本發(fā)明屬于建材技術領域，特別涉及一種夾層板。

背景技術：

隨著科學技術的發(fā)展，工程中對于超輕多孔功能材料的需求越來越多。近年來，超輕多孔金屬材料因為具有密度小、高比強度和比剛度、吸能能力強等優(yōu)點，而受到諸多研究者的關注。目前，泡沫鋁、蜂窩材料、點陣柵格夾層材料等等已經(jīng)在交通、航空、建筑等領域得以應用。但是，以上各種材料也都暴露出一些缺點，比如，蜂窩材料的各向力學性能差異大，泡沫鋁材料則因孔隙不均勻?qū)е铝W性能不均勻等等。金屬空心球結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展起來的一種新型超輕多孔金屬材料，由于每個空心球的大小和質(zhì)地比較均勻，力學性能穩(wěn)定，又由于球壁很薄，整體材料包含球體內(nèi)部空腔和球與球之間的孔隙，其孔隙率非常高，質(zhì)量很輕，從而成為一種良好應對碰撞、沖擊和爆炸的防護材料，在交通運輸、汽車制造、建筑、機械工程及航空航天等領域具有十分廣闊的應用前景。

《熱加工工藝》2012年第18期，《金屬空心球的研究進展》一文中提到，可將金屬空心球進行燒結(jié)或焊接等方法連接，使得球與球之間形成足夠強度的燒結(jié)頸，從而獲得金屬泡沫塊體材料。該文提供的是金屬空心球芯材的燒結(jié)制備方法，并未提出如何制備夾層板。

國家知識產(chǎn)權局于2016年1月6日公開的“一種金屬空心球結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法”的發(fā)明專利(公開號：cn103921494b)提出了一種采用將金屬空心球塊體作為夾心材料，再制備成夾層板的方法。該方法制備的夾層板質(zhì)量輕，沖擊吸能特性好。但由于燒結(jié)金屬空心球芯材時，難以按要求排列金屬空心球，導致燒結(jié)的金屬空心球芯材中空心球隨機排列，力學性能不均勻。另外，當夾層板在受撞擊載荷作用時，金屬空心球芯材容易散塌，導致夾層板失去承載效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種制備方法簡單、產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、質(zhì)量輕、比強度和比剛度高、力學性能均勻、沖擊吸能特性強的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法。

本發(fā)明的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板，其包括上面板、下面板、金屬空心球、格柵結(jié)構(gòu)、環(huán)氧樹脂膠層；所述金屬空心球堆積于格柵結(jié)構(gòu)的孔隙中，通過環(huán)氧樹脂膠粘結(jié)，金屬空心球具有一層或多層的堆積形式；上面板和下面板通過環(huán)氧樹脂膠層與金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材連接。

上述金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的制備方法，包括以下步驟：

(1)將金屬空心球進行酸液和堿液脫脂處理，去除表面污垢，用清水沖洗干凈，再使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇進行清洗處理，烘干后備用；所述金屬空心球為鋁、鋁合金或不銹鋼制成的薄壁空心球，球體外徑為5mm～30mm；

(2)將上面板、下面板及格柵清洗去除油污和銹跡，對上面板和下面板的連接面進行機械打磨，并且使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇對上面板和下面板進行清洗處理，以增強膠接強度；所述上面板和下面板為鋁板、鋁合金板、鈦合金板或不銹鋼板；

(3)將環(huán)氧樹脂與固化劑按體積比1:1混合調(diào)勻，制備成環(huán)氧樹脂膠，將環(huán)氧樹脂膠涂抹在下面板的連接面上，厚度為0.5mm，將格柵設置在下面板上，再將環(huán)氧樹脂和固化劑分別在85℃水浴鍋里加熱，待達到流動良好時，按照體積比1:1配置混合調(diào)勻得到環(huán)氧樹脂膠流體，將步驟(1)處理好的金屬空心球在環(huán)氧樹脂膠流體中攪拌，使得金屬空心球表面粘附一層環(huán)氧樹脂膠后撈出，將表層粘附有環(huán)氧樹脂膠的金屬空心球堆放于各格柵中間，用夾具夾緊，置于溫度40℃～70℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，下面板與金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材粘接完成，得金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的半成品；

所述的格柵為鋁、鋁合金或其它金屬材料制成，格柵內(nèi)的格子的內(nèi)徑大于金屬空心球的外徑；

(4)將環(huán)氧樹脂膠涂抹在另一塊面板的連接面上，厚度為1mm，再將步驟(3)制備好的半成品翻面，貼合于面板的連接面上，用夾具夾緊，置于溫度40℃～70℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：

