板材、含有板材的多层复合板材及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种板材、含有板材的多层复合板材及其制备方法，板材为由上而下按照铝合金层、由玻璃纤维和环氧树脂混合制作而成的预浸料层、铝合金层热压成型而成的多层复合板；多层复合板材包括面板、芯层和底板，芯层连接于面板和底板之间；面板和底板均采用所述的板材；芯层为由玻璃纤维增强三聚氰胺泡沫材料制作而成。本发明专利技术结构简单，重量轻，比现有铝合金蜂窝材料的重量减轻6％‑30％；采用多层结构，存在层界面，能够逐渐减弱载荷，增加声阻抗比，提高抗冲击和耐疲劳性能，以及提高隔音性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于结构材料
，涉及轻质结构的板材，具体地说，涉及一种板材、含有板材的多层复合板材及其制备方法。
技术介绍
随着轨道交通技术的发展和科技的进步，由于具有轻质、高强度、易成型以及集结构功能一体化等特点，新型高分子材料，尤其是高性能复合材料越来越多的应用于现代轨道交通领域。目前高性能复合材料已成为轨道交通领域材料研究的热点，因此，研发轻质高强的先进复合材料代替现有材料，对与实现车辆的轻量化具有十分重要的意义。蜂窝夹芯板作为重要的轻量化材料，具有比强度高、重量轻、刚性大、稳定性好、隔音隔热等优点，目前已广泛应用于航空航天、建筑领域以及轨道交通领域。夹芯板由上下面板及中间芯材组成，通过胶粘剂将上下面板与芯材胶接成为整体刚性结构，中间芯材呈蜂窝状，类似于工字梁的腹板，可以承受面板传递的载荷和横向剪切力。芯材种类主要包括Nomex蜂窝、铝蜂窝及玻璃布蜂窝，其中国内铝蜂窝应用最广泛，国内轨道列车内部结构中，地板、墙板、顶板等结构大部分是应用铝蜂窝板，其结构一般采用上层铝合金面板①、中层铝蜂窝②、下层铝合金面板③三层结构，参见图1。铝蜂窝板材在使用过程中依然存在一些问题：(1)承受局部集中载荷的性能、抗冲击以及耐疲劳性能差。为了降低重量，铝蜂窝应用时，均采用单夹层结构。当承受均匀载荷时，铝蜂窝板可以提供很好的承载力，充分发挥蒙皮和蜂窝芯各自的优点。但若遇到较大的局部集中载荷或冲击载荷时，可能会产生面板的破坏甚至下陷。为了解决这个问题，公开号为CN102080439A的中国专利专利技术申请公开了一种复合蜂窝夹层结构地板，包括上蒙皮、蜂窝夹层和下蒙皮，蜂窝夹层由上蜂窝芯和下蜂窝芯构成，在上蜂窝芯和下蜂窝芯之间装中蒙皮，上蒙皮装在上蜂窝芯的上面，下蒙皮装在下蜂窝芯的下面。该专利技术专利申请根据集中荷载或冲击荷载的传递从上蒙皮向下蒙皮沿高度进行载荷分散的特性，提高材料的抗集中载荷和冲击载荷性能。(2)轨道车辆轻量化的发展趋势要求铝蜂窝板材的密度需要进一步降低。(3)铝蜂窝板材特殊的中空结构，导致垂直方向的隔音隔热效果远低于水平方向。(4)当铝蜂窝板材受到水平方向的剪切力时，容易造成面板和芯材的剥离或者严重变形。因此，研发一种新型板材，使其具有轻质化，能够抗冲击、耐疲劳，在垂直方向隔音隔热、在水平方向抗剪切变形，并将其应用于轨道交通车辆，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对铝蜂窝板材存在的上述问题，提供了一种重量轻、抗冲击、耐疲劳的板材、含有板材的多层复合板材及其制备方法。根据本专利技术一实施例，提供了一种板材，所述板材为由上而下按照铝合金层、由玻璃纤维和环氧树脂混合制作而成的预浸料层、铝合金层热压成型而成的多层复合板。板材在承受集中载荷和冲击载荷时，载荷依次经过铝合金、预浸料层、铝合金，多级传递后逐渐减弱，层界面对于应力也起到一定的分散作用，避免了传统铝合金板材遭到破坏或下陷的情况发生，从而提高板材的抗冲击性和耐疲劳性。由于板材中存在层界面，当声音通过板材传递时，连续层界面会对噪声进行多重反射，从而增加层间的声阻抗比，提高了板材的隔音性能。同时由于预浸料层采用玻璃纤维和环氧树脂混合制作而成，本专利技术板材比相同规格的铝合金板材重量轻。作为优选，在根据本专利技术上述实施例所述的板材中，预浸料层中环氧树脂的含量为30wt％-40wt％，有利于环氧树脂对玻璃纤维的浸渍。作为优选，在根据本专利技术上述实施例所述的板材中，所述玻璃纤维采用单丝强度为4500-5000MPa的高强度玻璃纤维，进一步增强了板材对于应力的承受能力。作为优选，在根据本专利技术上述实施例所述的板材中，板材的厚度为0.8-1.3mm，在保证板材承受能力的情况下，保持板材的轻质化。