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基于碳纤维纸的蜂窝芯以及由蜂窝芯制成的制品.pdf

  • 上传人:n****g
  • 文档编号:4289930
  • 上传时间:2018-09-13
  • 格式:PDF
  • 页数:11
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201080052562.0

    申请日:

    2010.11.17

    公开号:

    CN102666084A

    公开日:

    2012.09.12

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):B32B 3/12申请公布日:20120912|||实质审查的生效IPC(主分类):B32B 3/12申请日:20101117|||公开

    IPC分类号:

    B32B3/12; B32B5/26; B32B27/04; B32B27/30; B32B27/38; B32B27/42; B32B29/08; D21H13/50

    主分类号:

    B32B3/12

    申请人:

    纳幕尔杜邦公司

    发明人:

    M·R·勒维; D·W·考卡

    地址:

    美国特拉华州

    优先权:

    2009.11.20 US 61/262966

    专利代理机构:

    中国专利代理(香港)有限公司 72001

    代理人:

    邹雪梅;李炳爱

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    内容摘要

    本发明涉及蜂窝芯,所述蜂窝芯由包含20-85重量%的碳纤维絮状物的纸材制成。碳纤维具有至少1.5∶1的非圆形截面宽高比。纸材具有至少35%的纤维体积分数。碳纤维的算术平均长度为至少0.5mm,并且长度加权平均长度为至少0.9mm。

    权利要求书

    1: 蜂窝结构, 所述蜂窝结构包括多个互连的壁, 所述壁具有限定多个蜂窝巢室的表面, 所述巢室壁由纸材形成, 所述纸材包含 20-85 重量%的碳纤维, 其中 : (i) 所述纸材具有至少 35%的纤维体积分数, (ii) 所述碳纤维具有至少 1.5 ∶ 1 的纤维截面宽高比, (iii) 所述碳纤维具有至少 0.5mm 的算术平均长度, 并且 (iv) 所述碳纤维具有至少 0.9mm 的长度加权平均长度。2: 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中所述碳纤维具有 0.1-3: 0dpf 范围内的线密度。 3. 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中所述碳纤维的算术平均长度为至少 0.7mm, 并且所 述长度加权平均长度为至少 1.2mm。4: 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中在所述纸组合物中, 全部絮状物纤维均具有至少 1.5 ∶ 1 的纤维截面宽高比。5: 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中在用树脂浸渍之前, 所述纸材具有不大于 2.2 的纵 向与横向拉伸比。6: 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中所述纸材具有至少 45%的纤维体积分数。7: 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中所述纸材用树脂浸渍, 所述树脂选自酚醛树脂、 聚 酰亚胺、 环氧化物以及它们的组合。8: 根据权利要求 7 的蜂窝结构, 其中所述浸渍纸具有 8 ∶ 1 至 1 ∶ 1 范围内的纸材与 树脂重量比。9: 根据权利要求 1 的蜂窝结构, 其中所述纸材还包含 7.5-50 重量%的对位芳族聚酰胺 纤维和 7.5-30 重量份%的聚合物粘合剂。10: 根据权利要求 9 的蜂窝结构, 其中所述纸材用树脂浸渍, 所述树脂选自酚醛树脂、 聚酰亚胺、 环氧化物以及它们的组合。11: 根据权利要求 10 的蜂窝结构, 其中所述浸渍纸具有 8 ∶ 1 至 1 ∶ 1 范围内的纸材 与树脂重量比。12: 结构夹心板, 所述结构夹心板包括树脂浸渍的蜂窝芯, 所述蜂窝芯具有至少一个连 接到所述芯的两个外表面的表面板, 其中所述芯的巢室壁由纸材形成, 所述纸材包含 : (i)20-85 重量%的碳纤维, 所述碳纤维具有至少 1.5 ∶ 1 的纤维截面宽高比, (ii)7.5-50 重量%的对位芳族聚酰胺纤维, 和 (iii)7.5-30 重量%的聚合物粘合剂, 其中 : (a) 所述纸材具有至少 35%的纤维体积分数, (b) 所述碳纤维具有至少 0.5mm 的算术平均长度, 并且 (c) 所述碳纤维具有至少 0.9mm 的长度加权平均长度。13: 根据权利要求 12 的夹心板, 其中在形成所述芯巢室壁的纸材中, 所述碳纤维具有 0.1 至 3.0dpf 范围内的线密度。14: 根据权利要求 12 的夹心板, 其中在形成所述芯巢室壁的纸材中, 全部絮状物纤维 均具有至少 1.5 ∶ 1 的截面宽高比。15: 根据权利要求 12 的夹心板, 其中在用树脂浸渍之前, 形成所述芯巢室壁的纸材具 有不大于 2.2 的纵向与横向拉伸比。

