玻璃鋼/復(fù)合材料中常用芯材

       玻璃鋼/復(fù)合材料中常用的芯材有泡沫、巴薩木和蜂窩等多孔固體材料。
       巴薩木目前主要的用途集中在風電、船舶、鐵路車輛等行業(yè)。相對而言，因為其密度選擇范圍小，面層破壞以后，吸水腐爛的缺點，已經(jīng)逐步被PVC泡沫取代。但是因為其價格優(yōu)勢，目前還有一定的市場。         
       蜂窩主要有NOMEX紙蜂窩和鋁蜂窩，蜂窩材料具有各向異性的特點。另外，因為蜂窩存在開孔結(jié)構(gòu)，不適用一些濕法工藝或樹脂注射工藝，例如船舶和風電等領(lǐng)域。鋁蜂窩因為和碳纖維面板之間存在電腐蝕的問題，一般不能和碳纖維一同使用。另外，蜂窩結(jié)構(gòu)在使用過程中，會因為面層破壞，發(fā)生滲水問題。          
       玻璃鋼/復(fù)合材料中常用的泡沫芯材有聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PUR）、丙烯腈-苯乙烯（SAN）、聚醚酰亞胺（PEI）及聚甲基丙烯酰亞胺 （PMI）等。        
       硬質(zhì)聚氨酯PUR泡沫與其他泡沫相比，其力學性能一般，樹脂/芯材界面易產(chǎn)生老化，從而導(dǎo)致面板剝離。作為結(jié)構(gòu)材料使用時，常用作層合板的縱、橫桁條或加強筋之芯材。有時PUR泡沫也能用于受載較小的夾層板中，起到隔熱或隔音的作用。該類泡沫的使用溫度為150℃左右，吸聲性能良好，成型非常簡單，但是機械加工過程中易碎或掉渣。PUR泡沫價格相對便宜，發(fā)泡工藝也比較簡單，采用液體發(fā)泡。目前主要在運動器材，例如網(wǎng)球拍、冰球棒中用做工藝芯材，并起到一定的阻尼作用。另外在沖浪板中也普遍使用PUR泡沫或EPS泡沫作為芯材.      PEI泡沫原先由AIREX公司生產(chǎn)，型號為AIREX R82，由聚醚酰亞胺/聚醚砜發(fā)泡而成，具有很高的使用溫度和良好的防火性能。不過其價位相對較高，但是這種泡沫可以在兼有結(jié)構(gòu)要求和防火要求的部位使用，其使用溫度為-194℃ ~ +180℃。由于滿足嚴格的阻燃要求，適合在飛機和列車內(nèi)使用。但2005年，原材料供應(yīng)上出現(xiàn)了問題，目前已退出市場，而逐步被PMI S類型泡沫取代。
       目前占市場份額最大的是PVC泡沫芯材，又分為線形PVC和交聯(lián)PVC泡沫兩種。交聯(lián)PVC泡沫是由熱塑性的PVC和交聯(lián)熱固性聚氨酯組成，主要產(chǎn)品型號有Divinycell、Klegecell和Herex C。交聯(lián)PVC的強度和剛度比線性PVC的高，但是韌性較差，其使用溫度范圍為-240 ~ +80℃，并且能夠耐多種化學物質(zhì)腐蝕。盡管PVC泡沫是可燃材料，但阻燃型的PVC泡沫可用于有嚴格防火要求的結(jié)構(gòu)中，例如列車車廂等。但是需要注意的是PVC在燃燒以后，會產(chǎn)生氯化氫。選擇固化工藝方法時，應(yīng)慮及PVC泡沫在溫度升高時會釋放氣體。交聯(lián)PVC泡沫通常用于船底、舷部、甲板、艙壁及上層建筑中，主要廠商有AIREX和Diab公司。
       線形PVC泡沫是一類具有高韌性、良好抗沖擊性能、能量吸收性能和耐疲勞性能的泡沫材料。線性PVC泡沫的強度和剛度相對交聯(lián)PVC來講要低。在施工過程中需要注意的是，樹脂中的苯會滲透到泡沫里面，使樹脂固化不完全，同時引起泡沫降解。這種泡沫通常用于船體受沖擊荷載比較大的部位，例如船底和舭舷部。目前市場上有AIREX公司的AIREX R 63系列，價格相對交聯(lián)PVC泡沫要高。 
       PS泡沫曾廣泛用在船舶、沖浪板制造行業(yè)。雖然其具有重量輕（40 kg/m3）、成本低、易于加工等優(yōu)點，但因力學性能差，很少在高性能結(jié)構(gòu)件中使用。另外，這種泡沫不能和聚酯樹脂同時使用，樹脂中含有的苯會降解泡沫。目前，在沖浪板行業(yè)內(nèi)有少量使用。 
       SAN泡沫屬于熱塑性材料，由英國SP Systems公司生產(chǎn)，CORECELL?型號的泡沫，主要是針對船舶市場而開發(fā)。發(fā)泡制作工藝和線性PVC的工藝基本相同，性能也和線性PVC基本相同，熱穩(wěn)定性能比線性PVC好，相當于普通交聯(lián)PVC。大多數(shù)情況下，在船舶結(jié)構(gòu)中可以用SAN泡沫代替線性PVC泡沫。價格略高于PVC泡沫。
       在密度相同的條件下，PMI是強度和剛度最高的泡沫材料。高溫耐蠕變性能PMI泡沫經(jīng)適當?shù)母邷靥幚硪院螅軡M足190℃的固化工藝對泡沫尺寸穩(wěn)定性的要求，適用與環(huán)氧或BMI樹脂共固化的夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，例如航天航空結(jié)構(gòu)、醫(yī)療床板、天線結(jié)構(gòu)等，作為碳纖維復(fù)合材料面板的芯材。PMI泡沫采用固體發(fā)泡工藝制作，為孔隙基本一致、均勻的100%閉孔泡沫。