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复合材料/胶粘剂 |
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三明治式复合材料概述 |
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作者：Michel BIRON |
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每个人都知道绝缘板是由绝缘泡沫板和两层塑料表层组成的。虽然夹在两个表层之间的核心层在产品外观上是看不见的，但是这个核心层却隐藏着很大用途。比如说可以应用在轮船的底部、汽车的车身或者是高科技材料（如天线屏蔽器、航行器地板、赛车）等等。
核心层一般都具有较高的硬度质量比与绝缘质量的比值，同时，中间曾也具有吸湿、消声等性能。在小数情况下，层不层之间可以采用不同的材料，例如金属和橡胶之间根据特有的方向进行交替排列以达到控制产品弹性的目的。层与层之间以球状形态排列能使材料达到最大的自由度。三层产品一般都采用好几种不同组分的物质。
这是一个什么样的技术?
这个技术就是：将两个有增强树脂或一些金属做成的涂层或表皮或表层牢固地粘贴在中间的泡沫、木板、发泡材料、聚合物、塑料或弹性体的两个表层。中间曾和两个表层可以是任意形状的：很多的核心层面板都是平行六面体，但是也有其他各种各样形状的。而且，这个技术可以扩展到多层，而不仅仅局限于3层。图1种列举了现在的夹层工艺，其各层的各种组分如下：
·在核心层的两个表面都有一层表皮。这两层表皮可以是不一样的，例如：一面可以使用塑料，而另外一面则可以使用金属。这种在日常生活种是比较常见的，如：铁路和道路运输等。
·在中间的外表面形成一个连续的表层，表层将核心层完全包含。这种三明治式多层复合材料主要应用在航空、运动及休闲器材（滑雪板、自行车、曲棍球）、航海结构部件等。
·聚合物注解注塑到已经做好的结构框架里，或者是聚合物在已经做好的金属框架里进行发泡。这种技术主要应用在汽车工业上，主要是为了提高金属空心结构的强度和减少噪音。
·多层不同材料的组合，这种技术主要应用在桥梁支架或直升飞机上，主要是利用多种不同的材料能控制桥梁和飞机的平衡等。 
图 1: 各种不同结构的三明治式多层复合物
三明治式多层复合物主要应用在什么场合？
因为该技术的多种功能性使得三明治式多层复合材料或多或少地能应用在航空、农业、汽车、建筑、交通、国防、电子电器、工业、休闲器材、光学、铁路、造船、运动等领域。
研究表明，这种三明治式的复合材料具有如下两种或两种以上的性能：加固、抗腐蚀、节约成本、阻尼、装饰、抗地震、吸收能量、阻燃、抗弯曲、抗冲击、绝缘、质轻、高机械性能、消声、保护、硬度高等等。
三明治式多层复合材料的独特机械性能
这种三明治式多层复合材料具有很高的硬度/质量的比值，同时还具有很高的若兴农及消声性能。例如，其厚度相对于层压复合材料有如下比值：
如果相对应的层压板的厚度是e的话
那么由两个表层组成的三明治式多层复合材料板的表层厚度为e/2，中间泡沫层的厚度为2*e
因为三明治式多层复合材料相对与层压来说具有质量较轻的优势，因此，三明治式多层复合材料相对与层压复合材料来说具有更高的硬度和弯曲强度，其硬度和弯曲强度可以达到层压复合材料的好几倍。如果增加中间泡沫层的厚度，相关性能的变化都可以从表1中看出来：表1: 三明治式多层复合材料与层压材料性能对比
 另一方面，我们也应考虑到三明治式的缺点：
·三明治式多层复合材料的拉伸性能只取决于表层的性能，中间泡沫层几乎不能带来任何贡献
·复合材料的抗压性能会随着核心层重量的减少而降低
如果考虑到层于层之间的连接的话，三明治式复合材料的拉伸性能和抗压性能将毫无疑问地要低于复合材料表层的性能。
核心层
核心层可以采用各种不同的材料，例如：
·泡沫: 可以是柔性的，也可以是硬性的；可以是开孔的，也可以是闭孔的，可以是增强的也可以是不增强的。 这些可以根据用途来进行分类：
- 普通应用领域: 聚苯乙烯,聚尿, 聚酰胺, 氯化聚乙烯；
- 技术含量较高的领域: 聚乙烯, 聚丙烯, 有机玻璃
特殊通途:聚醚, 聚砜.
- 蜂巢状材料主要是用铝、热塑性塑料、聚丙烯、醋酸纤维速等做成的
·高密度材料是类似于木材、木质纤维、纸板、硬纸板、复合板、刚、铝等材料
核心层的性能取决于:
·化学结构
·形态: 高密度材料、泡沫还是蜂巢状材料
·加工工艺
·密度
考虑到核心层、表层和三明治复合材料的加工工艺，有很多中不同的加工方法可以选择。
三明治式复合材料的一些独特性能介绍
下面的例子列举了三明治式复合材料的一些具体的应用以及相关性能的介绍。
三明治式技术的独特与高科技应用：
图2显示了三明治式复合材料的一种组合方式，金属层和橡胶层的交替给材料提供了很高的硬度和强度。
图 2: 直升飞机配件用材料
这个很简单而且不是很贵的设计可以替代很多的常见的机械设备。
结论
三明治式复合材料是复合材料里的一个典型的代表性材料，复合材料的应用也已经有很长的时间，其应用领域主要为绝缘版、船板、车身、赛车等。这种材料的主要优点是具有较高的硬度/质量的比值以及其他的优异性能等。
三明治式复合材料在建材、建筑、汽车、造船工业的应用领域越来越广。
一般而言，三明治式复合材料的重量比层压材料要轻，而其硬度和抗弯曲强度则是层压材料的好几倍。
·泡沫: 可以是柔性的，也可以是硬性的；可以是开孔的，也可以是闭孔的，可以是增强的也可以是不增强的。 这些可以根据用途来进行分类：
- 普通应用领域: 聚苯乙烯,聚尿, 聚酰胺, 氯化聚乙烯；
- 技术含量较高的领域: 聚乙烯, 聚丙烯, 有机玻璃
- 特殊通途:聚醚, 聚砜.
·蜂巢状材料主要是用铝、热塑性塑料、聚丙烯、醋酸纤维速等做成的
·高密度材料是类似于木材、木质纤维、纸板、硬纸板、复合板、刚、铝等材料
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(8/26/2008) |
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