一種高性能熱塑性復合材料金字塔型和X型點陣夾芯板及其制備方法與流程

本發明涉及一種高性能熱塑性樹脂基復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板及其制備方法。

背景技術：

復合材料點陣夾芯結構由于其輕質高強化和多功能方面的優點，自其被提出以后就不僅得到了各國科研工作者的研究而且被眾多領域(如航空航天、船舶、汽車)。廣泛采用。傳統復合材料夾芯結構通常采用熱固性樹脂基復合材料。但熱固性復合材料存在一定的缺點，如韌性差，環境適應性較差，固化周期長，難以回收等。此外熱固性樹脂基復合材料點陣夾芯結構成型時芯子與內外蒙皮的結合問題至今仍無法較好的突破，對于大尺寸結構，成型難度大，制造成本高，結構受損后無法修復。而熱塑性復合材料點陣夾芯結構通過材料自身特性克服了傳統點陣夾芯結構的的弊端，熱塑性復合材料具有較高的斷裂韌性，耐水性易于儲存，可多次加工，可回收等特點，使得點陣夾芯結構的優異力學性能和多功能特性得以充分發揮。傳統的復合材料膠接技術具有較長的工藝周期，較差的抗沖擊性能、疲勞性能、耐濕熱性能等缺點且大多數情況下膠接后不可拆卸。相比之下熱塑性復合材料焊接技術一項非常快速和短周期的連接技術，可實現構件的拼接和損傷構件的修補，便于制備大尺寸構件且連接處和修補處具有高強度和耐用性的特點，可以最大限度的發揮高性能熱塑性復合材料的性能優勢。目前常用的熱塑性復合材料焊接方式有感應焊接、電阻焊接、超聲焊接和激光焊接，

該焊接技術已得到應用，如fokker公司通過感應焊接法將加強筋焊接在飛機的主承力結構的扭矩盒上，boeing公司新一代客機機翼前緣筋與蒙皮采用超聲焊接方式連接。在樹脂基復合材料芯子制備中存在工藝復雜，芯子制備過程中易引入缺陷，制備效率低，芯子難以整體成型等亟待解決的問題，還存在樹脂基復合材料點陣夾芯結構在壓縮和剪切變形中的非彈性屈曲抗力較低，復合材料結構連接困難，連接處性能差等問題。目前沒有一種有效的技術解決上述問題，更沒有相關的報道將熱塑性材料引入復合材料點陣夾芯結構中以解決上述問題的報道。

技術實現要素：

本發明解決了現有樹脂基復合材料芯子制備工藝復雜，芯子制備過程中易引入缺陷，制備效率低，芯子難以整體成型的問題，同時x型點陣結構中桿交錯形成的二維節點有效地解決了現有樹脂基復合材料點陣夾芯結構在壓縮和剪切變形中的非彈性屈曲抗力較低的問題。此外，利用熱塑性復合材料焊接技術，解決傳統復合材料結構連接困難，連接處性能差等問題。

本發明是利用熱塑性樹脂基復合材料可重復加熱、多次加工的特點，提出一種采用熱沖壓方式制備復合材料點陣芯子的方法，而對于熱固性樹脂基復合材料該制備方法是不可能實現的。

本發明的一種高性能熱塑性復合材料金字塔型點陣夾芯板，它包括金字塔型點陣芯子、復合材料上面板和復合材料下面板；

所述的金字塔型點陣芯子是由多個金字塔點陣結構單胞組成；每個金字塔型點陣結構單胞是由上端桿、下端桿和斜桿組成的具有金字塔型的一體件；

所述下端桿和上端桿相互平行，所述上端桿和下端桿之間通過斜桿連接形成梯型的一體件，其中，每個下端桿的一端分別與兩個斜桿一端連接，兩個斜桿的另一端分別與上端桿的兩端連接；

所述金字塔型點陣芯子中所有金字塔型點陣結構單胞的上端桿的上表面均與熱塑性復合材料上面板連接，所有金字塔型點陣結構單胞的下端桿的下表面均與熱塑性復合材料下面板連接。

