CN103209830B - 复合材料及其用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料及其作为抵抗能量材料例如抗爆炸材料的用途。本发明的优选的方面涉及包括具有爆炸衰减功能和抗冲击功能的固体泡沫材料的分层复合板。在另外的方面中，本发明提供了新颖的复合板，其适合于用作抗爆炸材料和/或抗冲击材料。在所描述的一些实例中，分层复合板包括结合到第一固体开孔泡沫板(12)的聚合材料(10)，并且固化的聚合材料(14)渗透第一固体开孔泡沫板(12)的表面。

Description

复合材料及其用途

本发明涉及复合材料作为抵抗能量材料例如抗爆炸材料的用途。本发明的优选方面涉及包含固体泡沫材料的分层复合板，该分层复合板能够将来自爆炸冲击波（例如，来自引爆的炸弹）的能量波的影响降低到可对爆炸附近的人或建筑物、交通工具及其它结构造成灾难性损害的水平以下。在优选的方面中，本发明涉及分层复合板减轻由爆炸产生的能量波和高速碎片的影响的用途。在另外优选的方面中，本发明涉及分层复合板还提供针对抛射物（例如，子弹）的防护的用途。因此，根据本发明所使用的复合材料优选地具有爆炸衰减功能和抗冲击功能。在另外的方面中，本发明提供了新颖的复合板，其适合于用作抗爆炸材料和/或抗冲击材料。

在许多环境中，例如，在交战地带，在存在恐怖分子攻击的危险的地点，或者在存在意外爆炸的危险的环境中，诸如工业场地，针对爆炸冲击波的影响的建筑物、交通工具及其它结构的防护是重要的考虑事项。不仅在爆炸附近对人的物理伤害的可能性，常规的建筑材料对来自爆炸的能量波提供了极低水平的抵抗力。例如，常规结构的砖块和灰浆壁具有极低的弹性（resilience）并且可容易地被军队和恐怖分子所使用类型的炸弹毁坏。另外，即使常规的砖块和灰浆构造的壁和建筑物没有被爆炸毁坏，能量波还可以以这样的方式通过结构传递使得对面壁的砖块和/或灰浆和/或灰泥的部分可以以高速度与结构分离，对壁/建筑物后面的人和/或基础设施造成危险。

因为这一原因，在军队、政府、商业及工业应用中广泛地使用针对爆炸冲击波的防护措施以避免人员伤亡以及减少对基础设施的损坏。

传统上，防爆结构被设计为将来自爆炸冲击波的能量波反射远离目标。通常，这样的结构包括钢、混凝土或增强混凝土屏障，并且必须是非常庞大的以提供充分的保护。例如，混凝土防爆结构具有至少30cm的厚度以提供充分的保护，并且常常是更加厚的，例如大约1.0m或更厚的厚度。这样的结构的安装是耗时的，并且由于其重量和体积可能难以运输至所需的地点。具体地，这样的结构完全不适合于快速调配（例如，通过飞机），如许多军事行动所需的。另外，由于其体积和不美的外观，这些结构不适合于敏感的市中心地点，在那里空间是珍贵的，并且需要建筑吸引力。

由于与爆炸反射结构相关联的缺点，在该领域中对能够在一定程度上吸收来自与爆炸冲击波相关联的能量波的能量的防爆材料和结构存在需求。

已开发的用于解决这个问题的一类材料是含有结合有多孔树脂的聚集体的材料。在这些材料中，利用粘合剂或树脂（例如，聚氨基甲酸酯树脂）将聚集体粒子（诸如石头、陶瓷或玻璃碎片）结合到基质中（参见WO97/16697）。所得到的基质是高度多孔的，使得爆炸冲击波可通过粒子之间的结合的破坏和基质的致密化，以及通过能量波穿过基质中的空隙的衍射而被吸收。在一项开发中，在爆炸能量波的冲击下颗粒材料是可粉碎的，其中中空玻璃球和浮石是这种材料的实例（参见WO2007/141488）。由于基质的多孔性，这些复合材料比传统的增强混凝土轻，并且由于其能量吸收性能而需要较小的体积。然而，这些结构的粉碎常常使其不适合再使用，且因此不适合用于可使目标遭受多次攻击的环境中。此外，仍然对更加轻的材料存在需求。

