[发明专利]高抗冲耐磨阻燃型复合板材

说明书

技术领域

本发明涉及一种高抗冲耐磨阻燃型复合板材，这种板材适用于重型车辆的载重或承重部件。

 

背景技术

一般重型车辆的载重或承重部件为金属材料，虽然能满足运输车辆的使用需求，但是由于其高质量，减少了其运载货物的能力，增加了燃料的消耗，金属材料的车厢还存在的问题在于保温性能差，冬天车厢内温度等于车外温度，夏天则远高于车外温度，不利于对于温度要求较高的货物的运输。因此车辆的轻量化需求被提上日程，使用纤维增强复合材料代替金属材料，克服纤维增强复合材料韧性差，难以经受冲击及摩擦，以及保温性能差的缺点，对重型车辆的载重或承重部件进行减重成为研究热点。

通常纤维增强复合材料对冲击载荷比较敏感，在使用中最致命的损伤往往因冲击引起。当冲击速度很高时，复合材料层合板将被穿透；而在冲击速度降低时，会产生不同破坏形式，例如基体开裂、纤维断裂和分层。所以对增强复合材料结构安全威胁最大的是冲击损伤，冲击损伤是复合材料损伤的主要研究对象。大部分复合材料的损伤不是一下造成的，往往是经过多次低能量冲击之后材料失效。复合材料在使用过程中受到低能冲击时，大部分情况并没有明显的目视损伤，但却在层合表面生成不可视的浅表面分层，从而形成潜在的危险，内部损伤的存在可造成复合材料在刚度和强度上的极大损失。

另外，使用纤维复合材料作为板材带来的另一重大缺陷是相比于金属材料板材阻燃性能差，这也影响了纤维复合材料的应用。

重型车辆主要运载矿石、煤块、沙土及金属材料等，车厢与货物直接接触，在运输和装卸过程中不间断的经受冲击，而且还与装载的货物之间发生各种摩擦碰撞。因此，要求重型车辆的载重或承重部件需要足够的强度、韧性及耐磨性。

本发明的目的是提供一种耐摩擦、耐冲击的阻燃型复合材料板材，使之适用于重型车辆的载重或承重部件的使用要求，并同时能实现轻量化、改善保温性能的目标。沈阳理工大学的专利200810230215.7提供了一种复合材料封闭货车车厢，箱体包括外层、中层和内层，外层由胶衣层和结构层组成，中层由金属框架和玻璃钢板组成，内层为结构层，虽然在一定程度上减轻了箱体自重，提高了防撞击能地，但是其侧重点在于改善车厢的环境保温、绝热、防冻能力以及防震和防噪声功能，难以最大程度的降低自重、提高抗冲击和耐磨性能。本发明专利使用聚双环戊二烯结合纤维增强的复合材料结构，提供一种具有高抗冲、耐磨的复合板材，在减轻车厢自重，提高载重车辆的运力的同时，降低了燃料的消耗，暗合了现代社会发展的趋势。

 

发明内容

为了解决上述现有的车厢存在的问题，实现本发明的目的，本发明提供一种高抗冲刚性耐磨复合板材及其制造方法。

具体的技术方案如下：一种高抗冲耐磨阻燃型复合板材，至少包含一层纤维增强树脂层作为蒙皮层，蒙皮层外复合一层阻燃聚双环戊二烯树脂层，在阻燃聚双环戊二烯与蒙皮层之间形成一层富胶层，蒙皮层内为夹心层。其中蒙皮层使用的增强纤维可以是碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、凯夫拉纤维，使用的树脂基体可以是环氧树脂、聚氨酯、乙烯基树脂、聚酯、酚醛树脂中的一种；纤维增强蒙皮层纤维含量为55~70wt%。夹芯层可以使用轻木材料、铝制蜂窝、聚氨酯蜂窝、聚氯乙烯蜂窝、聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫。在夹芯层中芯材之间以及蒙皮外部可以安装加强筋，加强筋可以是预制型材或三维编织物。

聚双环戊二烯层是使用反应注射成型工艺制得的薄壁层，反应注射成型的模具依据制品形状，聚双环戊二烯可以是预先成型的薄壁件，然后通过真空辅助树脂传递模塑工艺复合于夹心复合板上。也可以是通过将制成的夹心复合板制件镶嵌于反应注射模具内，再通过反应注射成型将聚双环戊二烯包覆于夹心复合板外。

本发明阻燃聚双环戊二烯层由以下A、B两组分原料制成(重量份)： 

其中A组分包括：

55-60份双环戊二烯单体 

10-15份改性氢氧化铝 

1-1.5份催化剂 

B组分包括： 

30-65份双环戊二烯单体 

0.5-0.8份三甲基铝或三乙基铝 

A与B体积比为1∶1。 

本发明使用改性氢氧化铝作为阻燃剂来提高聚双环戊二烯阻燃性能。单纯的氢氧化铝与双环戊二烯的相容性差，而对氢氧化铝进行表面处理，利用改性剂的极性部分与氢氧化铝作用、非极性部分与双环戊二烯单体相容作用，强化氢氧化铝与聚双环戊二烯材料中界面相互作用，以改善氢氧化铝与双环戊二烯单体的相容性。所述改性剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、高级脂肪酸及其盐或硬脂酸及其盐。