本發明的一種高性能熱塑性復合材料x型點陣夾芯板，它包括x型點陣芯子、復合材料上面板和復合材料下面板；

所述的x型點陣芯子是由多個x型點陣結構單胞組成；每個x型點陣結構單胞是由上端桿、下端桿和斜桿組成的具有x型的一體件；

所述下端桿和上端桿相互平行，所述上端桿和下端桿之間通過斜桿連接形成梯型的一體件，其中，每個下端桿的一端分別與兩個斜桿一端連接，兩個斜桿的另一端分別與上端桿的兩端連接；

所述x型點陣芯子中所有x型點陣結構單胞的上端桿的上表面均與熱塑性復合材料上面板連接，所有x型點陣結構單胞的下端桿的下表面均與熱塑性復合材料下面板連接。

本發明的一種高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板的制備方法，它是按照以下步驟實現的：

步驟一：熱壓模具預處理：在熱壓之前，先用丙酮對模具進行清洗，然后將脫模劑均勻涂抹在模具表面；

步驟二：制備高性能熱塑性復合材料層合板：裁剪連續纖維增強熱塑性復合材料預浸料；將裁剪好的預浸料按照設計的鋪層要求在熱壓模具進行鋪層，采用熱壓機進行層合板的壓制，熱壓工藝為先從室溫升至380℃～400℃，升溫時間為1.5～3h，待溫度達到要求溫度后，施加壓力1mpa～3mpa，保溫保壓15min～30min；隨后在保壓狀態下自然冷卻至室溫，開模，脫模得到高性能熱塑性復合材料層合板；

步驟三：制備高性能熱塑性復合材料層合板網：在上述制備的高性能熱塑性復合材料層合板上繪制層合板菱形網格圖；將繪制好的層合板菱形網格圖導入數控機械切割機中，按照預先繪制好的圖形，對進行高性能熱塑性復合材料層合板逐個切割，使得復合材料層板上加工出多個菱形孔；

步驟四：軟化高性能熱塑性復合材料層合板網：將步驟三中切割好的高性能熱塑性復合材料層合板網放入隧道式紅外線烘箱，烘箱的溫度調至400℃，傳動帶速度控制在0.01～0.05m/min，進行軟化；

步驟五：制備金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子：對步驟一處理后的沖壓模具進行預熱，溫度設定在200～300℃，待沖壓模具溫度達到200～300℃后，將步驟四中軟化的高性能熱塑性復合材料層合板網迅速放入沖壓模具中，進行沖壓成型；根據在高性能熱塑性復合材料層合板網上沖壓位置的不同，即可得到兩種不同的點陣芯子：金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子；

步驟六：制備高性能熱塑性復合材料面板：使用與步驟二相同的工藝制備高性能熱塑性復合材料點陣夾芯板的上下面板；

步驟七：制備高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板：利用熱塑性復合材料焊接技術將金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子分別與高性能熱塑性復合材料上下面板進行連接，分別得到高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板。

本發明與現有技術相比的有益效果：

1.本發明在材料的選用上，選用的是連續纖維增強熱塑性復合材料，相比于傳統的熱固性復合材料，熱塑性復合材料具有更好的抗沖擊性能，良好的耐水性易于儲存，且成型工藝簡單，多次加工以及回收利用。

2.在復合材料點陣芯子的制備上，本發明采用先將預浸料壓制成層合板，再進行菱形網格的切割，進而利用熱沖壓模具加工成型，芯子制備過程幾乎全部是機械化操作，人工操作極少，并且相比于先在預浸料切割出菱形網格再進行熱壓的方法，本發明具有更好的結構尺寸穩定性，不存在預浸料間菱形網格錯位的問題，芯子整體成型，因此力學性能也更加優異。