另一个方法涉及含有例如玻璃纤维或钢纤维增强物的纤维增强的粘结板。与非增强的粘结材料相比，这样的材料具有高的压缩强度和拉伸强度，并且具有良好的抗冲击性能和抗爆炸性能。然而，这些材料的重量仍然使其不适合于许多应用。

本发明还延及可用于提供针对能量波（诸如爆炸冲击波的能量波）和空运抛射物的防护的材料的范围。

在第一方面中，本发明提供了分层复合板作为抗爆炸和/或抗冲击防护物的用途，其中分层复合板包括：（i）片状形式聚合材料的第一表面层；及（ii）包括第一固体开孔泡沫板或由第一固体开孔泡沫板组成的芯，其中片状形式聚合材料包括固化的聚合材料，该固化的聚合材料渗透开孔泡沫板的表面，在第一表面层和芯之间形成结合。

根据本发明的这一方面，第一固体开孔泡沫板优选地包括聚合泡沫或由聚合泡沫组成。根据本发明的这个方面可使用的固体开孔聚合泡沫的实例包括酚醛树脂泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚醋酸乙烯酯泡沫、聚酯泡沫、聚醚泡沫及泡沫橡胶。优选地，聚合泡沫选自酚醛树脂泡沫。

已发现，酚醛树脂泡沫的机械性能使其特别适合用于抗爆炸和/或抗冲击防护物。而且，片状形式聚合材料与酚醛树脂泡沫的结合使用提供了极高强度的板，以及在爆炸能量波的冲击下对分层和破碎的高抵抗力。因此，分层复合板提供了针对爆炸冲击波和冲击材料的优越的防护。

在另一方面中，本发明提供了分层复合板作为抗爆炸和/或抗冲击防护物的用途，其中分层复合板包括：（i）片状形式聚合材料的第一表面层；及（ii）包括第一固体开孔酚醛树脂泡沫板或由第一固体开孔酚醛树脂泡沫板组成的芯，其中片状形式聚合材料被结合到芯的表面。

根据本发明的这一方面，片状形式聚合材料的第一表面层优选地包括固化的聚合材料。更优选地，固化的聚合材料渗透第一固体开孔泡沫板的表面以在第一表面层和芯之间形成结合。

在另一方面中，本发明提供了分层复合板作为抗爆炸和/或抗冲击防护物的用途，其中分层复合板包括：（i）包括第一固体开孔泡沫板和第二固体泡沫板或由第一固体开孔泡沫板和第二固体泡沫板组成的芯，其中泡沫板通过粘合剂或其它结合剂结合在一起以形成整体分层结构；及任选地（ii）片状形式聚合材料的第一表面层，其中片状形式聚合材料结合到芯的表面。

根据本发明的这一方面，第一固体开孔泡沫板优选地包括如以上所描述的聚合泡沫或由如以上所描述的聚合泡沫组成。

根据本发明的这一方面，片状形式聚合材料的第一表面层（在存在的情况下）优选地包括固化的聚合材料。更优选地，固化的聚合材料渗透第一固体开孔泡沫板的表面以在第一表面层和芯之间形成结合。

在另一个方面中，本发明提供了包括以下的分层复合板：（i）包括第一固体开孔泡沫板和第二固体泡沫板或由第一固体开孔泡沫板和第二固体泡沫板组成的芯，其中泡沫板通过粘合剂或其它结合剂结合在一起以形成整体分层结构；及任选地（ii）片状形式聚合材料的第一表面层，其中片状形式聚合材料结合到芯的表面，条件是，粘合剂或其它结合剂不在芯的泡沫板周围形成气密的密封涂层（sealing coating）。

本发明的这一方面的新颖的分层复合板可有利地用作抗爆炸防护物。

根据本发明的这一方面，第一固体开孔泡沫板优选地包括如以上所描述的聚合泡沫或由如以上所描述的聚合泡沫组成。

根据本发明的这一方面，片状形式聚合材料的第一表面层（在存在的情况下）优选地包括固化的聚合材料。更优选地，固化的聚合材料渗透第一固体开孔泡沫板的表面以在第一表面层和芯之间形成结合。

根据本发明的前述方面，当施加超过一定限度的压力时，第一固体开孔泡沫板优选地是非弹性可变形的。在一些实例中，第一固体开孔泡沫板可塑性变形，保持作为单一物体的内聚力。在其它实例中，第一固体开孔泡沫板可以是脆的，即，当施加压力时其可破碎为碎片。