    说明书


    基于碳纤维纸的蜂窝芯以及由蜂窝芯制成的制品

         发明背景发明领域。
         本发明涉及由碳纤维纸制成的结构性蜂窝芯。
         发明背景
         由高性能纤维材料制成的用于夹心板的芯结构 ( 大多数呈蜂窝结构形式 ) 用于不 同的应用中, 但主要用于航空和航天工业中, 其中强度与重量或硬度与重量的比率具有极 高的值。 作为用来制造蜂窝结构的纸基板的主要组分, 芳族聚酰胺纤维已被使用了多年。 也 可得到由琉璃纤维和碳纤维制成的蜂窝结构, 但它们仅呈织造织物基板的形式。用纸基板 生产蜂窝结构的方法的成本要低于用织物基板生产芯的方法的成本, 因此是人们所高度期 望的。纸基板的使用也允许制造出具有较小巢室尺寸和较高重量的芯。用碳纸基板来制造 芯的制造商们所面临的难题是, 碳纤维的脆性极大, 因而在压延所述纸材的过程中易于破 裂和断裂。这就带来了显著的问题, 因为通过压延来增加纸材密度是所述方法的一个必要 且重要的部分。 由压延所造成的高分数的断裂碳纤维将会显著地影响最终蜂窝结构的机械 性能。 因此需要一种由高密度压延的纸基板制成的芯结构, 所述纸基板包含碳纤维, 所述碳 纤维具有最小分数的极短的断裂碳纤维并且具有大多数的足够长度的碳纤维以在最终复 合结构中提供所期望的特性。日本专利申请 6-210777 公开了一种蜂窝芯, 其使用芳族聚酰 胺纤维和碳纤维的混合物作为巢室壁的基片。
         发明概述
         本发明涉及包括多个互连的壁的蜂窝结构, 所述壁具有限定多个蜂窝巢室的表 面, 其中 :
         (i) 巢室壁由纸材形成, 所述纸材包含 20-85 重量%的碳纤维,
         (ii) 纸材具有至少 35%的纤维体积分数,
         (iii) 碳纤维具有至少 0.5mm 的算术平均长度, 并且
         (iv) 碳纤维具有至少 0.9mm 的长度加权平均长度。
         术语 “纤维体积分数” 、 “算术平均长度” 和 “长度加权平均长度” 具有如 “测试方法” 所示的定义。
         本发明还涉及包括树脂浸渍的蜂窝芯的结构夹心板, 所述芯具有至少一个连接到 所述芯的两个外表面的表面板, 其中所述芯的巢室壁由纸材形成, 所述纸材包含 :
         (i)20-85 重量%的碳纤维、
         (ii)7.5-50 重量%的对位芳族聚酰胺纤维、 和
         (iii)7.5-30 重量%的聚合物粘合剂, 其中
         (iv) 纸材具有至少 35%的纤维体积分数,
         (v) 碳纤维具有至少 0.5mm 的算术平均长度, 并且
         (vi) 碳纤维具有至少 0.9mm 的长度加权平均长度。
         附图简述图 1a 和图 1b 为六边形形状的蜂窝结构的图示。
         图 2 为六边形单元形状的蜂窝结构的另一图示。
         图 3 为具有表面板的蜂窝结构的例证。
         发明详述
         本发明涉及包括多个互连的壁的蜂窝芯, 所述壁具有限定多个蜂窝巢室的表面, 其中巢室壁由纸材形成, 所述纸材包含 20-85 重量%的具有非圆形截面的碳纤维, 所述 纸材在用树脂浸渍之前具有至少 35 %的纤维体积分数。碳纤维的算术平均长度为至少 0.5mm, 并且长度加权平均长度为至少 0.9mm。
         优选地, 碳纤维具有 0.1-3.0 旦尼尔 / 长丝 (dpf) 范围内的线密度和至少 1.5 ∶ 1 的纤维截面宽高比 ( 宽度对高度比 )。非圆形碳纤维截面连同相对较小的纤维线密度提供 了如下的纸材, 所述纸材在压延并随后转化为蜂窝结构之后具有低百分比的短碳纤维或断 裂碳纤维。优选地, 碳纤维的算术平均长度为至少 0.7mm。优选地, 碳纤维的长度加权平均 长度为至少 1.2mm。例如, 纤维截面可为狗骨形、 菜豆形、 椭圆形、 带形或条形。
