[发明专利]一种隔热吸声蜂窝芯材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种隔热吸声蜂窝芯材及其制备方法，该制备方法重点是通过控制极性溶剂溶解的芳香酸酐衍生物溶液、催化剂、表面活性剂、发泡剂和异氰酸酯的用量重量比；控制蜂窝芯材的长宽深三维尺寸均是模具内腔长宽深三维尺寸比值；以及控制发泡料浆的质量与封闭体系的内腔体积比，使与蜂窝芯材所复合的聚酰亚胺泡沫密度为12‑100kg/m³之间，开孔度为50％‑60％，得到隔热吸声蜂窝芯材。该隔热吸声蜂窝芯材既无需填充不同功能粒子、又能达到隔热吸声性能，又能够无需后加工直接应用。

技术领域

本发明涉及一种泡沫复合材料及其制备方法，具体涉及一种隔热吸声蜂窝芯材及其制备方法。

背景技术

蜂窝芯材，由于具有密度低、力学性能优良、比强度高等优点，已被广泛用作航空航天、汽车、高速列车等领域的轻量化结构材料。然而，由于其空心结构，蜂窝芯材本身不具备隔热吸声功能，尤其是吸声性能几乎为零，各频点吸声系数均在0.2以下，因此无法满足航空航天、舰船等领域对结构材料的多功能化需求，使其应用部位受到一定的限制。

专利CN107310225A公开了通过将芳纶蜂窝、多孔丁腈橡胶和玻纤酚醛预浸料面板胶粘制成具有三明治结构蜂窝芯材，提高隔热及吸声效果的方法。但是多孔丁腈橡胶易燃、耐温性差、燃烧烟气毒性大，大大降低了芯材的阻燃性及耐温性，且工艺过程复杂，生产成本高昂，不利于大规模生产。CN103587159A、CN201317133Y、US005338594A等专利相继公开了通过压入聚氨酯泡沫填充蜂窝芯格、聚碳酸酯前驱体薄膜发泡填充蜂窝芯格的方法，提高蜂窝芯材绝热性能，但是未对材料声学性能进行报道。而且，所填充的聚氨酯、聚碳酸酯泡沫阻燃性不够、燃烧烟气毒性大，造成蜂窝芯材使用安全性的下降，同时制备工艺较为复杂，填充效果并不理想。CN106700123A公布了通过蜜胺树脂发泡填充蜂窝芯格，提高蜂窝芯材吸声性能。虽然材料声学性能有了明显提升，但由于蜜胺泡沫的全开孔筋络结构导致其隔热性能较差、脆性较大，易脱落，而且材料的整体制备工艺复杂、工艺参数要求精确度较高、需要后处理工序、工程化生产难度较大。

与此同时，通过上述方式所制备的泡沫填充蜂窝芯材不能直接使用，尚需要切除生长到蜂窝芯材外部的泡沫等后期操作。

在申请人申请的几项专利中，CN104910380A、CN104804190A等公开的聚酰亚胺泡沫复合材料、CN105315464B公开的聚酰亚胺泡沫均未关注材料的隔热吸声性能，它们的隔热吸声性能也未能达到理想的情况。

发明内容

发明人经研究分析认为，CN104910380A、CN104804190A公开的聚酰亚胺泡沫复合材料在制备过程中，均没有对模具进行封闭，也就无法控制发泡料浆的质量与模具内腔体积比，在用量上，多异氰酸酯的用量相对比例较高，这些原因导致了最终的开孔度较低，从而影响了聚酰亚胺泡沫复合材料的隔热吸声性能以及使用安全性，包括极限氧指数低、燃烧燃气生成量大等。

CN105315464B虽然公开了将模具进行封闭，以及控制发泡料浆的质量与密闭体系空腔体积比，但是其没有使用蜂窝芯材，也就无法控制模具的尺寸上与蜂窝芯材的尺寸比例。发明人研究认为，蜂窝芯材的蜂窝状能够促使复合的聚酰亚胺泡沫形成良好蜂窝状，并提高复合的聚酰亚胺泡沫的开孔度，起到良好的吸音效果。

发明人也对北京航空航天大学公开的CN101130632A专利，名称为一种聚酰亚胺泡沫原位填充蜂窝复合材料进行了研究，其复合材料的蜂窝孔中填充有功能填料分散改性的聚酰亚胺泡沫，功能填料能赋予所述复合材料不同的功能，改性聚酰亚胺泡沫是在蜂窝孔中原位发泡的。其是通过填充不同功能粒子，与不同规格和材质的蜂窝材料配合，协同提高聚酰亚胺泡沫填充蜂窝复合材料的力学性能，并赋予其阻燃、隔热、减震、降噪以及吸波等功能。

如何不通过填充不同功能粒子，也能达到隔热吸声性能的材料仍然需要付出创造性的劳动才能得到。