一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板及其制备方法，该复合地板包括蒙皮、芯材和阻尼橡胶层，其中阻尼橡胶层设置于蒙皮、芯材之间，并分别与蒙皮、芯材粘接连接，蒙皮的材料为连续纤维增强酚醛树脂预浸料，阻尼橡胶层的材料为丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料，芯材的材料为芳纶纸蜂窝或结构泡沫塑料，本发明专利技术所公开的复合材料地板制备工艺简单、经济性好，具有质轻、承载，耐环境腐蚀性能、耐冲击性能和抗弯、压性能优异等特点，特别是其整体的隔音能力可达到33dB以上，显著高于传统复合材料地板的表现，满足轨道交通车辆车厢内部的隔音降噪要求，并且其烟雾及毒性气体释放较低，阻燃性能优异，可以全面推广应用于轨道交通领域。

A composite floor with soundproof function and flame retardant and its preparation method

The invention relates to a sound insulation function and a flame retardant composite material floor and its preparation method. The composite floor comprises a skin, a core material and a damping rubber layer, in which the damping rubber layer is arranged between the skin and core, and is connected to the skin and core, and the material of the skin is preprepreg of a continuous fiber reinforced phenolic resin. Material, the material of the damping rubber layer is a multi damping rubber material of NBR, and the material of the core material is aramid paper honeycomb or structural foam plastic. The preparation technology of the composite floor is simple and economical, with light weight, bearing, environmental corrosion resistance, impact resistance and bending and compressional resistance. In particular, the sound insulation ability of the whole is more than 33dB, which is significantly higher than the traditional composite floor. It meets the requirements of sound insulation and noise reduction inside the rail vehicle, and its smoke and toxic gases are low, and the flame retardancy is excellent. It can be widely used in the field of rail traffic.

【技术实现步骤摘要】
一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板及其制备方法
本专利技术涉及一种复合材料地板，特别涉及一种用于舱内结构用的兼具隔音降噪功效及低烟低毒、阻燃的复合材料地板及其制备方法，属于功能复合材料

技术介绍
具有夹芯结构的复合材料地板由于具有高的比强度和比刚度，已经在先进大型飞机上得到广泛应用，对减轻其结构重量，实现低运行成本化起着至关重要的作用。近年来，随着轨道交通的飞速发展，对车厢内饰材料的减重和防火安全性同样提出了迫切的需求，采用类似于飞机复合材料地板的产品代替现有金属制品是最可行的方案。但是，轨道交通车辆的车厢运行环境与飞机机舱内有较大不同，前者由于轮轨间振动、摩擦所产生的噪音较大，若不进行隔音降噪功能性设计，将对乘客的健康和舒适性带来极坏的影响。例如，低速城轨、地铁的地板隔音要求是31dB，高速城轨及高铁的地板隔音要求则到达了33dB。通常而言，材料的隔音降噪能力是与其密度、重量成正比的，而传统夹芯复合材料地板与在用的金属地板相比，虽然减重效果明显，但其隔音降噪能力有限，无法达到上述的指标要求，因此，需要通过结构设计以提高地板的隔音效果。目前，国外通常的做法是在皮-芯结构间添加传统的吸音棉或毡等材料，但是这种方法有两方面的弊端，一是由于上述吸音材料自身强度有限可能会影响最终复合夹芯材料的层间强度，二是这类材料价格昂贵且需用量较大，可能会影响最终产品的大面积推广应用。这也直接导致了市面上还未有性能优越的成熟产品问世。与此同时，以新型功能橡胶为代表的阻尼减振材料正成为研究热点，它能够把振动能和声能转变为热能耗散掉，从而起到降噪作用。因此，选择添加合适的阻尼橡胶层，在满足夹芯复合材料层间粘接强度的同时，实现减振、隔音、降噪功效，是制造适用于轨道车辆车厢地板的潜在可行方案。另一方面，目前在用的复合材料地板大都使用环氧树脂为基体的蒙皮材料以满足承载、良好机械性能的设计需求，而环氧树脂存在一定的易燃性，其所带来的防火安全问题，已成为设计、制造和使用所面临的重要课题。