         图 1a 为本发明的一个蜂窝结构 1 的平面图, 其示出了由巢室壁 3 形成的巢室 2。 图 1b 为图 1 所示蜂窝结构的正视图, 其示出了在巢室壁的两端形成的所述两个外表面或面 4。芯也具有边缘 5。图 2 为蜂窝结构的三维视图。其示出了具有六边形巢室 2 和巢室壁 3 的蜂窝结构 1。图 2 在 “10” 处示出了蜂窝结构的 “T” 尺度或厚度。示出了六方形巢室 ; 然 而, 其它几何排列也是可能的, 其中正方形巢室、 过度扩展巢室和弯曲形巢室是最常见的可 能排列。此类巢室类型在本领域中为人们所熟知并且可参考 T.Bitzer(Chapman & Hall, publishers, 1997) 的 《Honeycomb Technology》 中关于可能的几何巢室类型的附加信息。
         在另一个实施方案中, 本发明涉及包括多个互连的壁的蜂窝芯, 所述壁具有限定 多个蜂窝巢室的表面, 其中巢室壁由纸材形成, 所述纸材包含 20-85 重量%的具有非圆形 截面的碳纤维、 7.5-50 重量%的芳族聚酰胺纤维和 7.5-30 重量%的聚合物粘合剂, 所述 纸材在用树脂浸渍之前具有至少 35 %的纤维体积分数。碳纤维的算术平均长度为至少 0.5mm, 并且长度加权平均长度为至少 0.9mm。
         在另一个优选的实施方案中, 纸材在用树脂浸渍之前具有不大于 2.2 的纵向与横 向拉伸强度比以便最大化成品蜂窝芯的特性。
         用于本发明的碳纤维可呈短的切割纤维或短切纤维的形式, 这种形式也称为絮状 物。絮状物是通过将连续长丝纤维切割成短长度制成的, 不产生显著的原纤化。合适的长 度范围的一个实例为 1.5mm 至 20mm。 适用于本发明的碳纤维可使用例如如下所述的已知的 技术方法由聚丙烯腈 (PAN) 或沥青前体制成 : J.B.Donnet 和 R.C.Bansal.Carbon Fibers, Marcel Dekker, 1984 年。非圆形碳纤维截面在对所述前体进行纺丝的过程中形成。优选 地, 碳纤维具有至少 1667 克 / 分特 (1500 克 / 旦尼尔 ) 的模量和至少 28 克 / 分特 (25 克 / 旦尼尔 ) 的韧度, 所述模量和韧度通过测试树脂浸渍的且固结的由连续长丝纱线或丝束制 成的测试样品来限定。
         如果碳纤维絮状物长度小于 1.5 毫米, 则其一般来讲太短而不能够被加工成可浸 透的纸材结构并提供具有足够模量和强度的最终复合材料 ; 如果絮状物长度大于 20 毫米, 则极难形成均匀的湿法成网的纤维网。线密度小于 0.2dpf 且尤其小于 0.1dpf 的絮状物难 以被制备得具有足够的截面均匀性和再现性 ; 如果絮状物线密度大于 3.0dpf, 则极难形成低基重至中等基重的均匀的纸材。
         可任选地氧化碳纤维的表面以改善对用来涂覆所述纸材的基质树脂的粘附性。 氧化方法比如湿式氧化、 干式氧化、 阳极氧化等均是本行业已知的, 并且更详细地描述于 “Fibre Reinforcements for Composite Materials” , Composite Materials Series, Volume 2, Editor : A.R.Bunsell, Elsevier, 1988” 中。