如本文所用的，术语“非弹性可变形的”指的是当施加超过一定限度的压力时（即，通过粉碎、破裂或破碎）对泡沫结构经历不可逆变化的开孔泡沫。因此，泡沫将通过非弹性变形吸收来自能量波的能量。

在优选的实例中，第一固体开孔泡沫板是逐渐地可变形的，使得最靠近施加力的泡沫的孔首先破裂、破碎或被粉碎，且远离施加力的孔最初保持完整。

第一固体开孔泡沫板可包括细碎的颗粒增强材料。合适的颗粒增强材料优选地是惰性的且不溶的。增强材料可以以基于泡沫的总重量的高至10重量百分数的量，例如基于泡沫的总重量的从2至10重量百分数的量，或者从5至10重量百分数的量存在。合适的增强材料包括有机或无机（包括金属的）颗粒材料，其可以是结晶的或无定形的。甚至纤维固体也被发现是有效的，虽然不是优选的。

合适的颗粒材料的非限制性实例包括粘土、粘土矿物、滑石、蛭石、金属氧化物、耐火材料、实心或中空玻璃微球、飞灰、煤尘、木粉、谷物粉、坚果壳粉、二氧化硅、矿物纤维诸如细碎的短切玻璃纤维和细碎的石棉、短切纤维、细碎的短切天然纤维或合成纤维、无论是粉末形式还是纤维形式的磨碎的塑料和树脂例如回收的废塑料和树脂、颜料诸如粉状油漆和炭黑、及淀粉。

在一些实例中，第一固体开孔泡沫板还可包括嵌入开孔泡沫基质中的石头、陶瓷、玻璃或其它聚集材料的碎片。优选地，碎片在每个维度中具有从2至50mm的大小，更优选地在每个维度中具有从2至20mm的大小。已发现，这些材料例如通过防止子弹穿透板而改善本发明的复合板的抗冲击性能。

优选地，除去可嵌入泡沫中的任何聚集碎片，第一固体开孔泡沫板具有100至500kg·m^-3，更优选地120至400kg·m^-3，且最优选地120至250kg·m^-3的范围内的密度。

认为，这样的泡沫的物理性能，尤其是负载下的压缩强度和挠度与（在其它因素之中的）孔壁厚度和平均孔径相关。优选地，固体开孔泡沫的平均孔径在约0.5mm至5mm的范围内，更优选地是0.5或1mm至2或3mm。

第一固体开孔泡沫板的孔或孔隙优选地对片状形式聚合材料所应用的芯的表面开放，并且优选地，这些孔在表面之下展开至比开口宽的宽度，从而提供增强片状形式聚合材料与开孔泡沫的结合的底切。

在本发明的一些方面中，片状形式聚合材料的第一表面层由片状形式的可固化的聚合材料（例如热固性聚合材料）形成。

片状形式聚合材料优选地包括包含热固性聚合树脂或由热固性聚合树脂组成的基质，例如，选自聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂的热固性聚合树脂基质。更优选地，片状形式聚合材料包括选自聚酯树脂的热固性聚合树脂基质。片状形式聚合材料还可包括三聚氰胺（melamine），其可用作阻燃剂。片状形式聚合材料还可包括选自以下的添加剂：硬化剂、促进剂、填料、颜料和/或根据需要的任何其它组分。

在一些实例中，片状形式聚合材料可在与芯的固体开孔泡沫板接触时被固化，使得在不需要粘合层的情况下形成结合。例如，结合可通过将片状形式的可固化的聚合材料和固体开孔泡沫板挤压在一起并利用加热使片状形式的可固化的聚合材料固化而产生。以这种方式，来自片状形式的可固化的聚合材料的材料的至少一部分可流入开孔泡沫的孔和间隙中以当其固化时在芯和片状形式聚合材料之间形成结合。

在一些实例中，固化的聚合材料可渗透到固体开孔泡沫的至少等于泡沫的平均孔径的深度，更优选地渗透到至少等于泡沫的平均孔径的两倍的深度。可选地，固化的聚合材料可渗透到固体开孔泡沫的至少0.5mm，更优选地至少1.0mm，且还更优选地至少2.0mm例如2.5mm或3.0mm的深度。