3.本發明制備了兩種點陣芯子：金字塔型和x型，其目的是：一、突出該制備方法可制備出兩種不同形式的點陣芯子；二是將兩種不同點陣芯子構成的熱塑性復合材料點陣夾芯結構做對比，發現與具有相同密度的金字塔型點陣夾芯結構相比，新型的x型點陣夾芯結構具有更高的力學性能，其壓縮和剪切峰值強度均提高約30％以及更高的幅度的plateau平臺，這主要是因為通過斜桿倆倆交錯形成x型芯體結構，桿交錯形成的二維結點能有效地提高單元體在壓縮和剪切變形中的非彈性屈曲抗力。

4.本發明在制備點陣芯子過程中，采用隧道式紅外線烘箱對切割好的復合材料層合板網進行加熱，這種加熱方式不僅快捷方便。加熱快速均勻而且易于實現流水線生產化。

5.本發明在制備點陣芯子過程中，將隧道式紅外線烘箱加熱好的復合材料層合板網快速用預熱好的沖壓模具進行沖壓獲得點陣芯子，這種熱沖壓制備芯子的方式易于實現機械化批量生產，而且對于熱固性復合材料不可能實現這種高效便捷的制備方式。

6.本發明在上下面板與芯子的連接上采用焊接技術，不同于熱固性復合材料的膠接技術，熱塑性復合材料焊接技術可以獲得更加良好的界面，減少界面缺陷，增加結構整體力學性能及性能穩定性，并且焊接技術一項非常快速和短周期的連接技術，可實現構件的拼接和損傷構件的修補，便于制備大尺寸構件且連接處和修補處具有高強度和耐用性的特點，可以最大限度的發揮高性能熱塑性復合材料的性能優勢。

7.本發明中預浸料的裁剪以及復合材料層合板菱形網格的切割均采用數控機械化操作，人工操作極少。相比于現有的工藝，能夠實現純機械化生產，適用范圍廣泛，制備周期短，成本低廉，適用于實驗室研究及工廠批量生產。

附圖說明

圖1為本發明一種高性能熱塑性復合材料金字塔型點陣夾芯板的結構示意圖；其中1為金字塔型點陣芯子、3為高性能熱塑性復合材料上面板、4為高性能熱塑性復合材料下面板；

圖2為本發明一種高性能熱塑性復合材料x型點陣夾芯板的結構示意圖；其中2為x型點陣芯子、3為高性能熱塑性復合材料上面板、4為高性能熱塑性復合材料下面板；

圖3為金字塔型點陣芯子結構示意圖；其中5為金字塔型點陣結構單胞；

圖4為x型點陣芯子結構示意圖；其中6為x型點陣結構單胞；

圖5為金字塔型點陣芯子單胞結構示意圖；

圖6為x型點陣芯子單胞結構示意圖；

圖7為復合材料層合板菱形網沖壓金字塔型點陣芯子時沖壓位置示意圖；

圖8為復合材料層合板菱形網沖壓x型點陣芯子時沖壓位置示意圖；

圖9為熱沖壓模具結構示意圖；

圖10為隧道式紅外線烘箱結構示意圖；

圖11為本發明一種高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板的結構示意圖制備流程示意圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式的一種高性能熱塑性復合材料金字塔型點陣夾芯板，它包括金字塔型點陣芯子1、復合材料上面板3和復合材料下面板4；

所述的金字塔型點陣芯子1是由多個金字塔點陣結構單胞5組成；每個金字塔型點陣結構單胞5是由上端桿5-1、下端桿5-2和斜桿5-3組成的具有金字塔型的一體件；

所述下端桿5-2和上端桿5-1相互平行，所述上端桿5-1和下端桿5-2之間通過斜桿5-3連接形成梯型的一體件，其中，每個下端桿5-2的一端分別與兩個斜桿5-3一端連接，兩個斜桿5-3的另一端分別與上端桿5-1的兩端連接；

所述金字塔型點陣芯子1中所有金字塔型點陣結構單胞5的上端桿5-1的上表面均與熱塑性復合材料上面板3連接，所有金字塔型點陣結構單胞5的下端桿5-2的下表面均與熱塑性復合材料下面板4連接。

