船用玻璃鋼/復合材料夾層結構中的泡沫芯材2
表 1 中的結構構造是常見的 FRP 船舶中的鋪層設計。可以看出 ,在彎曲剛度相近的情況下 ,夾層結構的重量比非夾層結構減輕很多。


泡沫夾層結構的優點還有:良好的隔熱和隔音性能、抗沖擊損傷性能及施工簡便性等。在夾層結構中 ,由于芯材是孔隙材料 ,整個夾層結構的導熱系數和 R值均比非夾層結構低。由于層合板的層數減少 ,降低了鋪層制作成型的工作量 ,同時因為夾層結構的剛度較高 ,減少了加筋的數量 ,這有利于沖擊荷載的擴散。此外 ,孔隙芯材還能降低船舶航行中的噪聲。
3 泡沫芯材的性能和應用
對于芯材 ,除了剪切模量和強度以外 ,還需考慮材料的其他性能特點。壓縮強度與承受局部荷載的性能相關 ,這種局部荷載包括工具的墜落、拖船和吊船時由拖柱、帶纜樁和吊環等產生的局部荷載。圖3 和圖 4 表示了不同泡沫芯材的剪切模量和剪切強度 ,圖 5 為幾種常見泡沫芯材的壓縮強度。由于泡沫材料是孔隙塑料 ,還需要根據設計夾層構件的溫度要求 ,參考泡沫的熱變形溫度來選擇適當的泡沫芯材。常見泡沫的熱變形溫度參見圖 6。


交聯 PVC泡沫。這種泡沫是由熱塑性的 PVC和交聯熱固性聚氨酯組成 ,通常簡稱交聯 PVC 泡沫 ,其主要產品型號為 Divinycell、Klegecell 以及HerexC。交聯 PVC 的強度和剛度比線性 PVC 的高 ,但是韌性要差。交聯 PVC泡沫的熱穩定溫度為120 ℃。所以在和環氧預浸料共同使用時 ,需要注意PVC的熱蠕變性能。使用溫度范圍為 -240 ℃~ +80 ℃,并且能夠耐多種化學物質腐蝕。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構中 ,例如列車車廂等。但是需要注意的是 PVC在燃燒以后 ,會產生 HCl。PVC泡沫耐苯 ,所以能夠和聚酯樹脂共同使用。PVC 泡沫主要用在一些不需要壓力罐的工藝中。選擇固化工藝方法時 ,應慮及 PVC 泡沫在溫度升高時會釋放氣體 ,在采用 RTM 工藝時需要注意。交聯 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 ,有多種不同的型號和密度可供選擇。

線性 PVC泡沫。這類泡沫具有高的韌性、良好的抗沖擊性能、能量吸收性能和耐疲勞性能。線性PVC泡沫的強度和剛度相對交聯 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。目前主要產品是 Airex 公司的AirexR63 系列。










































