夾層結(jié)構(gòu)一般是由三層材料制成的復(fù)合材料。夾層復(fù)合材料的上下面層是**度、高模量材料，中間層是較厚的輕質(zhì)材料，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)實(shí)際上是復(fù)合材料與其它輕質(zhì)材料的再?gòu)?fù)合。采用夾層結(jié)構(gòu)方式是為了提高材料的有效利用率和減輕結(jié)構(gòu)重量，以梁板構(gòu)件為例，在使用過(guò)程中，一要滿足強(qiáng)度要求，二要滿足剛度的需要，玻璃鋼材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，模量低。因此，用單一的玻璃鋼材料制造梁板，滿足強(qiáng)度要求時(shí)，撓度往往很大，如果按允許撓度進(jìn)行設(shè)計(jì)，則強(qiáng)度**超過(guò)，造成浪費(fèi)。只有采用夾層結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，才能合理的解決這一矛盾。這也是夾層結(jié)構(gòu)得以發(fā)展的主要原因。

由于玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度高，重量輕，剛度大，耐腐蝕，電絕緣及透微波等，目前已**用于航空工業(yè)和宇航工業(yè)的飛機(jī)、導(dǎo)彈、飛船及樣板、屋面板，能大幅度的減輕建筑物的重量和改善使用功能。透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板，已**用于寒冷地區(qū)的工業(yè)廠房、大型公用建筑及溫室的采光屋頂。在造船和交通領(lǐng)域，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)**用于玻璃鋼潛艇、掃雷艇、游艇中的許多構(gòu)件。我國(guó)設(shè)計(jì)制造的玻璃鋼過(guò)街人行橋、公路橋、汽車和火車保溫泠藏車等，均采用了玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)，滿足了重量輕、強(qiáng)度高、剛度大、隔熱、保溫等多性能要求。在要求透微波的雷過(guò)罩中，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)已成為其它材料不能與之相比的**材料。

1.玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的種類與特點(diǎn)

根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)所用的芯材種類和形式不同，玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)分為：泡沫夾層結(jié)構(gòu)，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，梯形板夾層結(jié)構(gòu)，矩形夾層結(jié)構(gòu)和圓形夾層結(jié)構(gòu)。

（1）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮（面板），泡沫塑料做夾芯層，泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的**特點(diǎn)是蒙皮和泡沫塑料夾芯層粘接牢固、受力不大和保溫隔熱性能要求高的部件，如飛機(jī)尾翼、保溫通風(fēng)管道及樣板等。

（2）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是采用玻璃鋼薄板作蒙皮，蜂窩材料（玻璃布蜂窩、紙蜂窩或其它棉布及鋁蜂窩等）做夾芯層。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的重量輕，強(qiáng)度高，剛度大，多用作結(jié)構(gòu)尺寸大、強(qiáng)度要求高的結(jié)構(gòu)件，如玻璃鋼橋的承重板、球形屋頂結(jié)構(gòu)、雷達(dá)罩、反射面、冷藏車地板及箱體結(jié)構(gòu)等。

（3）梯形和矩形帶頭作用層結(jié)構(gòu)這種帶頭作用層結(jié)構(gòu)的面板（蒙皮）為玻璃鋼薄板，夾芯層是玻璃鋼梯形板或矩形板。這種夾層結(jié)構(gòu)方向性強(qiáng)，*適用于做**平板，不宜用于彎曲形狀的制品。

（4）圓環(huán)形夾層結(jié)構(gòu)它是用玻璃鋼薄板作蒙皮，用玻璃鋼圓環(huán)做夾芯層。這種夾層結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是芯材耗量少，強(qiáng)度比較高，平板受力無(wú)方向性，*適宜做采光用的透明玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)板材，具有遮擋少、透光率高的特點(diǎn)。