具體實施方式二：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：所述的熱塑性復合材料下面板4與多個金字塔型點陣結構單胞5中的下端桿5-2連接，且相鄰的兩個金字塔型點陣結構單胞5中的下端桿5-2連接在同一熱塑性復合材料下面板4上。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：所述的金字塔型點陣結構單胞5的上端桿5-1表面與熱塑性復合材料上面板3的連接以及兩個下端桿5-2表面與熱塑性復合材料下面板4連接，均是通過熱塑性復合材料焊接技術連接。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式四：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：熱塑性樹脂基復合材料上面板2以及熱塑性樹脂基復合材料下面板3均是由碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料制成。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式五：結合圖1至10說明本實施方式，一種高性能熱塑性復合材料x型點陣夾芯板，它包括x型點陣芯子2、復合材料上面板3和復合材料下面板4；

所述的x型點陣芯子2是由多個x型點陣結構單胞6組成；每個x型點陣結構單胞6是由上端桿6-1、下端桿6-2和斜桿6-3組成的具有x型的一體件；

所述下端桿6-2和上端桿6-1相互平行，所述上端桿6-1和下端桿6-2之間通過斜桿6-3連接形成梯型的一體件，其中，每個下端桿6-2的一端分別與兩個斜桿6-3一端連接，兩個斜桿6-3的另一端分別與上端桿6-1的兩端連接；

所述x型點陣芯子2中所有x型點陣結構單胞6的上端桿6-1的上表面均與熱塑性復合材料上面板3連接，所有x型點陣結構單胞6的下端桿6-2的下表面均與熱塑性復合材料下面板4連接。

具體實施方式六：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：所述的熱塑性復合材料下面板4與多個x型點陣結構單胞6中的下端桿6-2連接，且相鄰的兩個x型點陣結構單胞6中的下端桿6-2連接在同一熱塑性復合材料下面板4上。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式七：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：所述的x型點陣結構單胞6上端桿6-1表面與熱塑性復合材料上面板3的連接以及兩個下端桿6-2表面與熱塑性復合材料下面板4連接，均是通過熱塑性復合材料焊接技術連接。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式八：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：熱塑性樹脂基復合材料上面板2以及熱塑性樹脂基復合材料下面板3均是由碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料制成。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式九：結合圖1至10說明本實施方式，一種高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板的制備方法，其特征在于它是按照以下步驟實現的：

步驟一：熱壓模具預處理：在熱壓之前，先用丙酮對模具進行清洗，然后將脫模劑均勻涂抹在模具表面；

步驟二：制備高性能熱塑性復合材料層合板：裁剪連續纖維增強熱塑性復合材料預浸料；將裁剪好的預浸料按照設計的鋪層要求在熱壓模具進行鋪層，采用熱壓機進行層合板的壓制，熱壓工藝為先從室溫升至380℃～400℃，升溫時間為1.5～3h，待溫度達到要求溫度后，施加壓力1mpa～3mpa，保溫保壓15min～30min；隨后在保壓狀態下自然冷卻至室溫，開模，脫模得到高性能熱塑性復合材料層合板；

步驟三：制備高性能熱塑性復合材料層合板網：在上述制備的高性能熱塑性復合材料層合板上繪制層合板菱形網格圖；將繪制好的層合板菱形網格圖導入數控機械切割機中，按照預先繪制好的圖形，對進行高性能熱塑性復合材料層合板逐個切割，使得復合材料層板上加工出多個菱形孔；

步驟四：軟化高性能熱塑性復合材料層合板網：將步驟三中切割好的高性能熱塑性復合材料層合板網放入隧道式紅外線烘箱，烘箱的溫度調至400℃，傳動帶速度控制在0.01～0.05m/min，進行軟化；

步驟五：制備金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子：對步驟一處理后的沖壓模具進行預熱，溫度設定在200～300℃，待沖壓模具溫度達到200～300℃后，將步驟四中軟化的高性能熱塑性復合材料層合板網迅速放入沖壓模具中，進行沖壓成型；根據在高性能熱塑性復合材料層合板網上沖壓位置的不同，即可得到兩種不同的點陣芯子：金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子；