以这种方式，片状形式聚合材料在固体开孔泡沫板上形成表层，其机械地嵌进固体开孔泡沫板的表面中。“机械地嵌进”表示片状形式聚合材料的至少一部分渗透固体开孔泡沫板的至少一部分并且与固体开孔泡沫板形成机械的相互作用。因此，片状形式聚合材料的至少一部分有效地嵌入固体开孔泡沫板的外部孔中以形成牢固的机械结合。以这种方式，在不需要施加于层之间的粘合剂的情况下获得稳定的整体的分层复合结构。

在一些情况下，已发现，在表层和固体开孔泡沫板的界面处达到的结合比泡沫板自身的材料牢固。因此，根据本发明所使用的分层复合板非常牢固，高度抵抗片状形式的材料与芯分层，并且在爆炸能量波的冲击下高度抵抗芯的破碎。特别地，已发现，片状形式聚合材料作为柔性的维持层，其保持固体开孔泡沫板的完整性，即使在爆炸能量波使其变形/粉碎时。已发现，这些构造提供了针对爆炸冲击波和冲击材料的优越的防护。

在本发明的其它实施方案中，粘合层可被设置在片状形式聚合材料的第一表面层和固体开孔泡沫板之间。原则上，可使用适合于在两个层之间形成牢固结合的任何类型的粘合剂或其它结合剂。

片状形式聚合材料优选地包括增强物，例如增强纤维。纤维可包括一种或多种材料。例如，纤维可包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或聚乙烯纤维（诸如超高分子量聚乙烯（UHMWPE））中的一种或多种。在一个优选的实施方案中，增强物包括玻璃纤维（例如，E-玻璃纤维或S-玻璃纤维）或由玻璃纤维（例如，E-玻璃纤维或S-玻璃纤维）组成。

增强纤维可以是例如具有5.0cm或更短的长度的短纤维，或者可以是较长的纤维。纤维可以是松散的，例如，纤维可以以单向或多向的方式布置。纤维可以是例如以任何合适的方式编织或交织在一起的网状物的部分。纤维的布置可以是任意的或规则的，并且可包括织物、垫子、毡圈或机织物或其它布置。纤维可提供连续纤维缠绕。任选地，可提供多于一层的纤维。

优选地，片状形式聚合材料包括SMC（片状模塑料）。SMC优选地包括如以上定义的热固性聚合物基质以及同样如以上定义的增强纤维。例如，SMC可包括热固性树脂例如聚酯树脂连同增强纤维例如玻璃纤维。热固性聚合物还可包括添加剂，例如矿物质、惰性填料、颜料、稳定剂、抑制剂、脱模剂、催化剂、增稠剂、保湿添加剂和/或其它合适的材料。

使用SMC作为第一表面层具有益处。例如，SMC具有低密度，但是具有与其它片状形式聚合材料相比的有利的机械性能。具体地，已发现，SMC的极高的压缩、拉伸、挠曲和冲击强度使其特别适合用于抗爆炸和/或抗冲击的板，例如，在对抗来自爆炸冲击波的能量波时抵抗表面层的分层以及维持分层复合板的完整性。SMC还展示出良好的热性能和耐化学性。在本发明的上下文中尤其重要的是，对火的抵抗力是良好的。因此，本发明的板还可提供对抗与爆炸冲击波和某种类型的冲击材料相关联的火的危险的某种程度的防护。

片状形式聚合材料优选地具有从0.5至25mm，更优选地从0.5至15mm，还更优选地从0.5至10mm，且最优选地从0.5至5mm的范围内的厚度。例如，片状形式聚合材料可具有1mm、2mm、3mm或4mm的厚度。

优选地，片状形式聚合材料的第一表面层延伸穿过第一固体开孔泡沫板的整个表面。

根据本发明的方面，使用时片状形式聚合材料的第一表面层被期望地定向为朝向可能的爆炸冲击波或冲击材料的来源。

在本发明的一些方面中，芯可由第一固体开孔泡沫板组成。在本发明的其它方面中，芯可包括多于一个泡沫板。具体地，在本发明的前述实施方案中的一些中，芯包括通过粘合剂或结合剂与第一固体开孔泡沫板结合的第二泡沫板。

在存在的情况下，则第二固体泡沫板可以是与第一固体开孔泡沫板相同的或不同的。因此，第二固体泡沫板可包括开孔泡沫或闭孔泡沫或由开孔泡沫或闭孔泡沫组成。优选地，第二固体泡沫板包括开孔泡沫，且最优选地包括开孔聚合泡沫，例如，如以上所描述的开孔聚合泡沫。

