CN102029747B

CN102029747B - 一种复合板材及其作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途

Info

Publication number: CN102029747B
Application number: CN 201010520204
Authority: CN
Inventors: 黄若; 赵家玉; 尚文涛; 余志毅; 王玥; 丛晓明; 华光; 赵怡鹤; 黄子霓
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: CN102029747A

Abstract

本发明提供了一种复合板材及其作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途。本发明提供的复合板材依次包括防弹钢板、聚合物微孔材料层、玻璃纤维增强树脂复合材料层和导电弹性合金层。防弹钢板与聚合物微孔材料层可以由掺杂增强纤维的不饱和聚酯树脂粘结在一起。聚合物微孔材料层和玻璃纤维增强树脂复合材料层可以通过聚氨酯胶粘剂粘结在一起。玻璃纤维增强树脂复合材料层和导电弹性合金层可以通过聚酰胺系粘弹性树脂粘结在一起。本发明提供的复合板材具有轻量化、高强度、阻燃隔热、衰减爆炸冲击波的振动、静电导消、防射频多种功能。利用所述复合板材制造的烟花爆竹运输车厢体可以充分保障烟花爆竹这类易爆物品的运输安全。

Description

一种复合板材及其作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途

技术领域

本发明涉及一种复合板材及其作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途。

背景技术

装载、运输易爆物（例如烟花爆竹、爆破器材、危险品化工材料和低燃点可燃材料等）应该做到防冲击、隔热、防射频、导消静电等防护措施，以防止易燃易爆物发生爆炸。然而目前用于装载易燃易爆物的厢体或容器的材料还不能全面满足上述要求。例如，目前装载烟花爆竹、爆破器材的运输车厢体通常还是普通厢体，厢体板材料一般为二、三层复合结构：如实用新型CN200920022294.2-烟花爆竹专用车为“外层钢板+中间层阻燃隔热防火挤塑板+内层船用胶合板”；实用新型CN200920022293.8-爆破器材专用车为“外层钢板+中间层阻燃隔热防火挤塑板+内层氧化铝板”；实用新型CN200620114462.7-爆破器材运输车为“外层钢板+内层铝合金板”。这些厢体复合材料仅强调强度、隔热以及导静电，金属材料用量较多，车厢自身重量大，忽略了抗冲击振动、衰减冲击波、防射频、防枪击的能力。运输爆破器材运输车的车厢大多是通过普通厢式货车改装而成的，一般地，其厢体为双层金属骨架结构，外部为冷轧钢板，内壁采用铝合金板蒙面，夹层为隔热阻燃材料填充。当运输易燃易爆物品时，功能单一的复合材料车厢不能完全保证运输过程的安全。基于以上所述，有必要提供一种可以制造用于装载易燃易爆物的厢体或容器的复合板材，以全面地达到防冲击、隔热、防射频、导消静电等防护作用，尤其需要有效衰减爆炸冲击波损害、防射频、防枪击的多层高强度复合材料板材，充分地保障所装载的易燃易爆物的安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种复合板材及其作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途。

本发明提供的复合板材依次包括防弹钢板、聚合物微孔材料层、玻璃纤维增强树脂复合材料层和导电弹性合金层。

较佳地，所述防弹钢板与所述聚合物微孔材料层由掺杂增强纤维的不饱和聚酯树脂粘结在一起。

较佳地，所述聚合物微孔材料层和所述玻璃纤维增强树脂复合材料层通过聚氨酯胶粘剂粘结在一起。

较佳地，所述玻璃纤维增强树脂复合材料层和所述导电弹性合金层通过聚酰胺系粘弹性树脂粘结在一起。

较佳地，所述聚合物微孔材料层通过加热甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚板发泡而成。

所述聚合物微孔材料层也可以为聚氨酯微孔材料层。

较佳地，所述玻璃纤维增强树脂复合材料层由玻璃纤维和橡胶改性酚醛树脂复合而成。

较佳地，所述导电弹性合金层为Cu-Ni-Al合金层。

较佳地，所述复合板材还包括磁性吸波材料层，所述磁性吸波材料层位于所述防弹钢板的外层，所述磁性吸波材料层的厚度为0.3~0.5mm，所述防弹钢板的厚度为0.65~20mm，所述聚合物微孔材料层的厚度为5mm~50mm，所述聚合物微孔材料层的微孔直径为0.1mm~2.0mm，所述玻璃纤维增强树脂复合材料层的厚度为5mm~10mm，所述导电弹性合金层的厚度为0.1mm~2mm。

所述复合材料板可以为平板结构或波纹状结构或瓦楞式结构或蜂窝夹芯结构，可以根据对强度和刚度等性能的要求选择合适的结构。

可以根据聚合物微孔材料和玻璃纤维增强树脂层的厚度决定内层用铝合金板或者是铝合金箔，当上述两层叠加的厚度较厚，内层可以采用铝合金箔层；当上述两层叠加的厚度较薄，内层可以采用铝合金板层。