步驟六：制備高性能熱塑性復合材料面板：使用與步驟二相同的工藝制備高性能熱塑性復合材料點陣夾芯板的上下面板；

步驟七：制備高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板：利用熱塑性復合材料焊接技術將金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子分別與高性能熱塑性復合材料上下面板進行連接，分別得到高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板。

具體實施方式十：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：步驟二中熱壓機內部成型溫度為380℃，成型壓力為1mpa，保溫保壓時間為30min。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十一：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：所述的沖壓模具包括沖頭和下模具，其中沖頭的形狀為轉角135°的梯形，下模具同樣為轉角135°的梯形模具。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十二：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：步驟二中預浸料的鋪層要求為[0°/90°]6s。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十三：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：步驟三中高性能熱塑性復合材料層合板菱形網格兩對角的角度分別為45°和135°。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十四：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：步驟四中的隧道式紅外線烘箱的傳動速度為0.02m/min。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十五：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：步驟五中對沖壓模具的預熱溫度設定在300℃。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十六：結合圖1至10說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一不同點在于：步驟七中將金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子分別與高性能熱塑性復合材料上下面板進行連接采用的焊接方式為超聲焊接。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

具體實施方式十七：結合圖1至10說明本實施方式，步驟七中將金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子分別與高性能熱塑性復合材料上下面板進行連接采用的焊接方式為電阻焊接。其它組成和連接方式與具體實施方式一相同。

本發明內容不僅限于上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式的組合同樣也可以實現發明的目的。

通過以下實施例驗證本發明的有益效果：

實施例1

本實施例的一種高性能熱塑性復合材料金字塔型點陣夾芯板，它包括金字塔型點陣芯子1、復合材料上面板3和復合材料下面板4；

所述的金字塔型點陣芯子1是由多個金字塔點陣結構單胞5組成；每個金字塔型點陣結構單胞5是由上端桿5-1、下端桿5-2和斜桿5-3組成的具有金字塔型的一體件；

所述下端桿5-2和上端桿5-1相互平行，所述上端桿5-1和下端桿5-2之間通過斜桿5-3連接形成梯型的一體件，其中，每個下端桿5-2的一端分別與兩個斜桿5-3一端連接，兩個斜桿5-3的另一端分別與上端桿5-1的兩端連接；

所述金字塔型點陣芯子1中所有金字塔型點陣結構單胞5的上端桿5-1的上表面均與熱塑性復合材料上面板3連接，所有金字塔型點陣結構單胞5的下端桿5-2的下表面均與熱塑性復合材料下面板4連接。

上述高性能熱塑性復合材料金字塔型點陣夾芯板的制備方法，它是按照以下步驟實現的：

步驟一：熱壓模具預處理：在熱壓之前，先用丙酮對模具進行清洗，然后將脫模劑均勻涂抹在模具表面；

步驟二：制備高性能熱塑性復合材料層合板：裁剪連續纖維增強熱塑性復合材料預浸料；將裁剪好的預浸料按照設計的鋪層要求在熱壓模具進行鋪層，采用熱壓機進行層合板的壓制，熱壓工藝為先從室溫升至380℃，升溫時間為1.5～3h，待溫度達到要求溫度后，施加壓力1mpa，保溫保壓30min；隨后在保壓狀態下自然冷卻至室溫，開模，脫模得到高性能熱塑性復合材料層合板；

步驟三：制備高性能熱塑性復合材料層合板網：在上述制備的高性能熱塑性復合材料層合板上繪制層合板菱形網格圖；將繪制好的層合板菱形網格圖導入數控機械切割機中，按照預先繪制好的圖形，對進行高性能熱塑性復合材料層合板逐個切割，使得復合材料層板上加工出多個菱形孔；

