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1、PMI泡沫夹层结构的结构优势
在夹层结构中, PMI泡沫材料可以作为结构性单元。过去, 一股仅仅把泡沫作为填充权料,不考虑其强度和刚度对结构的贡献。主要原因是过去使用的泡沫材料,例如PUR泡沫,一般是在结构完成以后,空腔内发泡,这样泡沫的质量,均匀性和力学性能难以保证。PMI泡沫采用的是独特的固体发泡技术,泡沫的质量、均匀性和力学性能都可以保证。PMI泡沫是目前比强度和比刚度高的聚合物硬质泡沫材料。通过计算,如果把PMI泡沫作为夹层结构的结构性单元,面板可以减少1-2层碳纤维铺层。PMI泡沫夹层结构可以作为结构性夹层结构使用,应用领域突破了过去蜂窝等非结构性夹层结构的传统观点。
2、PMI泡沫夹层结构的工艺优势。
PMI泡沫还具有突出的耐压缩蠕变性能。也可以这样说, PMI泡沫的比强度和比刚度是使得材料具有良好的使用性能, PM泡沫耐压缩蠕变性能使得材料同时也具备了良好的工艺性能。碳纤维环氧复合材料体系的固化需要设定的压力,温度和时间为固化条件。如果采用节约成本的共固化工艺,作为芯材的泡沫材料,需要具有良好的耐压缩蠕变性能。经过试验PMI泡沫能够满足各种固化条件的要求。
通常对于泡沫夹层结构,可以采用的工艺有:
模压工艺:
模压工艺的特点是模具成本相对较高,优点是能够准确的保证复合材料的厚度和尺寸;同时具有两个光洁表面的构件。通常采用模压工艺的构件有飞行控制部件,直升机旋翼,运动器材和医疗床板等。在模压工艺中,通过赋予泡沫芯材一定的过盈量,在合模固化过程中,过盈量给面板的固化提供反压力。PMI泡沫的耐压缩蠕变性能是过盈量转变成反压力的前提和保证,可以通过设定合适的过盈量,根据铺层的树脂含量,固化体系,面板厚度,调整反压力的大小,满足固化压力的要求。
热压罐工艺:
热压罐工艺的特点是一面硬模,一面软模(真空袋)。通过抽真空以及热压罐内加压,对固化中的复合材料层板加压。如果采用共固化工艺,也就是碳纤维复合材料面板的固化、夹层结构芯材与面板的粘接一次性完成。PMI泡沫的空隙相对蜂窝要小,能够对面板的固化提供足够的支撑,不会像蜂窝结构面板出现电报效应。
RTM工艺:
液体树脂注射是一种相对较新的优化制造工艺,借助RTM (树脂转注模)的技术,生产高性能夹层结构构件。目的是为了简化生产过程,降低制造成本, 节约原材料。选用价格相对较低,具有良好的铺覆性能的布,可以实现批量生产,构件能达到使用高质量的预浸料的效果。如果将蜂窝的孔隙加以密封,不让低黏度的注射树脂流入蜂窝孔隙,在RTM制造工艺中,也可以选择蜂窝作为夹心材料。不过,通常如果采用RTM工艺生产夹层结构复合材料,一般采用泡沫芯材。和热压罐工艺相同,芯材也需要具有良好的耐压缩蠕变性能,满足树脂注射压力和注射温度的要求。
3、PMI泡沫夹层结构耐久性方面的优势
泡沫夹层结构与NOMEX蜂窝夹层结构比较的另一个特点是其抗吸湿性好得多,由于泡沫是闭孔的,湿气和水分很难进入到夹芯里面去。目前舰载机型以及一些雷达透波构件(雷达罩)尽可能的避免采用蜂窝结构,减少维护成本。
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