1 　結構泡沫芯材的歷史回顧
    玻璃鋼/復合材料 FRP/CM 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 等泡沫 ,其中 PS 和PUR 泡沫通常僅作為浮力材料 ,而不是結構用途。目前 PVC泡沫已幾乎完全代替 PUR泡沫而作為結構芯材 ,只是在一些現場發泡的結構中除外。嚴格意義上講 ,第 1 種用在承載構件夾層結構中的結構泡沫芯材是使用異氰酸酯改性的 PVC 泡沫 ,或稱交聯 PVC。第 1 個采用 PVC 泡沫夾芯的夾層結構是保溫隔熱車廂。交聯 PVC 的生產工藝是由德國人林德曼在 20 世紀 30 年代后期發明的。二次大戰以后法國將該工藝列入戰爭賠償中 ,由克勒貝爾蕾洛雷特塑料公司 KleberRenolit 開始生Klegecell 交聯 PVC泡沫 ,主要是一些用在保溫隔熱車廂中的低密度產品。20 世紀 50～60 年代 ,克勒貝爾蕾洛雷特塑料公司給幾家歐洲公司發放了 PVC 泡沫的生產許可證。另外 2 家美國公司 ,B.F 歌德雷奇 B.FGoodrich 和佳士邁威 Johns-Manville 也買到了許可證開始生產 ,但是幾年以后就停產。當所有的生產許可證都過期以后 ,交聯 PVC的生產工藝過程轉為公開。進入 20 世紀 70 年代以后 ,多數原來的歐洲許可生產的廠家也已停產。目前 2 個主要的生產廠家是戴博 Diab 公司的 Divinycell 和 Klegecell 系列 PVC泡沫及愛瑞柯斯 Airex 公司的 Herex 系列PVC泡沫。20世紀 40 年代后期 ,林德曼使用高壓氣體作為發泡劑 ,制造出未經過改性的 PVC 泡沫 ,也叫線性 PVC泡沫。英國于 1943 年先制成聚苯乙烯泡沫塑料 ,1944年美國道化學有限公司用擠出法大批量生產聚苯乙烯泡沫塑料。第二次大戰期間 ,德國拜爾的試驗人員對二異氰酸酯及羥基化合物的反應進行研究 ,制得了PUR硬質泡沫塑料、涂料和粘合劑。1952 年 ,拜爾公司報道了軟質聚氨酯泡沫塑料的研究成果。1993 年 ,加拿大的 ATC公司開始生產 SAN 泡沫。其制造工藝和線性 PVC相似。PMI泡沫是由德國羅姆 Rohm 公司于 1966年先采用丙烯腈、甲基丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酸酯熱塑性樹脂在 180 ℃下發泡并交聯制作聚甲基丙烯酰亞胺泡沫的技術 ,接著日本的積水化學公司于 1967 年使用輻射交聯方法制作聚甲基丙烯酰亞胺泡沫。
2 　夾層結構的工作原理及優點
    夾層結構一般是由上面板、上面板與芯材的粘結層、芯材、下面板與芯材的粘結層以及下面板所構成 ,這 5 個要素組成了 1 個整體的夾層結構。夾層結構傳遞荷載的方式類似于工字梁 ,見圖 1。上下面板 翼板 主要承受由彎矩引起的面內拉壓應力和面內剪應力 ,而芯材 腹板 主要承受由橫向力產生的剪應力 ,見圖 2。
    作為孔隙材料 ,芯材可以起到減輕結構重量 ,增加結構剛度 ,提高結構強度等作用。為了使夾層結構的各要素能協同承載 ,面板與芯材之間的粘接層必須能傳遞荷載 ,因此至少應具備和芯材一樣的強度。通常 ,如果加載以后 ,夾層結構的芯材發生破壞 ,其破壞位置一般位于粘接層下面的芯材部分 ,因為粘接層芯材表面的孔隙中由于填充了膠粘劑/樹脂 ,提高了粘接層泡沫的強度。選擇正確的膠粘劑對夾層結構的強度也有非常重要的意義 ,通常在選擇膠粘劑的時候除了強度以外 ,還需要考慮使用溫度、煙霧條件及其與芯材和面板材料的兼容性。如果選擇與面板材料共固化 ,則膠粘劑或膠膜的固化條件需要與面板的共固化條件相一致。