【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及轻量化水上运动板制造领域，尤其是涉及一种新型轻量化水上运动板hem成型材料及其成型工艺。
技术介绍
1、冲浪板一般是由内芯及其外包覆纤维层而构成。原始的冲浪板的内芯采用木材，比较重。因为人们对减重的需求，现在主流的冲浪板多采用高密度聚苯乙烯expandedpolystyrene(eps)、聚氨酯polyurethane(pu)。对于芯材密度的要求通常是低于0.025g/cm3，而在满足该密度的情况下，这些材料往往难以经受传统碳纤维模压成型温度的挑战，传统碳纤维模压成型通常的温度在100-160℃，时间在30-120min，要求芯材可以适合上述温度和时间期限内不能出现分解或者膨胀收缩，否则纤维制品的外观难以饱满。并且，无论水上运动是在海水还是淡水进行，若冲浪板表层破损芯材吸水容易导致的增重并加速老化，太阳暴晒温度升高容易出现鼓包变形或分层开裂问题。
2、高密度聚苯乙烯eps泡沫质量轻而且强度良好，且eps可回收，是一种环境友好的材料，由于eps在超过90℃以上的温度会出现体积收缩，故不适合超过100℃的中低温模压工艺，因此该材料仅适合手糊纤维布蒙皮工艺，这就无法克服手糊工艺的所有弊端，例如手糊树脂中挥发的气味导致环境恶劣，工人手工生产导致产品重量和尺寸的差异不可控，并且树脂需要若干小时长时间的固化，导致生产效率低下。
3、聚氨酯pu发泡是一种人工合成的高分子发泡材料，具有良好的柔韧性，同时具有不错的抗压变形能力。但是，该材料的生产对环境不友好，冲浪板的具体形状的芯材是通过cnc切割并重复打磨修
4、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(polymethacrylimide简称pmi)，一种交联型硬质结构型泡沫材料，具有100％的闭孔结构，其均匀交联的孔壁结构可赋予其突出的结构稳定性和优异的力学性能。作为芯材使用必须经过cnc加工，势必会造成切割过程的边角料的浪费，通常浪费率有30％-50％。该材料常规密度的下限在0.025g/cm3，若遇到更小密度的应用场景就会出现瓶颈。作为芯材与外层的碳纤维预浸布结合为保证层间结合牢固需要在pmi芯材的表面增加涂胶的流程，降低效率、增加重量而且增加成本。另外，由于该发泡材料属于硬质泡沫，韧性和回弹性能极差，当遇到小面积冲击时，芯材一旦凹陷或压碎导致不可逆的损害。
5、在成型工艺方面，上述高密度聚苯乙烯expanded polystyrene(eps)、聚氨酯polyurethane(pu)、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫(简称pmi)芯材大都采用cnc加工，鲜见模压成型工艺。专利cn103146216a，公开了一种高能胶制品、制备方法及其用途。该高能胶制品，按千克重量，组成为：热塑性橡胶15-25；乙酸乙酯10-25；发泡剂6-20；丁酮30-60；塑化剂0.5-3；防老剂0.5-2.5；硬脂酸0.5-2；交联剂2-3.5；聚酯纤维3-10。是一种热塑性橡胶类的化学发泡材料，难以实现密度低于0.025g/cm3的泡沫需求，制备过程所用的有机溶剂，也不利于环保和确保生产过程员工的健康作业。
6、专利cn107089017a，公开了一种高能胶成型纤维复材制品的热膨胀工艺。具体为，按结构设计规格尺寸，裁切纤维复材布和高能胶并整理好待用；根据力学结构设计要求将纤维复材布排叠铺层，包覆在高能胶的外面得到卷制品；将所得卷制品放在室温-80℃加热台上预热3—60min，尽可能挤压排除层间气体，压平顺，然后将制品放在预型模内，按预型模设计的形状预型，得到预型好的制品；将所得预型好的制品，放入35-75℃预热烤箱内预热3—60min,然后取出放入成型模具内，合模盖紧；将模具送入热压成型台，在加热程序作用下使高能胶膨胀而后不收缩或者先膨胀再收缩，制品成型完成；将成型好的模具送入冷却台冷却降温，再送入脱模台，开模取出制品。所述高能胶和纤维复材布一次一起膨胀固化成型，该工艺的隐含假设仅适合厚度比较薄的制品，若是遇到比较厚超过1cm的制品就会出现预浸布固化和高能胶膨胀不同步的问题，模具的高温会首先作用于紧贴的纤维预浸布导致预浸布很快的受热固化，一旦预浸布先固化这一定会限制内部高能胶的受热膨胀，导致泡沫膨胀不足，制品外观不够饱满。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种适应碳纤维模压成型、低密度且密度可控、能抗海水吸附和耐暴晒的新型轻量化水上运动板的热膨胀模压成型工艺hem材料及其成型工艺。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，通过如下步骤制备得到：
3、步骤1、制备有机硅改性环氧聚合物：利用四甲基环四硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯制备得到疏水性的有机硅改性环氧聚合物，简称siep；
4、步骤2、利用如下组分和配比制备有机硅聚醚改性环氧聚合物，简称sieep：
5、1)环氧树脂，简称ep，50-80重量份，