更深入的分析研究发现材料燃烧过程中所释放的烟雾和毒性气体是造成人员死亡的最直接原因。由此可见，合格的复合材料地板首先需要具有高阻燃性及低烟低毒释放性能。与环氧树脂形成鲜明对比的是，酚醛树脂由于其基体特有的高度交联网络结构所赋予的本征阻燃性能和低烟毒释放性能，所制成的复合材料适合广泛应用于内饰部件的制造。然而，为酚醛树脂固化后基体韧性较差、表现较脆，对于复合材料地板所具有的夹芯结构来说，蒙皮较低的力学性能容易导致夹芯结构抗长梁弯曲性能、抗冲击性能等整体力学性能较差，无法满足实际使用要求。因此，需要从原材料选材特别是酚醛树脂增韧改性研究入手，利用树脂配方创新并结合预浸料制备以及复合材料夹芯结构板成型的工艺优化控制，完成酚醛树脂基夹芯复合材料板的制造。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提出一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板，该复合材料地板制备工艺简单、经济性好，具有质轻、承载，耐环境腐蚀性能、耐冲击性能和抗弯、压性能优异等特点，特别是其整体的隔音能力可达到33dB以上，显著高于传统复合材料地板的表现，满足轨道交通车辆车厢内部的隔音降噪要求，并且其烟雾及毒性气体释放较低，阻燃性能优异。本专利技术的另外一个目的在于提供一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板的制备方法。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板，所述复合材料地板层间结构依次包括蒙皮、阻尼橡胶层、芯材、阻尼橡胶层和蒙皮，其中阻尼橡胶层设置于蒙皮、芯材之间，并分别与蒙皮、芯材粘接连接，所述蒙皮的材料为连续纤维增强酚醛树脂预浸料，所述阻尼橡胶层的材料为丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料。在上述复合材料地板中，所述连续纤维为无碱纤维布、玻璃纤维布或碳纤维布中的一种。在上述复合材料地板中，所述芯材的材料为芳纶纸蜂窝或结构泡沫塑料。在上述复合材料地板中，所述芳纶纸蜂窝为Nomex蜂窝或凯夫拉纸蜂窝，密度为64～192kg/m3；所述结构泡沫塑料为PMI、PET或PVC泡沫塑料。在上述复合材料地板中，所述丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料包括丁腈橡胶、酚醛树脂、受阻酚、硫化剂和促进剂，其中各组份的质量比为：100:10～50:10～70:1～10:1～10。在上述复合材料地板中，所述复合材料地板中蒙皮、芯材、阻尼橡胶层的厚度分别为0.3～1.0mm、9.0～17.5mm、0.45～1.10mm。在上述复合材料地板中，所述阻尼橡胶层与蒙皮之间、阻尼橡胶层与芯材之间通过结构胶粘接连接，所述结构胶为环氧树脂类胶膜或胶黏剂，使用量为100～300g/m2。在上述复合材料地板中，所述结构胶包括E51环氧树脂、TDE-85环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、固化剂和促进剂，各组份的质量比为：100:20～50:5～20:1～10:5～20。在上述复合材料地板中，所述连续纤维增强酚醛树脂预浸料的制备方法如下：(1)、在酚醛树脂低速搅拌状态下，依次加入酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝和DOPO，之后进行高速搅拌60～150分钟，最后将搅拌好的混合液经研磨，即制得改性酚醛溶液；其中以酚醛树脂的质量为100份计，酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝+DOPO的质量份数分别为30～100份、3～10份、3～10份、3～10份；(2)、将步骤(1)得到的改性酚醛溶液进行预处理，具体包括：通过真空抽虑将树脂中的酒精溶剂排出；再对排出酒精溶剂后的酚醛树脂进行预聚热处理，热处理温度为80～90℃，时间为8h以上，之后冷却至室温；(3)、将步骤(2)得到的树脂采用两步法制成热熔预浸料，即第一步将树脂制成胶膜，第二步将胶膜铺覆在纤维布上。在上述复合材料地板中，所述步骤(1)中低速搅拌的速度为50～100r/min；高速搅拌的的速度为300～750r/min所述酚醛树脂为醛酚比为2.0:1～1.6:1范围内制备的液体钡酚醛；所述步骤(3)得到预浸料的挥发份质量含量低于3％。在上述复合材料地板中，所述阻尼橡胶层的制备方法如下：将丁腈橡胶和受阻酚混炼均匀后，再加入A阶酚醛树脂、硫化剂和促进剂，室温下割胶、打三角包、薄通，直至混炼均匀，下片，最后进行硫化处理。在上述复合材料地板中，所述环氧树脂类胶膜的制备方法如下：(1)、将E51环氧树脂和促进剂加入反应釜中常温下搅拌均匀后，备用。(2)、将E51环氧树脂、TDE-85环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物及固化剂先后加入至70～100℃的另一反应釜中，以低于100r/min的转速搅拌2h以上；然后将步骤(1)制得的混合物加入，并继续搅拌1h以上。(3)、将步骤(2)制得的树脂混合物通过涂胶、制膜系统制得环氧树脂类胶膜。