用于结合第一泡沫层和第二泡沫层的粘合剂或结合剂优选地包括一种或多种弹性体或由一种或多种弹性体组成。优选地，粘合剂或结合剂包括选自以下的至少一种弹性体或由选自以下的至少一种弹性体组成：天然橡胶、合成的聚异戊二烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、硅橡胶及卤化硅橡胶。

如果粘合剂或结合剂包括一种或多种弹性体，则弹性体优选地渗透第一固体开孔泡沫板的至少一部分。例如，弹性体可渗透到第一固体开孔泡沫的至少等于泡沫的平均孔径的深度，更优选地渗透到至少等于泡沫的平均孔径的两倍的深度。可选地，弹性体可渗透到第一固体开孔泡沫板的至少0.5mm，更优选地至少1.0mm，且还更优选地至少2.0mm例如2.5mm或3.0mm的深度。

更优选地，如果第二固体泡沫板包括开孔泡沫，则弹性体优选地渗透固体开孔泡沫板中的每个的至少一部分。例如，弹性体可渗透到第一固体开孔泡沫板和/或第二固体开孔泡沫板的至少等于泡沫的平均孔径的深度，更优选地渗透到至少等于泡沫的平均孔径的两倍的深度。可选地，弹性体可渗透到第一固体开孔泡沫板和/或第二固体开孔泡沫板的至少0.5mm，更优选地至少1.0mm，且还更优选地至少2.0mm例如2.5mm或3.0mm的深度。

如果需要，固体泡沫板中的每个的性能可被选择为使分层复合板的抗爆炸性能和抗冲击性能优化。例如，第一固体开孔泡沫板可具有低于第二固体泡沫板的变形（例如，粉碎、破裂或破碎）抵抗力。以这种方式，分层复合板可具有从一个固体泡沫板增加至下一个固体泡沫板的渐进的变形抗力。固体泡沫板之间的变形抗力的差别可能是由于密度的差别。如本领域技术人员将理解的，其它布置当然是可能的。

已发现，这些构造提供了抗爆炸和抗冲击的板，其在爆炸能量波的冲击下非常牢固，高度抵抗芯的分层和破碎，并且提供了针对爆炸冲击波和冲击材料的优越的防护。

在本发明的另外的方面中，芯可包括一个或多个另外的芯层。以这种方式，芯可由多个层或层片形成，其中多个层或层片优选地被结合在一起以形成整体的芯结构。

优选地，多个层或层片是彼此同延的（coextensive）。然而，不排除的是，在本发明的某些实施方案中，芯的多种层或层片可以在一定程度上不同。例如，一个或多个另外的芯层可以仅用于对爆炸冲击特别易损的区域，或者可用于在经历增加的机械应力的板的区域中（例如，在接头处或接头周围）提供结构增强。

在一些实施方案中，芯包括一个或多个另外的固体泡沫板，其可以是与第一固体开孔泡沫板和/或第二固体泡沫板（在存在的情况下）相同的或不同的。因此，一个或多个另外的固体泡沫板可包括开孔泡沫或闭孔泡沫或由开孔泡沫或闭孔泡沫组成。优选地，一个或多个另外的固体泡沫板包括开孔泡沫，且最优选地包括开孔聚合泡沫，例如，如以上所描述的开孔聚合泡沫。

根据本发明的这一方面，固体泡沫板中的每个的性能可被选择为使分层复合板的抗爆炸性能和抗冲击性能优化。例如，第一固体开孔泡沫板可具有低于第二固体泡沫板的变形（例如，粉碎、破裂或破碎）抵抗力。以这种方式，分层复合板可具有从一个固体泡沫板增加至下一个固体泡沫板的渐进的变形抗力。如本领域技术人员将理解的，其它布置当然是可能的。

在一个实施方案中，复合板包括三个固体泡沫板。优选地，两个外部板夹住内部板。优选地，内部板例如通过具有较低的密度而具有比外部板低的变形抗力。优选地，内部固体泡沫板可具有100至140kg·m^-3的密度，并且外部固体泡沫板可具有130至170kg·m^-3的密度。更优选地，内部固体泡沫板具有115至125kg·m^-3的密度，并且外部固体泡沫板可具有145至155kg·m^-3的密度。认为，在巨大的或重复的冲击下，内部板吸收冲击能的至少一部分且因此例如因是脆的而变形，而外部板大体上保持完整。