本发明提供的复合板材作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途为：利用上述任一种复合板材制造烟花爆竹运输车厢体，所述导电弹性合金层朝向所述烟花爆竹运输车厢体的内部。

本发明的优点是：所述复合板材的强度大大提高，而且减少了金属的使用量，用其制作装载易燃易爆物的厢体可以减轻厢体整体的重量。所述聚合物微孔材料层可以降低制造成本，水和水汽不能进入夹层内部，减少了维护检查成本，提高了使用寿命。玻璃纤维增强树脂复合材料能够起到阻燃隔热作用，同时玻璃纤维增强树脂复合材料的强度高、模量高、自由振动的衰减性增强，爆炸冲击能量由于纤维的断裂、层板的分层、纤维与基体界面脱粘以及纤维拔出等来消耗掉。背板材料为高导电弹性合金，可以导消厢体内部的静电电荷。此外，复合板材表面的磁性吸波材料层可以吸收外界的电磁辐射波，防止射频干扰。

综上所述，本发明提供的复合板材具有轻型化、高强度、阻燃隔热、衰减爆炸冲击波的振动、静电导消、防射频多种功能。利用所述复合板材作为烟花爆竹运输车厢体复合材料制造的厢体可以充分保障烟花爆竹这类易爆物品的运输安全。

附图说明

图1为本发明提供的一种平板结构复合板材的结构示意图；

图2为本发明提供的一种瓦楞式复合板材的结构示意图；

图3为本发明提供的一种蜂窝夹心结构复合板材的结构简图；

图4为图3所示的复合板材的蜂窝状夹芯板的结构示意图。

图中：1-磁性吸波材料层；2-防弹钢板；3-掺杂增强纤维的不饱和聚酯树脂；4-聚合物微孔材料层；5-聚氨酯胶粘剂；6-玻璃纤维增强树脂复合材料层；7-聚酰胺系粘弹性树脂；8-导电弹性合金层。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例一

如图1所示该复合板材从上到下（作为厢体材料时为从外向内）依次为磁性吸波材料层1、防弹钢板2、掺杂增强纤维的不饱和聚酯树脂3、聚合物微孔材料层4、聚氨酯胶粘剂5、玻璃纤维增强树脂复合材料层6、聚酰胺系粘弹性树脂7和导电弹性合金层8。

所述磁性吸波材料层1是通过向所述防弹钢板2上喷涂磁性吸波材料，（如铁氧体等磁性填料分散在介电聚合物中组成的吸波涂料）而成，涂层厚度约0.3~0.5mm；所述所述防弹钢板采用电弧炉冶炼的22Si2Mn2型号热轧钢板，厚度约5~10mm。所述聚合物微孔材料层4采用德国德固赛公司生产的ROHACELL系列产品，其通过加热甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚板发泡制造而成，厚度约为12mm，所述聚合物微孔材料层4的一面通过掺杂增强纤维的不饱和聚酯树脂3与所述防弹钢板粘结在一起，另一面通过聚氨酯胶粘剂5与所述玻璃纤维增强树脂复合材料层6粘结在一起，这样得到的面板的强度大大增强，所述玻璃纤维增强树脂复合材料层6是玻璃纤维浸有高温下只熔化不燃烧的橡胶改性酚醛树脂制成的层压板，所述玻璃纤维增强树脂复合材料层6的厚度约为8mm，其能够起到隔热阻燃的作用。所述导电弹性合金层为Cu-Ni-Al合金，厚度约为1mm，通过厚度约为0.1mm左右的聚酰胺系粘弹性树脂7与所述玻璃纤维增强树脂复合材料层6粘结在一起。

利用所述复合板材制造的厢体具有轻量化、高强度、阻燃隔热、衰减爆炸冲击波的振动、静电导消、防射频多种功能。

防弹钢板根据GJB59-18《装甲车辆试验规程装甲板抗枪弹性能试验》进行抗弹性能评价。试验用枪：53式7.62mm测速工作枪和54式12.7mm测速工作枪；试验用枪单： 53式7.62mm 普通钢芯弹、53式7.62mm WO-109C穿甲燃烧弹和54式12.7mm穿甲燃烧弹。试验温度一般只进行常温试验，低温试验按照GJB282.1-87《装甲车辆环境条件工作环境温度》规定为-43°C。按照规定的弹速、射距进行试验，防弹性能用安全角表示。靶板的合格损伤等级分为四级：