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

（1）蜂窩種類蜂窩的強(qiáng)度與選用原材料和蜂窩幾何形狀有關(guān)，根據(jù)平面投影幾何形狀，蜂窩夾芯材料可分為六邊形、菱形、矩形、正弦曲線形和有加強(qiáng)帶六邊形等。在這些蜂窩夾芯材料中，以加強(qiáng)帶六邊形強(qiáng)度**，正方形蜂窩次之。由于正六邊形蜂窩制造簡(jiǎn)單，用料省，強(qiáng)度也較高，故應(yīng)用*廣。

（2）原材料 夾層結(jié)構(gòu)的蒙皮和夾芯材料種類很多，如果用鋁、鈦合金做蒙皮和芯材，則稱為金屬夾層結(jié)構(gòu)；用玻璃鋼薄板，木質(zhì)膠合板和無(wú)機(jī)復(fù)合材料板做蒙皮，用玻璃鋼蜂窩、紙蜂窩及泡沫塑料做夾芯材料，則稱為非金屬材料夾層結(jié)構(gòu)。目前，以玻璃鋼薄板做蒙皮、玻璃鋼蜂窩和泡沫塑料做芯材的夾層結(jié)構(gòu)應(yīng)用*廣。

①玻璃纖維布（增強(qiáng)材料）生產(chǎn)玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)的玻璃布分為面層布和蜂窩布兩種：面層布是經(jīng)過(guò)增強(qiáng)處理的中堿和無(wú)堿平紋布，其厚度一般為0.1～0.2mm。為加強(qiáng)蒙皮和蜂窩之間的粘度強(qiáng)度，常在兩者之間加一層短切玻璃纖維氈。選用含蠟玻璃布做蜂窩材料，可以防止樹(shù)脂浸透到玻璃布背面，減少蜂窩塊層間的粘接，有利于蜂窩成孔拉伸。

②紙生產(chǎn)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的紙，要求有良好的樹(shù)脂浸潤(rùn)性和足夠的拉伸強(qiáng)度。

③粘接劑（樹(shù)脂） 制造蜂窩夾層結(jié)構(gòu)用的樹(shù)脂分蒙皮用樹(shù)脂、蜂窩用樹(shù)脂和蜂窩與蒙皮粘接用樹(shù)脂。根據(jù)夾層結(jié)構(gòu)的使用條件，可分別選用環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂及鄰苯二甲酸二丙烯酯等。制造蜂窩膠條時(shí)，通常采用環(huán)氧樹(shù)脂、改性酚醛樹(shù)脂、聚醋酸乙烯酯膠和聚乙烯醇縮丁醛膠等。在這些膠粘劑中，環(huán)氧樹(shù)脂粘接強(qiáng)度高，改性酚醛樹(shù)脂價(jià)格低，故應(yīng)用較多。聚醋酸乙烯酯膠無(wú)毒，價(jià)格便宜，可以室溫固化，但用此膠制造的蜂條，不能浸聚酯膠膠液，因?yàn)榫埘?shù)脂中的苯乙烯能溶解聚醛酸乙烯，使蜂條開(kāi)膠、破壞。

（3）蜂窩夾芯制造 生產(chǎn)玻璃布夾芯材料時(shí)，主要彩膠接拉伸法。其工藝過(guò)程是先在制造蜂窩芯材的玻璃布上涂膠條，然后重疊粘接成蜂窩疊塊，固化后按需要蜂窩高度切成蜂窩條，經(jīng)拉伸預(yù)成型，**浸膠，固化定型成蜂窩芯材。制造蜂窩夾芯疊塊的膠條上膠法，可以采用手械涂膠，也可以使用機(jī)械化涂膠。

（4）蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造 玻璃布蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)分濕法和干法兩種。

①干法成型 此法是先將蜂窩夾芯和面板作好，然后再將它們粘接成夾層結(jié)構(gòu)。為了保證芯材和面板牢固粘接，常在面板上鋪一層薄氈（浸過(guò)膠），鋪上蜂窩，加熱加壓，使之固化成一體。這種方法制造的夾層結(jié)構(gòu)，蜂芯和面板的粘接強(qiáng)度可提高到3MPa以上。干法成型的優(yōu)點(diǎn)主要是產(chǎn)品表面光滑，平整，生產(chǎn)過(guò)程中每道工序都能及時(shí)檢查，產(chǎn)品質(zhì)量容易保證，缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期長(zhǎng)。