在另一实施方案中，在夹层样结构中，复合材料可包括多于三个固体泡沫板。优选地，内部固体泡沫板中的一个或多个具有比其相应的外部板低的变形抗力。优选地，内部固体泡沫板中的一个或多个可具有100至140kg·m^-3的密度，并且外部固体泡沫板可具有130至170kg·m^-3的密度。更优选地，内部固体泡沫板中的一个或多个具有115至125kg·m^-3的密度，并且外部固体泡沫板可具有145至155kg·m^-3的密度。在复合材料包括多个层或层片的所有实施方案中，外部层可以是彼此相同的或不同的。

一个或多个另外的固体泡沫板可以彼此直接结合以形成整体的芯结构，或者可以通过一个或多个中间层结合在一起。

如果芯包括一个或多个另外的固体泡沫板（诸如一个或多个另外的固体开孔泡沫板），则板中的任意两个可通过粘合剂或其它结合剂结合在一起。粘合剂或结合剂优选地包括如以上所描述的一种或多种弹性体或由如以上所描述的一种或多种弹性体组成。弹性体可渗透如以上所描述的泡沫板中的一个或多个。

因此，在一个特别优选的实施方案中，芯包括第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板，第二固体开孔泡沫板可以是与第一固体开孔泡沫板相同的或不同的，其中板通过包括一种或多种弹性体的粘合剂或结合剂结合在一起，且其中弹性体渗透如以上所描述的固体开孔泡沫板。

在另一个特别优选的实施方案中，芯包括第一固体开孔泡沫板、第二固体开孔泡沫板和第三固体开孔泡沫板，它们各自可以是相同的或不同的，其中板通过包括一种或多种弹性体的粘合剂或结合剂结合在一起，且其中弹性体渗透如以上所描述的固体开孔泡沫板。

在一些实施方案中，芯还可包括一个或多个增强层。

适合于以上描述的分层复合板的一种类型的增强层包括增强纤维。纤维可包括一种或多种材料。例如，纤维可包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或聚乙烯纤维诸如超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维中的一种或多种。在一个优选的实施方案中，增强物包括玻璃纤维（例如，E-玻璃纤维和/或S-玻璃纤维）或由玻璃纤维（例如，E-玻璃纤维和/或S-玻璃纤维）组成。

优选地，在一个或多个增强层中使用的增强纤维是编织或定向的纤维、毡圈、垫子或网状物的形式，其可以以本领域已知的任何合适的方式形成。

包括编织或定向的纤维、毡圈、垫子或网状物的形式的增强纤维的增强层优选地通过可固化材料或通过粘合剂可渗透。以这种方式，增强层可被用作片状形式的固化的聚合材料的第一表面层和第一固体开孔泡沫板之间的中间层，使得固化的聚合材料优选地渗透增强层和开孔泡沫板的表面，从而在第一表面层和芯之间形成结合，其中增强层嵌入固化的聚合材料中。

在另一个实例中，增强层可被用作芯中的两个相邻的泡沫板之间的中间层，其中增强层嵌入如以上所描述的用于将泡沫板结合在一起的（例如，含有弹性体的）粘合剂或结合剂中。

芯还可包括如以上所描述的一个或多个片状形式聚合材料的层。在优选的实施方案中，片状形式聚合材料可包括固化的聚合材料，其渗透至少一个相邻的固体开孔泡沫板的表面。更优选地，片状形式聚合材料可包括固化的聚合材料，其渗透两个相邻的固体开孔泡沫板的表面，以将板结合到一起。

芯还可包括一种或多种其它类型的抗爆炸和/或抗冲击材料。一系列合适的材料是本领域已知的，其可容易地并入以上描述的分层复合材料中。例如，合适的额外的层可选自玻璃增强塑料（GRP）板、陶瓷板、陶瓷增强塑料板、钢板或类似物。

芯还可包括一个或多个阻燃层。可并入一个或多个阻燃剂层中的材料的实例包括石棉、石膏、珍珠岩、蛭石、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁及硅酸钙。

根据本发明的方面，芯优选地具有从20至500mm，更优选地20至250mm，还更优选地从20至200mm，还更优选地从20至150mm，还更优选地从20至100mm，且最优选地从50至100mm的范围内的厚度。例如，芯可具有至少25mm，至少40mm，或至少50mm的厚度。