         本发明中所用的芳族聚酰胺纤维可为絮状物形式、 纸浆形式、 或它们的组合。 本文 所用术语 “芳族聚酰胺” 是指聚酰胺, 其中至少 85%的酰胺 (-CONH-) 连接基直接连接到两 个芳族环。添加剂可与所述芳族聚酰胺一起使用。实际上已发现, 可将多达 10 重量%的其 它聚合材料与芳族聚酰胺共混, 或者可使用共聚物, 所述共聚物具有多达 10%的替代芳族 聚酰胺的二胺的其它二胺, 或多达 10%的替代芳族聚酰胺的二酰氯的其它二酰氯。如本文 所用, 术语 “纸浆” 是指具有杆和一般从其中延伸的纤丝的纤维材料的颗粒, 其中杆一般为 柱形并且直径为约 10 至 50 微米, 并且纤丝为一般连接到杆上的细小的、 毛发样的构件, 所 述构件测量的直径仅为一微米的若干分之几或者几微米并且长度为约 10 至 100 微米。 芳族 聚酰胺纤维絮状物具有与碳纤维絮状物类似的长度。 间位芳族聚酰胺和对位芳族聚酰胺纤 维均是合适的, 并且以商品名 Kevlar 和 Nomex 购自 DuPont de Nemours(Richmond, VA), 并且以商品名 Twaron 购自 Teijin Twaron(Conyers, GA)。在一个实施方案中, 芳族聚酰 胺纤维絮状物具有至少 1.5 ∶ 1 的非圆形截面宽高比。此外, 在一个优选的实施方案中, 在 纸组合物中, 全部絮状物纤维的截面宽高比均为至少 1.5 ∶ 1。
         优选的纸浆材料为对位芳族聚酰胺。然而, 也可利用对位芳族聚酰胺与其它合成 纤维或天然纤维诸如液晶聚酯、 聚芳唑、 间位芳族聚酰胺和纤维素的共混物。 用于制备芳族 聚酰胺纸浆的一种例证性方法公开于授予 Haines 等人的美国专利 5,084,136 中。
         可将不同的热固性和热塑性树脂用作本发明的纸材中的聚合物粘合剂。 这些树脂 可按纤条体、 薄片、 粉末和絮状物的形式来提供。如本文所用, 术语 “纤条体” 是指基本上为 二维薄膜状小颗粒的极细分的聚合物产品, 已知其具有 100-1000 微米的长度和宽度以及 0.1-1 微米的厚度。可优选的粘合剂树脂类型为芳族聚酰胺、 聚酰亚胺、 酚醛树脂和环氧化 物。然而, 也可使用其它类型的树脂。
         通常通过使聚合物溶液流动至与该溶液的溶剂不混溶的液体的凝固浴中来制备 纤条体。聚合物溶液物流在聚合物凝固时经历剧烈剪切力和紊流。本发明的纤条体材料可 选自间位或对位芳族聚酰胺或它们的共混物。更优选地, 纤条体为间位芳族聚酰胺。
         本发明的芯的纸材可包含少量的无机颗粒, 包括云母、 蛭石等 ; 添加这些性能增强 添加剂将赋予所述纸材和最终芯结构某些特性诸如改善的耐火性、 热导率、 尺寸稳定性等。
         本发明的纸材中的纤维体积分数为 35%至 70%。这种范围允许将涂覆树脂浸渍 到纸材的整个厚度中, 因此在成品芯中提供最佳的纸材与涂覆树脂重量分布比率。 优选地, 该纸材与涂覆树脂的重量比在 8 ∶ 1 至 1 ∶ 1 范围内。用于本发明的纸材的厚度取决于芯 结构的最终用途或所期望的特性。在一些实施方案中, 厚度为 15-125 微米 (0.6-5 密耳 )。 更优选地, 厚度为 25-100 微米 (1-4 密耳 )。在一些实施方案中, 纸材的基重为 10-100 克 / 平方米 (0.3-3 盎司 / 平方码 )。 用来制造本发明的蜂窝芯的纸材可在实验室用筛分仪至商业规模造纸机器范围 内的任何规模的设备上形成, 包括诸如长网造纸机或斜网造纸机之类的常用机器。典型方
