6　夹芯材料

　　不饱和聚酯复合材料常制成夹芯板材或制品，这种夹芯制品质轻并具有良好的硬度及热绝缘性。
　　所用夹芯材料有轻质木材、泡沫塑料、纸蜂窝、玻璃布蜂窝、金属蜂窝等。

　　6.1　轻质木材

　　天然的轻质本材相对密度为0.09～0.25，用之作芯材做成复合板材具有良好的硬挺度和质量比。在英国已被劳埃德船级协会批准用于海洋环境及船舶制造中。

　　6.2　泡沫塑料

　　以泡沫塑料做夹芯在聚酯复合板材中使用更为普遍。生产方法可用手糊及喷射成型工艺制造，使层合材料硬挺度大为增强，根据使用要求，可以制成各种透光、耐化学、耐老化、隔热、隔音以及透微波等夹芯复合制品。
　　泡沫塑料夹层的芯材主要有3种，属于热固性树脂的有刚性聚氨酯泡沫塑料和酚醛泡沫塑料；属于热塑性树脂的有聚氯乙烯泡沫塑料。这种刚性泡沫塑料是气体分散于塑料固体之中的两相系统。塑料固体只占总体积的少部分，但承担着主要的物化性能。其制造方法都是将一种发泡剂加入树脂配方中，使树脂膨胀许多倍，体中形成许多小空腔，使体积质量(即密度)大大下降。泡沫塑料中小空腔互不相通，气相处在不连续小气泡中时，属密闭型；如气泡互相贯通，气体可以由泡沫塑料中通过时，即属通气型。大多数刚性塑料泡沫是以上两种类型的混合体，一部分密闭，一部分通气。气体在塑料中形成何种类型与气泡的大小，取决于塑料膨胀中的内应力，主要有：
　　①气体膨胀，使小空腔增大，形成对泡沫材料流动的压力；
　　②塑料的黏弹性阻止其流动的反作用力；
　　③气泡的表面张力使塑料沿小空腔壁流动到各空腔的交叉点。
　　通过以上各种力的相互作用，形成密度很低的泡沫塑料，其中空气占有体积的很大比例，而塑料固体则提供了全部质量。
　　(1)聚氨酯泡沫塑料    硬质聚氨酯泡沫塑料是一种由多元醇、聚异氰酸酯、发泡剂、引发剂和表面活性剂等制成的泡沫塑料，可产生均匀可控制的气泡。气泡中的混合气体热导率低，故泡沫塑料的热导率低[一般为0.02W／(m²・℃)]，耐热性好(可用于120℃)，可现场发泡，制成密闭型或通气型泡沫塑料。其缺点是比其他泡沫塑料易燃。典型的两种聚氯酯泡沫塑料的力学性能见表11-26。

　　硬质聚氨酯泡沫塑料在静负荷下的蠕变可采用经验式计算：

　　式中T――时间；
　　x――施加应力与泡沫塑料弹性模量之比；
　　A，B――由不同温度决定的常数。
　　(2)膨胀聚氯乙烯泡沫塑料   聚氯乙烯泡沫塑料是由聚氯乙烯或其共聚物，用机械起泡或化学起泡工艺制成。其水蒸气透过率低、吸水性低、刚度大，使复合夹层结构的刚度上升。聚氯乙烯泡沫塑料在火焰中虽不易燃烧，但会倒塌。其拉伸强度、压缩强度与剪切强度高，在冲击与振动下不碎，耐化学品，抗细菌及白蚁蛀蚀，隔热性好，故常用作聚酯玻璃钢夹层结构，制造船艇等制品。其缺点是价格较其他泡沫塑料贵。几种定型的聚氯乙烯泡沫塑料的力学性能见表11-27。

　　(3)酚醛泡沫塑料  酚醛泡沫塑料具有良好的耐化学性与耐热性，水蒸气透过率及吸水率低。密度30～150kg／m³,高密度可达500kg／m³。可制成阻燃及低发烟产品。光学烟浓度(见第19章)低于5％(一般聚氢酯泡沫塑料为50％～90％)。产生的烟雾中只含CO₂、CO和H₂O，没有充满炭、烟的中间挥发物。温度上升，泡沫塑料逐渐氧化成炭化结构，无中间软化或滴落现象。燃烧残物变成硬质的泡沫焦炭，保护了下层泡沫塑料并阻止燃烧的进行。
　　酚醛泡沫塑料具有良好的化学惰性，只受浓酸与碱的侵蚀，可以耐黏合剂与油漆中溶剂的侵蚀，故可用于耐腐蚀方面。制品可制成2m×1m×0.5m的长方块或1m×lm×0.5m的方块。

　　6.3　蜂窝结构

　　纸、玻璃布以及铝箔等可制成规则的六角形蜂窝结构材料，见图11-17。两层表面板用浸渍过树脂的玻璃网布与蜂窝结构材料粘结，经固化即得产品蜂窝夹芯板。这种夹芯材料有以下几个独特优点。

　　①具有极高的强度／质量比。质量轻而强度高，优于其他各种板材。
　　②几乎各种常用结构材料都可用来制取蜂窝夹芯板。
　　③制品尺寸精确度高，其尺寸、厚度、质量体积等指标可以控制。
　　④大多数蜂窝结构可以机械化生产，效率高。
　　⑤可进一步加工成不同构型的制品，应用广泛。
　　蜂窝夹芯结构材料可用于军用与民用多方面。例如在飞机结构中，采用玻璃钢蜂窝结构制取机翼、副翼、配平补翼、旋转叶片，尾缘、机门、地板、舱壁，桌面、雷达天线罩、燃料室支撑、提升器、方向舵、炸弹舱门等，主要利用了蜂窝结构的高比强度、高比刚度、抗声破坏、抗冲击、表面光滑、尺寸精确、电绝缘、不燃以及在战斗中中弹后无炸裂等优点，而且制造成本低。在民用方面可用于特种房屋结构，如计算机房以及做地板、间壁、家具等。