本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種功能性復(fù)合板及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、節(jié)能是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的趨勢(shì)，在建筑保溫特別是輕質(zhì)房屋以及交通工具艙壁填充領(lǐng)域，蜂窩材料已經(jīng)得到大量應(yīng)用，但是由于蜂窩材料為孔洞結(jié)構(gòu)，在隔音保溫上存在先天不足，因此人們通常在蜂窩板兩側(cè)外覆面層以提高其隔音保溫性能。

2、由于膠黏劑阻燃效果通常較差且隨著使用年限的增加會(huì)逐漸脫落，使蜂窩材料的隔音保溫性能逐漸喪失，因此本領(lǐng)域的工作人員開始使用泡沫材料對(duì)蜂窩板蜂窩孔進(jìn)行填充，以獲得更好且持續(xù)穩(wěn)定的隔音保溫性能。但是目前常用的泡沫材料，如聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫阻燃性大都較差，往往存在較大的安全隱患。

3、經(jīng)檢索，中國(guó)專利文獻(xiàn)cn215970377u公開了一種輕質(zhì)隔音復(fù)合板，包括預(yù)浸料層、粘合劑層、蜂窩發(fā)泡材料，預(yù)浸料層，由預(yù)浸料組成，分別設(shè)置在蜂窩發(fā)泡材料的上表面和下表面；粘合劑層，所述粘合劑層由粘合劑組成，設(shè)置在預(yù)浸料層與蜂窩發(fā)泡材料之間；蜂窩發(fā)泡材料，所述蜂窩發(fā)泡材料為填充有發(fā)泡材料的芳綸蜂窩，所述蜂窩發(fā)泡材料的密度為300-800kg/m3，厚度為5-30mm；其中所述芳綸蜂窩中的發(fā)泡材料為從上到下密度增大；一體復(fù)合成型。芳綸蜂窩由芳綸紙經(jīng)涂膠、疊合、熱壓、拉伸定型、浸膠固化、片切等一系列工序制造而成，其與蒙皮材料復(fù)合成三明治結(jié)構(gòu)，可大幅減輕部件質(zhì)量，在有效減重、降低腐蝕、改善噪聲、阻尼減震等眾多方面有著優(yōu)勢(shì)，但芳綸蜂窩的造價(jià)較為昂貴，并不能廣泛適用于民用領(lǐng)域。且預(yù)浸料層需要單獨(dú)設(shè)置粘合劑層進(jìn)行粘貼。

4、中國(guó)專利文獻(xiàn)cn215512691u公開了一種阻燃蜂窩板。該阻燃蜂窩板包括芳綸蜂窩、上層三聚氰胺纖維制品和下層三聚氰胺纖維制品，芳綸蜂窩板設(shè)置在中間位置，作為芯材；在芳綸蜂窩板上設(shè)置上層三聚氰胺纖維制品，作為上表面；在芳綸蜂窩板下設(shè)置下層三聚氰胺纖維制品，作為下表面。其采用的蜂窩板、泡沫填充材料等均為高阻燃材料，制得的產(chǎn)品阻燃蜂窩板繼承了它們的高阻燃性能。采用的面層為三聚氰胺纖維材料，密度遠(yuǎn)低于通常采用的金屬或礦物質(zhì)面層材料。然而該三聚氰胺纖維相較于玻璃纖維以及碳纖維輕量化方面有著明顯不足，且由于三聚氰胺的骨架結(jié)構(gòu)較大，使其降噪效果較差。