1、制備工藝簡單，成本低，可操作性強。

2、金屬空心球可按需要設計堆積層數(shù)，可選擇不同材質(zhì)、不同尺寸的金屬空心球制備不同力學性能的材料，其可設計性強。

3、采用金屬空心球和格柵制備的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板可保持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，且具備輕質(zhì)，高比強度和比剛度，力學性能均勻，沖擊吸能特性強等優(yōu)點。

4、相對于燒結(jié)的金屬空心球芯材，可大大的增強整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使得夾層板在受壓和沖擊過程中，金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材不散塌，從而充分發(fā)揮金屬空心球的吸能特點，提高夾層板的承載能力，使得夾層板吸能率明顯提高。

5、金屬空心球之間、空心球與格柵之間以及芯材與面板之間均為膠結(jié)形式，可有效減少連接處的殘余應力，提高連接部位的阻尼性能和抗腐蝕性能，在交通運輸、汽車制造、建筑、機械工程及航空航天等領域具有十分廣闊的應用前景。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的剖視示意圖。

圖2是本發(fā)明的格柵的格子為四邊形的示意簡圖。

圖3是本發(fā)明的格柵的格子為六邊形的示意簡圖。

圖中：1-金屬空心球、2-格柵、3-環(huán)氧樹脂膠層、4-環(huán)氧樹脂膠層、5-上面板、6-下面板。

具體實施方式

實施例1

將外徑為5mm，壁厚為0.05mm的不銹鋼空心球1用低濃度hcl酸液和低濃度naoh堿液清洗，再用清水沖洗干凈，烘干后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇溶液進行清洗，烘干后備用。

將厚度為0.3mm的鋁合金上面板5、下面板6以及壁厚為0.1mm、正方形格子內(nèi)邊長為6mm的鋁合金格柵2清洗去除油污和銹跡，再對金屬面板與金屬空心球的連接面進行機械打磨后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇進行清洗處理，以增強膠接強度。

將環(huán)氧樹脂與固化劑按體積比1:1混合調(diào)勻，制備成環(huán)氧樹脂膠，將其涂抹在下面板經(jīng)處理的那一面上，厚度為0.5mm，形成環(huán)氧樹脂膠層4，將上述經(jīng)過處理的格柵貼合于下面板6上的環(huán)氧樹脂膠層上，再將環(huán)氧樹脂和固化劑分別在85℃水浴鍋里加熱，待達到流動良好時，按照體積比1:1配置混合調(diào)勻得到環(huán)氧樹脂膠流體，將上述處理好的金屬空心球在環(huán)氧樹脂膠流體中攪拌，使得金屬空心球表面粘附一層環(huán)氧樹脂膠后撈出，將其堆放于各格柵格子中間，用夾具夾緊，置于溫度40℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，下面板與金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材粘接完成，得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的半成品。

在上面板經(jīng)處理的那一面上，涂抹厚度為1mm的環(huán)氧樹脂膠，形成環(huán)氧樹脂膠層3，將上述得到的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板半成品翻面，貼合于環(huán)氧樹脂膠層上，用夾具夾緊，置于溫度40℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，即得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板，如圖1和圖2所示。

實施例2：

將外徑為20mm，壁厚為0.1mm的不銹鋼空心球用低濃度hcl酸液和低濃度naoh堿液清洗，再用清水沖洗干凈，烘干后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇溶液進行清洗，烘干后備用。

將厚度為0.2mm的不銹鋼面板，以及壁厚為0.1mm、正方形格子邊長為21mm的不銹鋼格柵清洗去除油污和銹跡，再對面板與金屬空心球的連接面進行機械打磨后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇進行清洗處理，以增強膠接強度。

將環(huán)氧樹脂與固化劑按體積比1:1混合調(diào)勻，制備成環(huán)氧樹脂膠，將其涂抹在下面板經(jīng)處理的那一面上，厚度為0.5mm，形成環(huán)氧樹脂膠層，將上述經(jīng)過處理的格柵貼合于下面板上的環(huán)氧樹脂膠層上，再將環(huán)氧樹脂和固化劑分別在85℃水浴鍋里加熱，待達到流動良好時，按照體積比1:1配置混合調(diào)勻得到環(huán)氧樹脂膠流體，將上述處理好的金屬空心球在環(huán)氧樹脂膠流體中攪拌，使得金屬空心球表面粘附一層環(huán)氧樹脂膠后撈出，將表層粘附有環(huán)氧樹脂膠的金屬空心球堆放于各格柵中間，用夾具夾緊，置于溫度50℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，下面板與金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材粘接完成，得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的半成品。