步驟四：軟化高性能熱塑性復合材料層合板網：將步驟三中切割好的高性能熱塑性復合材料層合板網放入隧道式紅外線烘箱，烘箱的溫度調至400℃，傳動帶速度控制在0.02m/min，進行軟化；

步驟五：制備金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子：對步驟一處理后的沖壓模具進行預熱，溫度設定在300℃，待沖壓模具溫度達到300℃后，將步驟四中軟化的高性能熱塑性復合材料層合板網迅速放入沖壓模具中，進行沖壓成型；根據在高性能熱塑性復合材料層合板網上沖壓位置的不同，即可得到兩種不同的點陣芯子：金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子；

步驟六：制備高性能熱塑性復合材料面板：使用與步驟二相同的工藝制備高性能熱塑性復合材料點陣夾芯板的上下面板；

步驟七：制備高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板：利用熱塑性復合材料焊接技術(超聲焊接)將金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子分別與高性能熱塑性復合材料上下面板進行連接，分別得到高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板。

本實施例步驟二中預浸料的鋪層要求為[0°/90°]6s。

步驟三中高性能熱塑性復合材料層合板菱形網格兩對角的角度分別為45°和135°。

步驟五中所述的沖壓模具包括沖頭和下模具，其中沖頭的形狀為轉角135°的梯形，下模具同樣為轉角135°的梯形模具。

實施例2

本實施例的一種高性能熱塑性復合材料x型點陣夾芯板，它包括x型點陣芯子2、復合材料上面板3和復合材料下面板4；

所述的x型點陣芯子2是由多個x型點陣結構單胞6組成；每個x型點陣結構單胞6是由上端桿6-1、下端桿6-2和斜桿6-3組成的具有x型的一體件；

所述下端桿6-2和上端桿6-1相互平行，所述上端桿6-1和下端桿6-2之間通過斜桿6-3連接形成梯型的一體件，其中，每個下端桿6-2的一端分別與兩個斜桿6-3一端連接，兩個斜桿6-3的另一端分別與上端桿6-1的兩端連接；

所述x型點陣芯子2中所有x型點陣結構單胞6的上端桿6-1的上表面均與熱塑性復合材料上面板3連接，所有x型點陣結構單胞6的下端桿6-2的下表面均與熱塑性復合材料下面板4連接。

上述高性能熱塑性復合材料x型點陣夾芯板的制備方法，它是按照以下步驟實現的：

步驟一：熱壓模具預處理：在熱壓之前，先用丙酮對模具進行清洗，然后將脫模劑均勻涂抹在模具表面；

步驟二：制備高性能熱塑性復合材料層合板：裁剪連續纖維增強熱塑性復合材料預浸料；將裁剪好的預浸料按照設計的鋪層要求在熱壓模具進行鋪層，采用熱壓機進行層合板的壓制，熱壓工藝為先從室溫升至380℃，升溫時間為1.5～3h，待溫度達到要求溫度后，施加壓力1mpa，保溫保壓30min；隨后在保壓狀態下自然冷卻至室溫，開模，脫模得到高性能熱塑性復合材料層合板；

步驟三：制備高性能熱塑性復合材料層合板網：在上述制備的高性能熱塑性復合材料層合板上繪制層合板菱形網格圖；將繪制好的層合板菱形網格圖導入數控機械切割機中，按照預先繪制好的圖形，對進行高性能熱塑性復合材料層合板逐個切割，使得復合材料層板上加工出多個菱形孔；

步驟四：軟化高性能熱塑性復合材料層合板網：將步驟三中切割好的高性能熱塑性復合材料層合板網放入隧道式紅外線烘箱，烘箱的溫度調至400℃，傳動帶速度控制在0.02m/min，進行軟化；

步驟五：制備金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子：對步驟一處理后的沖壓模具進行預熱，溫度設定在300℃，待沖壓模具溫度達到300℃后，將步驟四中軟化的高性能熱塑性復合材料層合板網迅速放入沖壓模具中，進行沖壓成型；根據在高性能熱塑性復合材料層合板網上沖壓位置的不同，即可得到兩種不同的點陣芯子：金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子；

