一种纤维增强复合板、其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纤维增强复合板、其制备方法和应用，该复合板包括：工作层和复合在所述工作层上的加强层；所述工作层由短切纤维增强聚氨酯发泡材料制成；所述加强层由连续纤维增强树脂复合材料制成。本发明专利技术提供的纤维增强复合板可作为铁路平车地板，具有合适的握钉力，较好的摩擦系数，很高的阻燃性，优良的力学稳定性和耐候、耐腐性等，其使用寿命可达10年以上。本发明专利技术提供的纤维增强复合板制成的铁路平车地板在承载能力、形变、连接螺栓松紧度以及履带反复碾压后的表面状况等方面，均明显优于木地板。

Fiber reinforced composite board, preparation method and application thereof

The invention provides a fiber-reinforced composite plate and its preparation method and application of the composite plate comprises a working layer and the composite in the working layer on the reinforcing layer; the working layer consists of short fiber reinforced polyurethane foam material; the reinforcing layer is made of continuous fiber reinforced resin composite. The composite board can be used as a railway car floor provided by the invention is reinforced, with appropriate nail holding ability, good friction coefficient, high fire resistance, good mechanical stability and weather resistance, corrosion resistance, the service life of up to 10 years. The floor of the railway flat car made of the fiber reinforced composite board is superior to the wood floor in the aspects of carrying capacity, deformation, tightness of the connecting bolt, and the surface condition of the track after repeated rolling and the like.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合板、其制备方法和应用
本专利技术涉及复合板材
，尤其涉及一种纤维增强复合板、其制备方法和应用。
技术介绍
铁路平车主要用于运送钢材、木材、汽车、机械设备等体积或重量较大的货物，也可借助集装箱运送其他货物。平车能适应国防需要，装载各种军用装备。目前，我国铁路平车多采用木质地板。平车木地板结构较为简单，主要由木地板、压铁、压条、垫木、埋木卡铁及螺栓组成。平车采用木质地板能够较方便地钉入圆钉、扒锔钉，以便将挡木等加固器材固定，同时木材与装载货物之间具有较高的摩擦系数，便于对所装载货物进行加固。但是，铁路平车木地板普遍存在性能不稳定、不耐腐，容易破损，阻燃性差、易发生火灾等问题，无法保证车辆的运行安全。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种纤维增强复合板、其制备方法和应用，本专利技术提供的纤维增强复合板可作为铁路平车地板，具有优良的力学稳定性、适合的握钉力以及具备耐候、耐腐蚀的特点，使用寿命长。本专利技术提供一种纤维增强复合板，其包括：工作层和复合在所述工作层上的加强层；所述工作层由短切纤维增强聚氨酯发泡材料制成；所述加强层由连续纤维增强树脂复合材料制成。优选地，所述短切纤维增强聚氨酯发泡材料中短切纤维选自短切玻璃纤维、短切碳纤维或短切玄武岩纤维。优选地，所述短切纤维增强聚氨酯发泡材料中短切纤维的质量含量大于0且小于等于60％。优选地，所述连续纤维增强树脂复合材料中树脂选自聚氨酯、环氧树脂或不饱和聚酯。优选地，所述连续纤维增强树脂复合材料中连续纤维选自连续玻璃纤维或连续碳纤维。优选地，所述连续纤维包括双向编织连续纤维布和连续纤维纱。优选地，所述工作层和加强层通过胶粘剂相复合。本专利技术提供一种纤维增强复合板的制备方法，包括以下步骤：将短切纤维与聚氨酯发泡原料混合后，进行发泡，得到短切纤维增强聚氨酯发泡材料，形成工作层；采用连续纤维增强树脂复合材料，制成加强层；将所述工作层与加强层复合，得到纤维增强复合板。优选地，所述短切纤维与聚氨酯发泡原料的混合在高速搅拌下进行。本专利技术还提供一种铁路平车地板，其由上文所述的纤维增强复合板制成。与现有技术相比，本专利技术提供的纤维增强复合板主要为工作层和加强层构成的板状结构，其中，工作层为用短切纤维增强的聚氨酯发泡结构，加强层由连续纤维增强树脂复合材料制成。在本专利技术中，所述工作层具有可钉可刨的性能，其功能是保证复合板的表面摩擦系数，握钉力和压缩强度等。同时，工作层中的短纤维呈不规则的弥散性分布，使复合板的工作层具有各项同性的特点，力学稳定性好，能解决木材各项异性的问题。所述加强层能增加复合板强度，提高其承载能力。本专利技术复合板整体为树脂板材，相较于木材具有很高的阻燃性，耐老化、耐疲劳、耐高低温和耐候性、耐腐性等。