5、中國(guó)專利文獻(xiàn)cn105563970a公開了一種具有pmi夾芯的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體及其制備方法和應(yīng)用，包括芯材(ⅰ)以及配置在該芯材(ⅰ)上下表面的蒙皮層(ⅱ)，所述蒙皮層由樹脂基纖維增強(qiáng)復(fù)合材料構(gòu)成，所述芯材(ⅰ)為?pmi?泡沫，所述芯材(ⅰ)的比重為?75kg/m3-200kg/m3，厚度為?0.4mm-5.0mm。該發(fā)明制備得到的?pmi?泡沫夾芯的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)體具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、層間粘結(jié)好、不易脫層分裂、耐沖擊、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在同等厚度下，強(qiáng)度與鋁合金媲美，重量則不到鋁合金的四分之一。pmi泡沫全名是聚甲基丙烯酰亞胺泡沫，與傳統(tǒng)泡沫相比具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、剛性好、無鹵、耐高溫等性能，是性能最為優(yōu)越的閉孔工程泡沫。其仍然需要過渡膠膜粘結(jié)層（ⅲ)來配合蒙皮層(ⅱ)和芯材(ⅰ)作為粘接劑，增加二者之間的粘結(jié)力。

6、但是上述現(xiàn)有技術(shù)中都沒有公開，也沒有技術(shù)啟示得知如何通過填充的泡沫材料結(jié)構(gòu)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)具有一定的吸波性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種功能性復(fù)合板及其制備方法，其能夠通過填充的泡沫材料結(jié)構(gòu)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)具有一定的吸波性能。

2、所采用的技術(shù)方案為：

3、本發(fā)明的一種功能性復(fù)合板，其包括第一面背板和第二面背板，所述第一面背板和所述第二面背板之間設(shè)有蜂窩，所述蜂窩中進(jìn)行原位發(fā)泡填充，填充的發(fā)泡材質(zhì)為聚酰亞胺泡沫，所述聚酰亞胺泡沫的中間密度層大于上下兩邊的密度層。

4、進(jìn)一步地，所述第一面背板和第二面背板均由單層或多層的碳/玻璃纖維構(gòu)成，所述碳/玻璃纖維是碳纖維和玻璃纖維通過環(huán)氧樹脂的連接復(fù)合形成一體。

5、進(jìn)一步地，所述蜂窩為鋁蜂窩。

6、本發(fā)明的一種所述的功能性復(fù)合板的制備方法，其包括如下步驟：

7、?s1.將蜂窩鋪設(shè)在第二面背板；

8、?s2.將芳香二酐和芳香二胺在有機(jī)溶劑中混合反應(yīng),得到聚酰胺酯溶液;將所述聚酰胺酯溶液分成三份，包括第一份、第二份和第三份，其中第一份加入較少量的閉孔發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑攪拌均勻，干燥除去部分有機(jī)溶劑后，得到第一聚酰亞胺前驅(qū)體;第二份和第三份分別加入較多量的閉孔發(fā)泡劑和泡沫穩(wěn)定劑攪拌均勻，分別干燥除去部分有機(jī)溶劑后，得到第二聚酰亞胺前驅(qū)體和第三聚酰亞胺前驅(qū)體;

9、s3.在蜂窩中依次加入第二聚酰亞胺前驅(qū)體、第一聚酰亞胺前驅(qū)體和第三聚酰亞胺前驅(qū)體；

10、s4.將第一面背板鋪設(shè)在蜂窩上，進(jìn)行熱壓處理，第二聚酰亞胺前驅(qū)體、第一聚酰亞胺前驅(qū)體和第三聚酰亞胺前驅(qū)體在蜂窩的空腔內(nèi)進(jìn)行填充發(fā)泡，固化成型，得到功能性復(fù)合板。

11、進(jìn)一步地，步驟s4中，熱處理的溫度為150-200℃，壓力為0.3-0.5mpa。

12、進(jìn)一步地，步驟s2中，所述芳香二酐為1,2,4,5-均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯醚四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐、2,3’,4,4’-二苯甲酮四酸二酐、3,3’,4,4’-聯(lián)苯四酸二酐、2,3’,4,4’-聯(lián)苯四酸二酐中的一種或多種;所述芳香二胺為對(duì)二苯胺、間二苯胺、4,4’-二氨基二苯醚、3,4’-二氨基二苯醚中的一種或多種。