②濕法成型此法是面板和蜂窩夾芯均處于未固化狀態(tài)，在模具上一次膠接成型。生產(chǎn)時(shí)，先在模具上制好上、下面板，然后將蜂窩條浸膠拉開(kāi)，放到上、下面板之間，加壓（0.01～0.08MPa）、固化，脫模后修整成產(chǎn)品。濕法成型的優(yōu)點(diǎn)是蜂窩和面板間粘接強(qiáng)度高，生產(chǎn)周期短，*適合于球面、殼體等異形結(jié)構(gòu)產(chǎn)品生產(chǎn)。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品表面質(zhì)量差，生產(chǎn)過(guò)程較難控制。

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

（1）原材料泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)用的原材料分為面板（蒙皮）材料、夾芯材料和粘接劑。

①面板材料 主要是用玻璃布和樹(shù)脂制成的薄板，與蜂窩夾層結(jié)構(gòu)面板用的材料相同。

②粘接劑 面板和夾芯材料的粘接劑，主要取決于泡沫塑料種類，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不飽和聚酯樹(shù)脂粘接。

③泡沫夾芯材料 泡沫塑料的種類很多，其分類方法有兩種：

一種是按樹(shù)脂基體分，可分為：聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，酚醛，環(huán)氧及不飽和聚酯等熱固性泡沫塑料等。

另一種是近硬度分，可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)三種。用泡沫塑料芯材生產(chǎn)夾層結(jié)構(gòu)的**優(yōu)點(diǎn)是防寒、絕熱，隔音性能好，質(zhì)量輕，與蒙面粘接面大，能均勻傳遞荷載，抗沖擊性能好等。

（2）泡沫塑料制造技術(shù) 生產(chǎn)泡沫塑料的發(fā)泡方法較多，有機(jī)械發(fā)泡法、惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法、低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)發(fā)泡法、發(fā)泡劑分解放氣發(fā)泡法和原料組分相互反應(yīng)放氣發(fā)泡法等。

①機(jī)械發(fā)泡法利用強(qiáng)烈機(jī)械攪拌，將氣體混入到聚合物溶液、乳液或懸浮液中，形成泡沫體，然后經(jīng)固化而獲得泡沫塑料。

②惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法 利用惰性氣體（如氮?dú)?、二氧化碳等）無(wú)色、無(wú)臭、難與其它化學(xué)元素化合的原理，在高壓下壓入聚合物中，經(jīng)升溫、減壓、使氣體膨脹發(fā)泡。

③低沸點(diǎn)液體蒸發(fā)發(fā)泡法 將低沸點(diǎn)液體壓入聚合物中，然后加熱聚合物，當(dāng)聚合物軟化、液體達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)，借助液體氣化產(chǎn)生的蒸氣壓力，使聚合物發(fā)泡成泡沫體。

④化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡法借助發(fā)泡劑在熱作用下分解產(chǎn)生的氣體，使聚合物體積膨脹，形成泡沫塑料。

⑤原料化學(xué)反應(yīng)發(fā)泡法 此法是利用能發(fā)泡的原料組分，相互反應(yīng)放出二氧化碳或氮?dú)獾仁咕酆衔锱蛎洶l(fā)泡成泡沫體。

（3）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的制造方法有：預(yù)制粘接法、現(xiàn)場(chǎng)澆注成型法和連續(xù)機(jī)械成型法三種。

①預(yù)制粘接法將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預(yù)制成型法的優(yōu)點(diǎn)是能適用各種泡沫塑料，工藝簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜機(jī)械設(shè)備等。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不易保證。

②整體澆注成型法先預(yù)制好夾層結(jié)構(gòu)的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內(nèi)，經(jīng)過(guò)發(fā)泡成型和固化處理，使泡沫漲滿腔體，并和殼體粘接成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。

③連續(xù)成型法 適用于生產(chǎn)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)板材。

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