具有隔音功能及阻燃型复合材料地板的制备方法，具体包括如下步骤：(1)、制备连续纤维增强酚醛树脂预浸料，具体方法包括如下步骤：(1.1)、将酚醛树脂中依次加入酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝和DOPO，搅拌60～150分钟，并将搅拌后的混合液经研磨得到改性酚醛溶液；其中以酚醛树脂的质量为100份计，酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝+DOPO的质量份数分别为30～100份、3～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板，其特征在于：所述复合材料地板层间结构依次包括蒙皮、阻尼橡胶层、芯材、阻尼橡胶层和蒙皮，其中阻尼橡胶层设置于蒙皮、芯材之间，并分别与蒙皮、芯材粘接连接，所述蒙皮的材料为连续纤维增强酚醛树脂预浸料，所述阻尼橡胶层的材料为丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板，其特征在于：所述复合材料地板层间结构依次包括蒙皮、阻尼橡胶层、芯材、阻尼橡胶层和蒙皮，其中阻尼橡胶层设置于蒙皮、芯材之间，并分别与蒙皮、芯材粘接连接，所述蒙皮的材料为连续纤维增强酚醛树脂预浸料，所述阻尼橡胶层的材料为丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料。2.根据权利要求1所述的复合材料地板，其特征在于：所述连续纤维为无碱纤维布、玻璃纤维布或碳纤维布中的一种。3.根据权利要求1所述的复合材料地板，其特征在于：所述芯材的材料为芳纶纸蜂窝或结构泡沫塑料。4.根据权利要求3所述的复合材料地板，其特征在于：所述芳纶纸蜂窝为Nomex蜂窝或凯夫拉纸蜂窝，密度为64～192kg/m3；所述结构泡沫塑料为PMI、PET或PVC泡沫塑料。5.根据权利要求1所述的复合材料地板，其特征在于：所述丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料包括丁腈橡胶、酚醛树脂、受阻酚、硫化剂和促进剂，其中各组份的质量比为：100:10～50:10～70:1～10:1～10。6.根据权利要求1所述的复合材料地板，其特征在于：所述复合材料地板中蒙皮、芯材、阻尼橡胶层的厚度分别为0.3～1.0mm、9.0～17.5mm、0.45～1.10mm。7.根据权利要求1所述的复合材料地板，其特征在于：所述阻尼橡胶层与蒙皮之间、阻尼橡胶层与芯材之间通过结构胶粘接连接，所述结构胶为环氧树脂类胶膜或胶黏剂，使用量为100～300g/m2。8.根据权利要求7所述的复合材料地板，其特征在于：所述结构胶包括E51环氧树脂、TDE-85环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、固化剂和促进剂，各组份的质量比为：100:20～50:5～20:1～10:5～20。9.根据权利要求1～8之一所述的复合材料地板，其特征在于：所述连续纤维增强酚醛树脂预浸料的制备方法如下：(1)、在酚醛树脂低速搅拌状态下，依次加入酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝和DOPO，之后进行高速搅拌60～150分钟，最后将搅拌好的混合液经研磨，即制得改性酚醛溶液；其中以酚醛树脂的质量为100份计，酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝+DOPO的质量份数分别为30～100份、3～10份、3～10份、3～10份；(2)、将步骤(1)得到的改性酚醛溶液进行预处理，具体包括：通过真空抽虑将树脂中的酒精溶剂排出；再对排出酒精溶剂后的酚醛树脂进行预聚热处理，热处理温度为80～90℃，时间为8h以上，之后冷却至室温；(3)、将步骤(2)得到的树脂采用两步法制成热熔预浸料，即第一步将树脂制成胶膜，第二步将胶膜铺覆在纤维布上。10.根据权利要求9所述的复合材料地板，其特征在于：所述步骤(1)中低速搅拌的速度为50～100r/min；高速搅拌的的速度为300～750r/min所述酚醛树脂为醛酚比为2.0:1～1.6:1范围内制备的液体钡酚醛；所述步骤(3)得到预浸料的挥发份质量含量低于3％。11.根据权利要求5所述的复合材料地板，其特征在于：所述阻尼橡胶层的制备方法如下：将丁腈橡胶和受阻酚混炼均匀后，再加入A阶酚醛树脂、硫化剂和促进剂，室温下割胶、打三角包、薄通，直至混炼均匀，下片，最后进行硫化处理。12.根据权利要求7所述的复合材料地板，其特征在于：所述环氧树脂类胶膜的制备方法如下：(1)、将E51环氧树脂和促进剂加入反应釜中常温下搅拌均匀后，备用。(2)、将E51环氧树脂、TDE-85环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物及固化剂先后加入至70～100℃的另一反应釜中，以低于100r/min的转速搅拌2h以上；然后将步骤(1)制得的混合物加入，并继续搅拌1h以上。(3)、将步骤(2)制得的树脂混合物通过涂胶、制膜系统制得环氧树脂类胶膜。13.权利要求1～8，11～12之一所述的复合材料地板的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、制备连续纤维增强酚醛树脂预浸料，具体方法包括如下步骤：(1.1)、将酚醛树脂中依次加入酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝和DOPO，搅拌60～150分钟，并将搅拌后的混合液经研磨得到改性酚醛溶液；其中以酚醛树脂的质量为100份计，酒精、环氧树脂、端羧基丁腈橡胶预聚物、氢氧化铝+DOPO的质量份数分别为30～100份、3～10份、3～10份...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，左小彪，胡宏林，牛光明，冯志海，
申请(专利权)人：航天材料及工艺研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11