6、2)所述步骤1得到的有机硅改性环氧聚合物siep，5-10重量份，
7、3)环氧活性稀释剂，简称ed，5-10重量份，
8、4)端氨基聚醚，简称pea，投料量所含的n-h键摩尔数是体系中环氧基摩尔数的0.2-0.5倍；
9、步骤3、将步骤2得到的有机硅聚醚改性环氧聚合物sieep加入溶剂,乳化稀释得到有机硅聚醚改性环氧乳化物，简称aq-sieep；采用的配方：步骤2得到的有机硅聚醚改性环氧聚合物sieep为100重量份，助溶剂10-20重量份，主溶剂60-100重量份；
10、步骤4、制备涂布发泡料：采用如下组分和配比混合而成：
11、1)有机硅聚醚改性环氧乳化物aq-sieep，50-70重量份，
12、2)水，0-30重量份，
13、3)双氰胺dicy用量根据有机硅聚醚改性环氧乳化物aq-sieep的环氧摩尔数的0.9-1.0倍乘以活泼氢当量，
14、4)促进剂，用量为双氰胺dicy投料重量的0.5-1.5倍，
15、5)发泡剂，50-100重量份；
16、步骤5、制备环氧膨胀芯材，简称eec：将步骤4得到的涂布发泡料涂布在离型纸上，经干燥，制得可从离型纸上剥离的环氧膨胀芯材eec，所述环氧膨胀芯材eec的发泡倍率范围为50-150倍、受热膨胀后获得的发泡芯材的密度范围为0.01-0.05g/cm3。
17、作为进一步优选的方案，所述步骤1中，四甲基环四硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯，三者摩尔比例为1:2:2；制备过程为：在惰性气体保护的反应釜中，加入四甲基环四硅氧烷，维持温度80℃，在500rpm搅拌下加入25％的烯丙基缩水甘油醚和25％的苯乙烯混合物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，通过如下步骤制备得到：
2.根据权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤1中，四甲基环四硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯，三者摩尔比例为1:2:2；
3.根据权利要求2所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤1所得的SiEP包括如下结构式的两种异构体：
4.根据权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤2中，所述环氧树脂为环氧树脂E-06、环氧树脂E-12、环氧树脂E-20、环氧树脂E-44及环氧树脂E-51中的一种或任意两种或任意两种以上的组合；
5.根据权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤2中制备过程：按照比例称取环氧树脂EP、步骤1得到的有机硅改性环氧聚合物SiEP、环氧活性稀释剂ED加入到反应釜中，维持温度70℃，进行300-900rpm搅拌混合2-4h，然后按照投料的计算量加入端氨基聚醚PEA，300-900rpm搅拌混合1-2h，室温密闭静置12h
6.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤3中的主溶剂是水；所述助溶剂为异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的其中一种或任意两种或任意两种以上的组合。
7.权利要求6所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤3的具体做法是：按照配比称取步骤2得到的有机硅聚醚改性环氧聚合物SiEEP、助溶剂，先后加入到乳化装置中，温度升到80℃，900-1000rpm搅拌均匀维持0.5小时，降温至60℃，转速为3000rpm，1.5小时内边搅拌边滴加所述主溶剂，维持高转速剪切乳化1小时，然后再降温至40℃，维持高转速3000rpm搅拌1小时，获得有机硅聚醚改性环氧乳化物AQ-SiEEP。
8.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤4中，所述促进剂为有机脲促进剂，1,1’-(4-甲基-间亚苯基)双(3,3-二甲脲)其CAS为17526-94-2。
9.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤4中，所述发泡剂为热膨胀微球类；
10.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板HEM成型材料，其特征在于，所述步骤5中得到的所述环氧膨胀芯材EEC涂层平方克重100-300g/m2。
11.利用权利要求1-10任一项的轻量化水上运动板HEM成型材料制造新型轻量化水上运动板HEM的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
12.根据权利要求11的新型轻量化水上运动板HEM成型工艺，其特征在于，所述水上运动板粗胚吸水量为20g-80g。
