近幾年,夾芯復(fù)合材料無(wú)論是在產(chǎn)量、銷量還是在生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝、新產(chǎn)品研發(fā)等方面,都獲得了快速發(fā)展。
復(fù)合材料在近幾十年迅猛發(fā)展,就在于其“輕質(zhì)高強(qiáng)”的特性,而夾層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念則向人們展示了復(fù)合材料“更輕更強(qiáng)”的神奇魅力。
夾芯復(fù)合材料行業(yè)屬于新材料行業(yè),是未來(lái)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的行業(yè),在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。目前,用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的夾芯材料主要有:硬質(zhì)泡沫、蜂窩和輕木三類。硬質(zhì)泡沫主要有聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)、聚醚酰亞胺(PEI)和丙烯腈一苯乙烯(SAN或AS)、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)、熱塑性聚乙烯(PET)等。蜂窩夾芯材料有玻璃布蜂窩、NOMEX蜂窩、棉布蜂窩、鋁蜂窩等。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高,剛性好,但蜂窩為開孔結(jié)構(gòu),與上下面板的粘接面積小,粘接效果一般沒(méi)有泡沫好。輕木夾芯材料是一種天然產(chǎn)品,市場(chǎng)常見的輕木夾芯為Balsa輕木,其纖維具有良好的強(qiáng)度和韌性,特別適合用于復(fù)合材料夾層鋼結(jié)構(gòu)。
夾芯復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域廣闊。在交通運(yùn)輸領(lǐng)域,夾芯結(jié)構(gòu)材料可在軌道交通車輛中主要應(yīng)用于結(jié)構(gòu)底板、車頂、側(cè)板、車尾部,主要優(yōu)勢(shì)是可以降低車身重量,同時(shí)保溫、隔音降噪、增強(qiáng)安全性、節(jié)省燃油成本。根據(jù)規(guī)劃,我國(guó)將建設(shè)省會(huì)城市及大中城市間的快速客運(yùn)通道,2010年以后鐵路和城市軌道交通對(duì)結(jié)構(gòu)泡沫的年需求量將逐步達(dá)到1100-1200噸左右。
在風(fēng)電領(lǐng)域,夾芯復(fù)合材料是風(fēng)電葉片的關(guān)鍵材料之一,為增加結(jié)構(gòu)剛度,防止局部失穩(wěn),提高整個(gè)葉片的抗載荷能力,在葉片的前緣、后緣以及剪切肋等部位,一般都會(huì)采用夾層結(jié)構(gòu)。目前,葉片用夾芯材料主要有PVC硬質(zhì)泡沫、Balsa輕木、PET泡沫和SAN泡沫,夾芯材料成本約占葉片材料總成本的20%。另外,機(jī)艙罩也越來(lái)越多地采用泡沫夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。按國(guó)家的有關(guān)政策,2010-2020年每年預(yù)計(jì)新增1000萬(wàn)千瓦的裝機(jī)容量,每年對(duì)夾芯材料的需求量將達(dá)到12000噸。
此外,航空工業(yè)、船舶游艇制造及節(jié)能建筑材料等領(lǐng)域?qū)A芯復(fù)合材料的需求也將快速增長(zhǎng),夾芯材料將迎來(lái)發(fā)展的春天。