         法涉及 : 制造纤维材料的分散体诸如絮状物和 / 或纸浆, 并且制备含水液体中的纤条体, 从 分散体中排出液体以获得湿组合物并干燥湿纸组合物。可通过如下方式来制备分散体 : 分 散纤维, 然后加入纤条体 ; 或分散纤条体, 然后加入纤维。也可通过组合纤维的分散体与纤 条体的分散体来制备最终分散体。所述分散体可任选地包含其它添加剂诸如无机材料。源 自分散体中的絮状物和纸浆的纤维的浓度按分散体的总重量计可在 0.01-1.0 重量%范围 内。聚合物粘合剂浓度的合适范围的一个实例为 : 基于固体的总重量, 其应当等于或小于 30 重量%。在典型的方法中, 分散体的液体一般为水, 但可包括各种其它材料诸如 pH 调节 材料、 成形助剂、 表面活性剂、 消泡剂等。 含水液体通常以如下方式从分散体中排出 : 将分散 体引导至筛网或其它有孔支撑件上, 保留分散的固体, 然后使液体流过, 从而得到湿纸组合 物。 湿组合物在支撑件上形成之后, 通常通过真空或其它压力进一步脱水, 并且通过蒸发剩 余液体进一步干燥。
         在一个优选的实施方案中, 纤条体形式的纤维和聚合物粘合剂可一起制浆以 形成混合物, 所述混合物在网筛或带上转化为纸材。现将参考授予 Tokarsky 的美国专 利 4,698,267 和 4,729,921 ; 授 予 Hesler 等 人 的 5,026,456 ; 授 予 Kirayoglu 等 人 的 5,223,094 和 5,314,742 中的用于由芳族聚酰胺纤维和芳族聚酰胺纤条体形成纸材的例证 性方法。
         在形成了纸材之后, 必须将其压延至所期望的空隙率 / 表观密度。所述纸材制造 方法中的任选的最终步骤可包括对纸材进行表面处理以增强涂覆树脂对纸材的粘附性。 这 在空气、 电晕或等离子气氛中进行。对纸材进行交替的化学改性或热表面改性也可为适当 的。
         用于将上述的纤网坯转化成蜂窝芯的方法是本领域的技术人员所熟知的并且包 括展开和起皱。展开方法尤其适用于由纸材制备芯。在 ASM International 在 1988 年的 Engineered Materials Handbook 的第 721 页, 第 1 卷的 Composites 中对此类方法进行了 进一步的详细说明。在形成蜂窝结构之前或之后, 可用树脂涂覆或浸渍纸幅。可使用在施 用到纸材上之后交联的树脂, 以最优化最终特性, 诸如硬度和强度。树脂的实例包括环氧 树脂、 酚醛树脂、 丙烯酸类树脂、 聚酰亚胺以及它们的混合物, 其中优选酚醛树脂。United States Military Specification MIL-R-9299C 规定了适当的树脂特性。芯的最终机械强 度是若干因素组合的结果。主要的已知促成因素是纸材组成和厚度、 泡孔尺寸和最终芯密 度, 如用树脂涂布后。泡孔尺寸是蜂窝内芯泡孔内的内切圆的直径。典型的巢室尺寸范围 为 3.2mm 至 6.2mm(1/8-1/4 英寸 ), 但其它尺寸也是可能的。最终芯密度通常在 29-240kg/ 3 3 m (1.8-15lb/ft ) 的范围内。
         本发明也涉及包括树脂浸渍的蜂窝芯的结构夹心板, 所述芯具有至少一个连接到 所述芯的两个外表面的表面板, 其中芯的巢室壁由纸材形成, 所述纸板在用树脂浸渍之前 包含 20-85 重量%的具有非圆形截面的碳纤维, 所述纸材还具有至少 35 %的纤维体积分 数, 碳纤维的算术平均长度为至少 0.5mm, 并且长度加权平均长度为至少 0.9mm。
         图 3 示出了由具有表面板 7 和 8 的蜂窝芯 6 装配成的结构夹心板 5, 所述表面板连 接到所述芯的两个外表面。优选的表面板材料为预浸料坯、 浸渍有热固性或热塑性树脂的 纤维板 ; 虽然也可利用金属表面板。对于金属表面板, 并且在某些情况下对于预浸料坯, 也 使用粘合剂膜 9。通常在芯的两侧上均存在至少两个预浸料坯表面板。本发明还涉及包括树脂浸渍的蜂窝芯的结构夹心板, 所述芯具有至少一个连接到 所述芯的两个外表面的表面板, 其中芯的巢室壁由纸材形成, 所述纸材在用树脂浸渍之前 包含 20-85 重量%的具有非圆形截面的碳纤维、 7.5-50 重量%的芳族聚酰胺纤维和 7.5-30 重量%的聚合物粘合剂, 所述纸材还具有至少 35%的纤维体积分数。碳纤维的算术平均长 度为至少 0.5mm, 并且长度加权平均长度为至少 0.9mm。此外, 芯中的纸材与涂覆树脂的重 量比在 8 ∶ 1-1 ∶ 1 范围内。