13.根据权利要求11的新型轻量化水上运动板HEM成型工艺，其特征在于，所述步骤2)中所述发泡模具转移至热压机台板上，热压机台板事先与加热装置连接具有足够的加热功率维持台板温度在120-160℃，闭合上下热压机，热压机的压强范围10-100kgf/cm2，发泡时间30-120min；打开热压机台板卸压；将模具转移至冷压机台板上，冷压机台板事先与冷却装置连接具有足够的冷却功率，台板温度维持在0-25℃，闭合上下冷压机，压机的压强范围10-100kgf/cm2，对模具进行冷却；当模具的温度降温到60℃以下，打开冷压机台板，移出模具，开模，获得水上运动板发泡芯材。
14.根据权利要求11的新型轻量化水上运动板HEM成型工艺，其特征在于，所述步骤1)中，所述发泡模具，在下模的底座处预埋硬质泡沫连接板用于后续连接扁杆用；所述硬质泡沫连接板为0.04-0.05g/cm3的聚酰亚胺泡沫，或0.04-0.05g/cm3聚氨酯泡沫，或0.04-0.05g/cm3聚氯乙烯泡沫。
15.根据权利要求11的新型轻量化水上运动板HEM成型工艺，其特征在于，所述步骤4)水上运动板粗胚模压成型的具体做法是：将所述预浸料包裹体放入运动板的成型模具内，合模并有效锁模；转移至热压机台板上，台板事先与加热装置连接具有足够的加热功率，维持台板温度维持在100-160℃，闭合上下热压机，压机的压强范围10-100kgf/cm2，成型时间50-120min，打开热压机台板卸除压力；将模具转移至冷压机台板上，冷压机台板事先与冷却装置连接具有足够的冷却功率，台板温度维持在0-25℃，闭合上下冷压机，压机的压强范围10-100kgf/cm2，对模具进行冷却，当模具的温度降到60℃以下，打开冷压机台板，...
【技术特征摘要】
1.一种新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，通过如下步骤制备得到：
2.根据权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤1中，四甲基环四硅氧烷、烯丙基缩水甘油醚、苯乙烯，三者摩尔比例为1:2:2；
3.根据权利要求2所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤1所得的siep包括如下结构式的两种异构体：
4.根据权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤2中，所述环氧树脂为环氧树脂e-06、环氧树脂e-12、环氧树脂e-20、环氧树脂e-44及环氧树脂e-51中的一种或任意两种或任意两种以上的组合；
5.根据权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤2中制备过程：按照比例称取环氧树脂ep、步骤1得到的有机硅改性环氧聚合物siep、环氧活性稀释剂ed加入到反应釜中，维持温度70℃，进行300-900rpm搅拌混合2-4h，然后按照投料的计算量加入端氨基聚醚pea，300-900rpm搅拌混合1-2h，室温密闭静置12h以上备用，获得有机硅聚醚改性环氧聚合物sieep。
6.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤3中的主溶剂是水；所述助溶剂为异丙醇、乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的其中一种或任意两种或任意两种以上的组合。
7.权利要求6所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤3的具体做法是：按照配比称取步骤2得到的有机硅聚醚改性环氧聚合物sieep、助溶剂，先后加入到乳化装置中，温度升到80℃，900-1000rpm搅拌均匀维持0.5小时，降温至60℃，转速为3000rpm，1.5小时内边搅拌边滴加所述主溶剂，维持高转速剪切乳化1小时，然后再降温至40℃，维持高转速3000rpm搅拌1小时，获得有机硅聚醚改性环氧乳化物aq-sieep。
8.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤4中，所述促进剂为有机脲促进剂，1,1’-(4-甲基-间亚苯基)双(3,3-二甲脲)其cas为17526-94-2。
9.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤4中，所述发泡剂为热膨胀微球类；
10.权利要求1所述的新型轻量化水上运动板hem成型材料，其特征在于，所述步骤5中得到的所述环氧膨胀芯材eec涂层平方克重100-300g/m2。
11.利用权利要求1-10...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢容泉，官江全，钟智远，贾宝强，谢容财，
申请(专利权)人：惠州市致诚新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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