步驟六：制備高性能熱塑性復合材料面板：使用與步驟二相同的工藝制備高性能熱塑性復合材料點陣夾芯板的上下面板；

步驟七：制備高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板：利用熱塑性復合材料焊接技術(超聲焊接)將金字塔型點陣芯子和x型點陣芯子分別與高性能熱塑性復合材料上下面板進行連接，分別得到高性能熱塑性復合材料金字塔型和x型點陣夾芯板。

本實施例步驟二中預浸料的鋪層要求為[0°/90°]6s。

步驟三中高性能熱塑性復合材料層合板菱形網格兩對角的角度分別為45°和135°。

步驟五中所述的沖壓模具包括沖頭和下模具，其中沖頭的形狀為轉角135°的梯形，下模具同樣為轉角135°的梯形模具。

上述實施例1和2制備的熱塑性復合材料點陣夾芯板采用的熱塑性復合材料為荷蘭tencate公司的tc1200peekas-4，其相關性能數據如表1所示。

表1熱塑性復合材料tc1200peekas-4單向板力學性能

由表1可知，實施例1和2例所制備復合材料力學性能優異，具有很好的力學效果。

上述實施例的材料的選用上，選用的是連續纖維增強熱塑性復合材料，相比于傳統的熱固性復合材料，熱塑性復合材料具有更好的抗沖擊性能，良好的耐水性易于儲存，且成型工藝簡單，多次加工以及回收利用。

在復合材料點陣芯子的制備上，上述實施例采用先將預浸料壓制成層合板，再進行菱形網格的切割，進而利用熱沖壓模具加工成型，芯子制備過程幾乎全部是機械化操作，人工操作極少，并且相比于先在預浸料切割出菱形網格再進行熱壓的方法，本發明具有更好的結構尺寸穩定性，不存在預浸料間菱形網格錯位的問題，芯子整體成型，因此力學性能也更加優異。

上述實施例制備了兩種點陣芯子：金字塔型和x型，其目的是：一、突出該制備方法可制備出兩種不同形式的點陣芯子；二是將兩種不同點陣芯子構成的熱塑性復合材料點陣夾芯結構做對比，發現與具有相同密度的金字塔型點陣夾芯結構相比，新型的x型點陣夾芯結構具有更高的力學性能，其壓縮和剪切峰值強度均提高約30％以及更高的幅度的plateau平臺，這主要是因為通過斜桿倆倆交錯形成x型芯體結構，桿交錯形成的二維結點能有效地提高單元體在壓縮和剪切變形中的非彈性屈曲抗力。

上述實施例在制備點陣芯子過程中，采用隧道式紅外線烘箱對切割好的復合材料層合板網進行加熱，這種加熱方式不僅快捷方便。加熱快速均勻而且易于實現流水線生產化。

上述實施例在制備點陣芯子過程中，將隧道式紅外線烘箱加熱好的復合材料層合板網快速用預熱好的沖壓模具進行沖壓獲得點陣芯子，這種熱沖壓制備芯子的方式易于實現機械化批量生產，而且對于熱固性復合材料不可能實現這種高效便捷的制備方式。

上述實施例在上下面板與芯子的連接上采用焊接技術，不同于熱固性復合材料的膠接技術，熱塑性復合材料焊接技術可以獲得更加良好的界面，減少界面缺陷，增加結構整體力學性能及性能穩定性，并且焊接技術一項非常快速和短周期的連接技術，可實現構件的拼接和損傷構件的修補，便于制備大尺寸構件且連接處和修補處具有高強度和耐用性的特點，可以最大限度的發揮高性能熱塑性復合材料的性能優勢。

上述實施例中預浸料的裁剪以及復合材料層合板菱形網格的切割均采用數控機械化操作，人工操作極少。相比于現有的工藝，能夠實現純機械化生產，適用范圍廣泛，制備周期短，成本低廉，適用于實驗室研究及工廠批量生產。