一级：正面有轻微损伤弹坑，背面没有凸起；

二级：正面有任意形状的弹坑，背面有凸起；

三级：正面有较深的弹坑，背面凸起部没有裂纹，但有白花纹；

四级：正面有较深的弹坑，背面凸起部有裂纹，但用煤油检查不渗透。

该实施例的复合材料板材的防弹等级为二级。

导热系数≤0.12W/（m·K），阻止燃烧蔓延，阻燃材料的氧指数OI值为55.6；

衰减爆炸冲击波、其衰减率为61%；

静电导消材料的表面电阻系数为：106～108欧姆；

铁氧体吸波涂料可使反射能量衰减17～20DdB。

实施例二

如图2，防弹钢板2可以采用瓦楞式结构，在同等载荷的情况下具有重量轻，强度大，成本低的特点。其外表面均匀涂抹磁性吸波材料1，聚合物微孔材料层4可以通过有效的工艺手段或方式充分填充在瓦楞式的防弹钢板2与玻璃纤维增强树脂复合材料层6之间的空隙中，起到防潮、缓冲子弹穿透、衰减爆炸冲击的作用，此外还具有较高的光反射性能，防止因太阳照射高温引起的车厢鼓泡现象。内层为导电弹性合金层8，可以使铝合金板材，屏蔽外界电磁辐射的同时可以导消内部的静电。

上述复合板材发明中的防弹钢板可以进行加厚，或是减薄，在防弹等级、刚度和强度的要求下，要尽可能的薄一些，既可以减轻整体的重量，也可以节省材料。玻璃纤维增强树脂复合材料层6也可以是阻燃隔热防火挤塑板，在整个复合板材厚度中所占比例可以略大，其重量不是很大，但能起到阻燃隔热的作用，防止危险品燃爆。树脂或涂层均匀地涂抹于各复合材料层之间（参照实施例一），使各层能够强力地粘结在一起。

实施例三

图3仅为结构简图，有些结构（如微孔材料层）未画出，只方便对以下加以说明。

所述玻璃纤维增强树脂复合材料层6作为蜂窝夹芯，表面分别为防弹钢板2和高弹性导电合金8，玻璃纤维增强树脂复合材料层6做成蜂窝状，与导电合金层之间用上述实例中的树脂粘接，蜂窝夹芯材料（或玻璃纤维增强树脂复合材料层）上层为用树脂粘接的微孔材料，总而言之，与上述实例不同的是仅玻璃纤维增强树脂复合材料层6不再是简单的平板结构，而是蜂窝结构，其他层依然不变。这种钢制蜂窝夹芯板是一种轻质、高阻尼材料，在减轻震动、噪音和衰减爆炸冲击的同时，可以达到防射频、高强度、高光反射、阻燃隔热的作用。可适用于除危险品运输车以外的其他复合材料板材，如飞机机身的复合材料。

如图4，玻璃纤维增强树脂复合材料层6采用蜂窝状结构，作为轻质、高阻尼材料，来减轻震动和衰减爆炸冲击。其它结构可以与实施一或实施例二相同。这种结构能够达到防射频、轻量化、高强度、高光反射、阻燃隔热的作用，可适用于除危险品运输车以外的复合材料板材，如飞机机身的复合材料。

以上仅为本发明的几个较佳实施例，可以在此基础上进行适当的改变，例如，各层的厚度可以有适当的浮动，所述材料可以在相应的材料类别中进行常规选择，例如所述导电弹性合金层可以选用具有弹性的其它合金，如果选用Cu-Ni-Al合金，可加入一定比例的铜、锰、硅、钒和镁中的一种或多种元素。类似这种常规性的改变都在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种复合板材，其特征在于，该复合板材依次包括防弹钢板、聚合物微孔材料层、玻璃纤维增强树脂复合材料层和导电弹性合金层，

所述防弹钢板与所述聚合物微孔材料层由掺杂增强纤维的不饱和聚酯树脂粘结在一起，

所述聚合物微孔材料层和所述玻璃纤维增强树脂复合材料层通过聚氨酯胶粘剂粘结在一起，

所述玻璃纤维增强树脂复合材料层和所述导电弹性合金层通过聚酰胺系粘弹性树脂粘结在一起，

所述聚合物微孔材料层通过加热甲基丙烯酸/甲基丙烯腈共聚板发泡而成，

所述玻璃纤维增强树脂复合材料层由玻璃纤维和橡胶改性酚醛树脂复合而成。

2.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述导电弹性合金层为Cu-Ni-Al合金层。

3.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述复合板材还包括磁性吸波材料层，所述磁性吸波材料层位于所述防弹钢板的外层，所述磁性吸波材料层的厚度为0.3～0.5mm，所述防弹钢板的厚度为0.65～20mm，所述聚合物微孔材料层的厚度为5mm～50mm，所述聚合物微孔材料层的微孔直径为0.1mm～2.0mm，所述玻璃纤维增强树脂复合材料层的厚度为5mm～10mm，所述导电弹性合金层的厚度为0.1mm～2mm。

4.根据权利要求1所述的复合板材，其特征在于，复合材料板为平板结构或波纹状结构或瓦楞式结构或蜂窝夹芯结构。

5.权利要求1～4任一项所述的复合板材作为烟花爆竹运输车厢体复合材料的用途，其特征在于，利用所述复合板材制造烟花爆竹运输车厢体，所述导电弹性合金层朝向所述烟花爆竹运输车厢体的内部。