         测试方法
         按如下公式来计算纸材的纤维体积分数 ( 纤维所占据的纸材结构的体积 ) :
         纤维的体积分数 (% ) = 100×( 纸材的表观密度 )×(( 纤维 1 的重量分数 )/( 纤 维 1 的密度 )+( 纤维 2 的重量分数 )/( 纤维 2 的密度 )+...+( 纤维 n 的重量分数 )/( 纤维 n 的密度 )), 式中 n 为纸组合物中的不同纤维的总数目。
         使用按 ASTM D374-99 测得的纸材厚度和按 ASTM D646-96 测得的基重来计算纸材 表观密度。使用 ASTM D1907-07 来测定纤维的纤度。
         纸材的拉伸强度的纵向与横向比率通过如下方式来限定 : 根据 ASTM D828-97 测 量纸材在纵向和横向上的拉伸强度, 并且将纵向值除以横向值。 碳纤维的算术平均长度和长度平均平均长度通过如下方式来测定 : 在巢室壁的具 有双壁的边界处切割单一巢室壁 ; 用硫酸或其它合适的液体来溶解或分解所述壁的有机成 分; 将碳纤维沉积在玻璃或其它合适的过滤介质上 ; 以及对总数不小于 200 的被测量的碳 纤维进行碳纤维长度显微分析。仅计数长度为 0.01mm 或更大的纤维。基于如下公式来计 算算术平均长度 :
         L( 算术 ) = (N1×L1+N2×L2+...)/((N1+N2+...)
         基于如下公式来计算长度加权平均长度 :
         L( 加权长度 ) = (N1×L12+N2×L22+...)/((N1×L1+N2×L2+...)
         式中 L1, L2 等均为实测长度, 并且 N1, N2 等为具有给定长度的纤维的数目。
         碳纤维截面的宽高比通过如下方式来测定 : 在显微镜下测量纤维截面的最大 ( 宽 度 ) 和最小 ( 高度 ) 尺寸, 并将第一数值除以第二数值。
         碳纤维的模量和韧度根据用于测试已被树脂浸渍且固结的连续纱线或丝束样品 的 ASTM D 4018-99 来测量。
         实施例 实施例 1
         在常规纸材成型设备上形成了纸材, 所述纸材包含碳絮状物、 对位芳族聚酰胺絮 状物、 对位芳族聚酰胺纸浆和间位芳族聚酰胺纤条体。该纸材的组成为 40 重量%的碳纤维 絮状物、 15 重量%的对位芳族聚酰胺絮状物、 30 重量%的对位芳族聚酰胺纸浆和 15 重量% 的间位芳族聚酰胺纤条体。
         碳絮状物具有 0.70 分特 / 长丝 (0.62 旦尼尔 / 长丝 ) 的标称长丝线密度、 3∶1的 截面宽高比、 3.2mm 的切割长度、 24.1 克 / 分特 (1.92N/tex) 的韧度和 1889 克 / 分特 (150N/ tex) 的初始模量。
         对位芳族聚酰胺絮状物具有 1.7 分特 / 长丝 (1.5 旦尼尔 / 长丝 ) 的标称长丝线
         密度、 6.4mm 的切割长度、 26.8 克 / 分特 (2.13N/tex) 的韧度和 1044 克 / 分特 (83N/tex) 的初始模量。
         所述对位芳族聚酰胺纸浆是由所述对位芳族聚酰胺絮状物通过高剪切精炼按约 180ml 的加拿大标准游离度 (CSF) 制备的。所述间位芳族聚酰胺纤条体是按授予 Gross 的 美国专利 3,756,908 所述的那样制备的。