根据本专利技术一实施例，提供了一种板材的制备方法，其制备步骤为：(1)铝合金表面进行阳极化处理，使铝合金表面生成均匀的氧化膜，24小时内在铝合金表面涂覆丁二烯底胶；(2)对预浸料和经步骤(1)处理后的铝合金进行烘干处理，去除溶剂；(3)按照铝合金、预浸料、铝合金的顺序铺设板材；(4)将板材放在真空热压罐中，抽真空，真空度≥0.09MPa；(5)加载真空热压罐中的上下压差为1.6±0.2MPa，温度升至160℃，保温保压至预浸料完全固化；(6)预浸料固化结束后真空热压罐中的温度降至室温，即可获得板材。通过上述板材的制备方法制备的板材与传统方法制备的板材相比，板材中相邻两层之间的粘接质量好，固化过程中无气泡产生。本专利技术板材可以很好的兼容金属材料和高分子材料的优势，具有比铝合金更加优异的抗冲击、耐疲劳性能，同时可减重。如果将其应用于夹芯板的面板材料，可以很好的提高夹芯板的抗冲击耐疲劳性，同时实现板材的轻量化。现有的铝蜂窝板材的芯材通常是正六边形的中空铝蜂窝，其与面板和底板的粘接面积非常小，只有面板的0.4％左右，使得铝蜂窝板材抗剥离强度受到很大的影响。当胶黏剂性能稍有下降或者铝蜂窝板材受潮的时候，容易出现面板和芯材的脱离或剥离；同时当板材受到较大的平行于板材的剪切力时，也会发生芯材与面板的剥离。如果能够研发出一种强度高、韧性好的轻质夹芯材替代铝合金芯材，也可以进一步降低蜂窝板材的重量，从而替代现有蜂窝板材实现车辆的轻量化。三聚氰胺泡沫是一种极轻质材料，具有充分的开孔三维网络结构体系，其密度为8-30kg/m3，开孔率高达99％以上，经检测其导热系数仅为0.0315W/(m·k)，三维网络结构使空气的对流传热得到有效的阻滞，提高了多层复合板材的隔热性能，同时由于三维网络的长径比在10-20之间，使声波能方便有效地进入三聚氰胺泡沫深层并转化为网络的振动能，从而被消耗和吸收掉。根据本专利技术一实施例，提供了一种多层复合板材，包括面板、芯层和底板，芯层连接于面板和底板之间；面板和底板均采用上面所述的板材；芯层为玻璃纤维增强三聚氰胺泡沫材料。本专利技术多层复合板材芯层选用玻璃纤维增强三聚氰胺泡沫，一方面通过调节玻璃纤维在三聚氰胺泡沫中的含量能够制备不同强度和密度的芯材，从而满足不同车型或车辆部位的使用要求，另一方面能够与面板和底板贴合性更好，芯层与面板和底板的贴合程度在99％以上，避免了板材的脱落和翘曲。面板和底板采用上面所述板材，使本专利技术多层复合板材具有多层界面，且在承受集中载荷和冲击载荷时，载荷经过面板、芯层、底板多级传递，比上面所述板材的传递层级更多，载荷逐渐减弱的效果更加明显，层界面对于应力的分散作用更强，多层复合板材的抗冲击和耐疲劳性能进一步得到提高。与现有铝蜂窝板材相比，重量可减轻6％-30％。作为优选，在根据本专利技术上述实施例所述的多层复合板材中，玻璃纤维增强三聚氰胺泡沫材料中玻璃纤维的含量为10wt％-15wt％，便于环氧树脂对玻璃纤维进行浸渍，提高环氧树脂对玻璃纤维的浸渍性。作为优选，在根据本专利技术上述实施例所述的多层复合板材中，面板和底板的厚度均为0.8-1.3mm。作为优选，在根据本专利技术上述实施例所述的多层复合板材中，芯层的厚度为15-18mm。根据本专利技术一实施例，提供了一种多层复合板材的制备方法，其步骤为：(1)采用上面所述板材的制备方法制作面板和底板；(2)按照面板、芯层、底板的顺序通过胶粘剂将面板、芯层和底板粘结在一起，形成多层复合板材。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术板材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种板材，其特征在于：所述板材为由上而下按照铝合金层、由玻璃纤维和环氧树脂混合制作而成的预浸料层、铝合金层热压成型而成的多层复合板。

【技术特征摘要】
1.一种板材，其特征在于：所述板材为由上而下按照铝合金层、由玻璃纤维和环氧树脂混合制作而成的预浸料层、铝合金层热压成型而成的多层复合板。2.如权利要求1所述的板材，其特征在于：预浸料层中环氧树脂的含量为30wt％-40wt％。3.如权利要求1所述的板材，其特征在于：所述玻璃纤维采用单丝强度为4500-5000MPa的高强度玻璃纤维。4.如权利要求1所述的板材，其特征在于：板材的厚度为0.8-1.3mm。5.一种板材的制备方法，其特征在于：其步骤为：(1)铝合金表面进行阳极化处理，使铝合金表面生成均匀的氧化膜，24小时内在铝合金表面涂覆丁二烯底胶；(2)对预浸料和经步骤(1)处理后的铝合金进行烘干处理，去除溶剂；(3)按照铝合金、预浸料、铝合金的顺序铺设板材；(4)将板材放在真空热压罐中，抽真空，真空度≥0.09MPa；(5)加载真空热压罐中的上下压差为1.6±...

【专利技术属性】
技术研发人员：王黎明，郭济伟，程文露，郑晖，陈照峰，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37