13、進(jìn)一步地，所述芳香二酐與所述芳香二胺的摩爾比為0.9-1.1:1。

14、進(jìn)一步地，所述泡沫穩(wěn)定劑為聚甲基硅氧烷、聚醚硅氧烷、乙烯基聚硅氧烷中的一種或多種。

15、進(jìn)一步地，所述閉孔發(fā)泡劑為氫氧化鋁水溶液。

16、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜中的一種或多種。

17、本發(fā)明的有益效果在于：

18、1.因夾層結(jié)構(gòu)中填充了聚酰亞胺泡沫，提高了單純蜂窩芯材的強(qiáng)度及剛度，聚酰亞胺泡沫作為夾層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性單元，面背板的纖維可以適量減少鋪層。

19、2.蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在使用過程中，表面易發(fā)生損傷，產(chǎn)生細(xì)微的裂紋并浸入水分，低溫或高溫條件下就會(huì)發(fā)生膨脹。但是填充了閉孔的聚酰亞胺泡沫填充的泡沫，水和水汽不能進(jìn)入芯材內(nèi)部，減少了維修成本，所以聚酰亞胺泡沫填充的蜂窩夾心結(jié)構(gòu)的壽命成本更加經(jīng)濟(jì)。

20、3.填充的發(fā)泡材質(zhì)為聚酰亞胺（pi），是一種阻燃性更好、熱穩(wěn)定性更高、煙毒性更低的高分子，聚酰亞胺泡沫（pif）由于其優(yōu)異的基礎(chǔ)理化性能與保溫、降噪功能，可以作為艙壁夾層保溫吸聲材料。

21、4.隔聲降噪方面，相對(duì)于復(fù)合材料層壓板而言，聚酰亞胺泡沫填充的蜂窩芯的噪聲、振動(dòng)和聲振粗糙度（nvh）較小，因?yàn)樗鼈兙哂泄逃械淖枘崽匦浴Ｈ缡褂脼檐囕v部件、機(jī)艙部件等，發(fā)泡填充蜂窩結(jié)構(gòu)在駕駛體驗(yàn)方面給人帶來更豪華更舒適的體驗(yàn)。

22、5.cn215970377u的表皮為預(yù)浸料層，有單獨(dú)的粘合劑層；本發(fā)明的表皮可以進(jìn)一步選擇為玻纖層，即本發(fā)明的第一面背板和第二面背板均由單層或多層的碳/玻璃纖維構(gòu)成，所述碳/玻璃纖維是碳纖維和玻璃纖維通過環(huán)氧樹脂的連接復(fù)合形成一體。而且芳綸蜂窩的造價(jià)較為昂貴，并不能廣泛適用于民用領(lǐng)域，而本發(fā)明可以進(jìn)一步將蜂窩選擇為鋁蜂窩芯材，在成本上可以有較大幅度的降低。

23、6.cn215512691u中的面背板結(jié)構(gòu)使用的是三聚氰胺纖維，該纖維相較于玻璃纖維以及碳纖維輕量化方面有著明顯不足，且由于三聚氰胺的骨架結(jié)構(gòu)較大，使其降噪效果較差。本發(fā)明使用的碳纖維及玻璃纖維通過環(huán)氧樹脂的連接復(fù)合形成一體，在降噪效果方面較有優(yōu)勢(shì)。

24、7.本發(fā)明通過輕質(zhì)閉孔的聚酰亞胺泡沫填充進(jìn)蜂窩，使孔隙加以密封，不讓環(huán)氧樹脂在加工過程中流入到蜂窩空隙內(nèi)。相比于開孔發(fā)泡劑，閉孔發(fā)泡劑制成的泡沫塑料密度較高，質(zhì)地較硬，具有較好的抗壓性、保溫性和隔音性能。氫氧化鋁在制備過程中具有閉孔作用，且也具有一定的阻燃性。

25、8.本發(fā)明通過聚酰亞胺泡沫的中間密度層大于上下兩邊的密度層，從而在結(jié)構(gòu)上就形成了一個(gè)類似的“核殼”結(jié)構(gòu)，該具有核殼結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺泡沫填充的蜂窩具有一定的吸波性能。