在另一塊不銹鋼面板經(jīng)處理的那一面上，涂抹厚度為1mm的環(huán)氧樹脂膠，形成圖中環(huán)氧樹脂膠層，將上述得到的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板半成品翻面，貼合于環(huán)氧樹脂膠層上，用夾具夾緊，置于溫度50℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，即得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板。

實施例3：

將外徑為20mm，壁厚為0.1mm的不銹鋼空心球用低濃度hcl酸液和低濃度naoh堿液清洗，再用清水沖洗干凈，烘干后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇溶液進行清洗，烘干后備用。

將厚度為0.3mm的鋁制面板以及壁厚為0.1mm、正六邊形格子內(nèi)邊長為12mm的蜂窩鋁格柵清洗去除油污和銹跡，再對面板與金屬空心球的連接面進行機械打磨后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇進行清洗處理，以增強膠接強度。

將環(huán)氧樹脂與固化劑按體積比1:1混合調(diào)勻，制備成環(huán)氧樹脂膠，將其涂抹在下面板經(jīng)處理的那一面上，厚度為0.5mm，形成環(huán)氧樹脂膠層，將上述經(jīng)過處理的格柵貼合于下面板上的環(huán)氧樹脂膠層上，再將環(huán)氧樹脂和固化劑分別在85℃水浴鍋里加熱，待達到流動良好時，按照體積比1:1配置混合調(diào)勻得到環(huán)氧樹脂膠流體，將上述處理好的金屬空心球在環(huán)氧樹脂流體中攪拌，使得金屬空心球表面粘附一層環(huán)氧樹脂后撈出，將表層粘附有環(huán)氧樹脂的金屬空心球堆放于各格柵中間，用夾具夾緊，置于溫度60℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，下面板與金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材粘接完成，得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的半成品。

在另一塊鋁制面板經(jīng)處理的那一面上，涂抹厚度為1mm的環(huán)氧樹脂膠，形成環(huán)氧樹脂膠層，將上述得到的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板半成品翻面，貼合于環(huán)氧樹脂膠層上，用夾具夾緊，置于溫度60℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，即得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板，如圖3所示。

實施例4：

將外徑為10mm，壁厚為0.05mm的鋁合金空心球用低濃度hcl酸液和低濃度naoh堿液清洗，再用清水沖洗干凈，烘干后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇溶液進行清洗，烘干后備用。

將厚度為0.3mm的鋁合金面板以及壁厚為0.1mm、正六邊形孔隙內(nèi)邊長為6mm的蜂窩鋁格柵清洗去除油污和銹跡，再對面板與金屬空心球的連接面進行機械打磨后使用添加有2％體積分數(shù)硅烷偶聯(lián)劑的無水乙醇進行清洗處理，以增強膠接強度。

將環(huán)氧樹脂與固化劑按體積比1:1混合調(diào)勻，制備成環(huán)氧樹脂膠，將其涂抹在下面板經(jīng)處理的那一面上，厚度為0.5mm，形成環(huán)氧樹脂膠層4，將上述經(jīng)過處理的格柵貼合于下面板6上的環(huán)氧樹脂膠層上，再將環(huán)氧樹脂和固化劑分別在85℃水浴鍋里加熱，待達到流動良好時，按照體積比1:1配置混合調(diào)勻得到環(huán)氧樹脂膠流體，將上述處理好的金屬空心球在環(huán)氧樹脂流體中攪拌，使得金屬空心球表面粘附一層環(huán)氧樹脂膠后撈出，將表層粘附有環(huán)氧樹脂膠的金屬空心球堆放于各格柵中間，用夾具夾緊，置于溫度70℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，下面板與金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)芯材粘接完成，得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板的半成品。

在另一塊鋁合金面板經(jīng)處理的那一面上，涂抹厚度為1mm的環(huán)氧樹脂膠，形成圖中環(huán)氧樹脂膠層，將上述得到的金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板半成品翻面，貼合于環(huán)氧樹脂膠層上，用夾具夾緊，置于溫度70℃條件下，使得環(huán)氧樹脂膠緩慢流動，在金屬空心球與金屬空心球的接觸處、金屬空心球與格柵的接觸處形成膠瘤形貌后，再置于80℃環(huán)境下固化2小時，拆卸夾具，即得到金屬空心球格柵結(jié)構(gòu)夾層板。