         将所述纸材在 330℃下压延以制备成品纸材, 所述成品纸材具有 48 微米的厚度、 2 2 3 40.7g/m (1.2oz/yd ) 的基重、 0.85g/cm 的表观密度、 44%的纤维体积分数和 1.1 的纵向与 横向拉伸强度比。
         然后由压光纸形成蜂窝结构。将溶剂化粘合剂的节线以 2mm 的宽度和 5mm 的节距 施加到纸材表面上, 并且除去溶剂。
         将具有粘合剂节线的片材切割成 500mm 的长度。将多个板材以一个位于另一个的 上面的方式堆叠起来, 使得这些板材中的每一个均按所施加粘合剂节线的一半节距或一半 间隔移位到另一个上。 移位可交替地发生在一侧或另一侧上, 使得最终堆叠件均匀地竖直。 切线的宽度和节距偏移使得巢室尺寸在扩展时为 3.2mm。然后将该数目的堆叠板材在具有 粘合剂软化点温度的板之间进行热压, 从而使粘合剂节线流动 ; 在移除了热之后粘合剂即 硬化而将板材在节线处粘结在一起。然后, 将粘合的芳族聚酰胺片材沿与堆叠方向相反的 方向展开, 以形成具有等边截面的单元。 每个片材在彼此间被延伸, 使得片材沿粘合的节线 的边缘被折叠, 并且未粘合的部分沿张力方向被延伸, 从而使片材彼此分离。 然后将展开的蜂窝结构放置在包含溶剂基 MIL-R-9299C 标准酚醛树脂的浴中。以 液体形式使用酚醛树脂, 其中树脂溶解在乙醇中。树脂粘附到并涂覆巢室壁的内表面并且 透入到纸材孔中。在用树脂浸渍之后, 将蜂窝结构从浴中取出并且在干燥炉中用热空气干 燥以除去溶剂并固化酚醛树脂。 再重复两次在树脂浴中进行浸渍的步骤和在干燥炉中进行 干燥的步骤。
         在用树脂涂覆之后, 最终芯将具有 48kg/m3(3lb/ft3) 的密度和 3.2mm(1/8 英寸 ) 的巢室尺寸。 巢室壁中的碳纤维的算术平均长度为至少 0.5mm, 并且长度加权平均长度为至 少 0.9mm。
         比较实施例 A
         如实施例 1 那样制备了纸材, 但其中碳纤维具有圆形截面, 即, 具有 1 ∶ 1 的标称 2 2 宽高比。最终纸将具有 48 微米的厚度、 40.7g/m (1.2oz/yd ) 的基重、 0.85g/cm3 的表观密 度、 44%的纤维体积分数和 1.1 的纵向与横向拉伸强度比。
         用该纸材制成了蜂窝结构, 制备方式与实施例 1 的相同。在用树脂涂覆之后, 最终 3 3 芯将具有 48kg/m (3lb/ft ) 的密度和 3.2mm(1/8) 的巢室尺寸。巢室壁中的碳纤维的算术 平均长度小于 0.5mm, 并且长度加权平均长度小于 0.9mm。
         对于相同的巢室尺寸、 相同的最终芯密度和相同的树脂含量, 与根据比较实施例 A 的其中碳纤维具有基本上圆形的截面的其它碳纤维纸芯相比, 根据实施例 1 的本发明的由 具有非圆形截面的碳纤维的纸材制成的芯具有改善的剪切强度。
         实施例 2
         将两个预浸料坯表面板放置在 10mm 厚的源自实施例 1 的蜂窝结构的切片的两侧 上。该预浸料坯为购自 Hexcel Corporation(Dublin, CA) 的 G0803 型式的碳纤维织物上的
         8552 环氧树脂。该预浸料坯中的树脂含量为 35%。将剥离层放置在预浸料坯的两个外表 面, 并且将预浸料坯 - 蜂窝组合件在压力机中以 180℃固化 120 分钟从而制备出夹心板。

    关 键  词:
    基于 碳纤维 蜂窝 以及 制成 制品
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