因此，本专利技术提供的纤维增强复合板可作为铁路平车地板，具有合适的握钉力，较好的摩擦系数，很高的阻燃性，优良的力学稳定性和耐候性、耐腐性，其使用寿命可达10年以上。本专利技术提供的纤维增强复合板制成的铁路平车地板在承载能力、形变、连接螺栓松紧度以及履带反复碾压后的表面状况等方面，均明显优于木地板。附图说明图1为本专利技术实施例提供的纤维增强复合板的截面示意图；图2为本专利技术实施例提供的纤维增强复合板的工艺流程简图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种纤维增强复合板，其包括：工作层和复合在所述工作层上的加强层；所述工作层由短切纤维增强聚氨酯发泡材料制成；所述加强层由连续纤维增强树脂复合材料制成。本专利技术提供的纤维增强复合板具有很高的阻燃性，优良的力学稳定性和耐候性、耐腐性，可作为铁路平车地板应用，具有10年以上的使用寿命。参见图1，图1为本专利技术实施例提供的纤维增强复合板的截面示意图。图1中，1为工作层，2为加强层，3为加强筋。本专利技术提供的纤维增强复合板主要由工作层1和加强层2两部分组成，其中，所述工作层也可称为功能层，其由短切纤维增强聚氨酯发泡材料制成。在本专利技术中，所述短切纤维增强聚氨酯发泡材料中短切纤维优选自短切玻璃纤维、短切碳纤维或短切玄武岩纤维，更优选为短切玻璃纤维(简称短切玻纤)；玻纤在加强强度和成本等综合指标方面较佳。所述短切纤维是相对于连续纤维界定的，也称短纤维，其纤维长度可为1mm～20mm，优选为3mm～15mm，更优选为6mm～10mm。本专利技术采用市售的短切纤维产品即可，如市售的长度小于10mm的无碱玻璃纤维。在本专利技术实施例中，短纤维在工作层中不规则的弥散性分布，使复合板的工作层具有各项同性的特点。在本专利技术实施例中，所述短切纤维增强聚氨酯发泡材料中短切纤维的质量含量优选大于0且小于等于60％，更优选为30～50％。在本专利技术中，所述工作层为用短切纤维增强的聚氨酯发泡结构，能保证复合板的表面摩擦系数，握钉力、抗劈力和压缩强度等，具有可钉可刨的性能。在本专利技术的实施例中，所述工作层的密度为0.5～1g/cm3；压缩强度为0.5～15MPa。本专利技术提供的纤维增强复合板包括加强层2，其复合在工作层1上。所述加强层也称增强层，其由连续纤维增强树脂复合材料制成，强度高、寿命长，耐老化腐蚀且平整度好，能增加复合板强度，提高其承载能力。在本专利技术中，所述连续纤维增强树脂复合材料中树脂优选自聚氨酯、环氧树脂或不饱和聚酯，更优选为聚氨酯。本专利技术实施例的加强层树脂材料优选为聚氨酯，其更容易与工作层复合，性能更好。所述连续纤维增强树脂复合材料中连续纤维优选自连续玻璃纤维或连续碳纤维，更优选为连续玻璃纤维。在本专利技术的优选实施例中，所述连续纤维包括双向编织连续纤维布和连续纤维纱，其厚度可为1mm～30mm、克重为400～2000g/m2。所述加强层可由树脂、玻璃纤维纱和玻璃纤维布组成；玻纤含量为50％到90％，树脂含量为10％～50％。在本专利技术的实施例中，所述加强层的密度为1.5～2.2g/cm3；纵向拉伸强度≥600MPa,横向拉伸强度≥120MPa。本专利技术实施例将所述加强层与工作层通过胶粘剂相复合；优选采用高黏切、抗老化的胶粘剂，复合性能更好，防开裂。其中，所述胶粘剂层的厚度可为0.2mm～2mm，可忽略不计。在本专利技术中，与工作层的接触面上，所述加强层优选设置有若干凸起，嵌入到上部的工作层内，进一步提高复合板的刚度，使工作层与加强层连接性能更好。所述凸起可称为加强筋，其形状、尺寸、数量及其分布状态，可根据不同应用方向而不同。在本专利技术的一些实施例中，所述加强层上的加强筋：宽度为1mm到20mm，高度为0mm到40mm，间距为0mm到298mm；形状为圆形、柱形、梯形等相搭配。在本专利技术的实施例中，所述加强层是一体成型，且带有均匀分布的加强筋。在本专利技术的实施例中，所述纤维增强复合板的密度为0.4～1g/cm3。其中，所述工作层的厚度可为35mm～70mm；加强层的厚度可为1mm～35mm。本专利技术提供了一种纤维增强复合板的制备方法，包括以下步骤：将短切纤维与聚氨酯发泡原料混合后，进行发泡，得到短切纤维增强聚氨酯发泡材料，形成工作层；采用连续纤维增强树脂复合材料，制成加强层；将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强复合板，其特征在于，包括：工作层和复合在所述工作层上的加强层；所述工作层由短切纤维增强聚氨酯发泡材料制成；所述加强层由连续纤维增强树脂复合材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合板，其特征在于，包括：工作层和复合在所述工作层上的加强层；所述工作层由短切纤维增强聚氨酯发泡材料制成；所述加强层由连续纤维增强树脂复合材料制成。2.根据权利要求1所述的纤维增强复合板，其特征在于，所述短切纤维增强聚氨酯发泡材料中短切纤维选自短切玻璃纤维、短切碳纤维或短切玄武岩纤维。3.根据权利要求1所述的纤维增强复合板，其特征在于，所述短切纤维增强聚氨酯发泡材料中短切纤维的质量含量大于0且小于等于60％。4.根据权利要求1所述的纤维增强复合板，其特征在于，所述连续纤维增强树脂复合材料中树脂选自聚氨酯、环氧树脂或不饱和聚酯。5.根据权利要求1所述的纤维增强复合板，其特征在于，所述连续纤维增强树脂复合材料中连续纤维选自连续玻璃纤维或连续碳纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘安徽，赵维宗，张建武，孟兆军，郭娜，张国文，贺春江，陆方斌，邹怀森，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院金属及化学研究所，中车石家庄车辆有限公司，邢台中车环保科技有限公司，北京中铁科新材料技术有限公司，北京瑞斯福高新科技股份有限公司，中国铁道科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11