在本发明的优选方面中，分层复合板还包括（iii）片状形式聚合材料的第二表面层，其中芯被布置在片状形式聚合材料的第一表面层和第二表面层之间，使得所得到的分层复合板具有夹层构造-芯被夹在片状形式聚合材料的第一表面层和第二表面层之间。

片状形式聚合材料的第一表面层和第二表面层可以是相同的或不同的。优选地，片状形式聚合材料的第二表面层包括如以上所定义的热固性聚合树脂基质，和/或优选地包括如以上所描述的增强物。在优选的实施方案中，片状形式聚合材料的第一表面层和第二表面层由如以上所定义的SMC组成。如果片状形式聚合材料的第二层包括固化的聚合材料，则可固化的材料的一部分优选地渗透开孔泡沫板的表面，在第二表面层和芯之间形成结合。

如果芯由第一固体开孔泡沫板组成，则片状形式聚合材料的第二表面层被结合到与片状形式聚合材料的第一表面层相对的固体开孔泡沫板的表面。

如果芯包括两个或更多个层和/或板，则片状形式聚合材料的第二表面层被结合到与片状形式聚合材料的第一表面层相对的芯的表面。优选地，芯包括与片状形式聚合材料的第二表面层相邻的固体泡沫层。更优选地，芯包括与片状形式聚合材料的第二表面层相邻的固体开孔泡沫板。

可选地，片状形式聚合材料的第二表面层可通过粘合剂或其它结合剂结合到芯。

包括例如编织或定向织物、毡圈、垫子或网状物形式的增强纤维的增强层可任选地布置在片状形式材料的第二表面层和芯之间。

根据本发明的方面，分层复合板优选地具有从21至550mm，更优选地21至275mm，还更优选地从21至220mm，还更优选地从21至165mm，还更优选地从21至110mm，且最优选地从51至110mm的范围内的厚度。例如，分层复合板可具有至少26mm，至少41mm，或至少51mm的厚度。

根据本发明的方面，分层复合板优选地能够抵挡具有至少20psi·ms^-1的冲量的能量波。在本发明的一些实施方案中，分层复合板能够抵挡具有至少50psi·ms^-1，更优选地至少100psi·ms^-1，更优选地至少150psi·ms^-1，还更优选地至少200psi·ms^-1，且最优选地250psi·ms^-1的冲量的能量波。“抵挡”表示分层复合材料保持完整，而没有片状形式聚合材料的表面层的破碎和/分层，并且通过分层复合材料传递的冲量被降低至不超过板之前的能量波的冲量的20%，优选地不超过板之前的能量波的冲量的10%，还更优选地不超过5%，且最优选地不超过2%。

将理解的是，层的其它布置可能在本发明的范围内。例如，分层复合材料可包括一个或多个另外的片状形式聚合材料的层、一个或多个另外的增强层、一个或多个另外的泡沫层和/或一个或多个另外的阻燃层。可以以多种方式组装分层复合板的部件层或板。因此，层可被同时地或连续地结合在一起。如果层被连续地结合在一起，则层被结合在一起的顺序不受限制。

在优选的实例中，分层复合板可通过包括以下步骤的方法形成：在压制机中层压片状形式可固化材料（例如，SMC）和至少第一固体开孔泡沫板，并且对层施加热量和/或压力以使片状形式材料固化，从而与固体开孔泡沫形成结合。优选地，在固化步骤中片状形式可固化材料的材料的至少一部分流入第一固体开孔泡沫板的孔或间隙中。

在一个或多个后续的制造步骤中，所得到的复合材料可任选地被结合到一个或多个额外的芯层和/或片状形式聚合材料的第二表面层。可选地或另外，在固化步骤之前固体开孔泡沫板可被结合到一个或多个额外的芯部件层或板。

在另一个实例中，方法可包括在压制机中层压片状形式的可固化聚合材料、芯（例如，由第一固体开孔泡沫板或多个芯板/层组成）和片状形式的可固化聚合材料的第二层的步骤。以这种方式，可在单一步骤中将片状形式聚合材料的第一表面层和第二表面层结合到芯。

在优选的实施方案中，分层复合板的一个或两个面可具有图案化表面（profiledsurface）。例如，分层复合板的一个或两个面可具有通过模制技术形成的图案化表面。如果使用图案化表面，则优选地在使用分层复合板时是可见的表面上形成。例如，图案可形成于第一表面层上。以这种方式，本发明的分层复合板的美学效应可得到改善，并且板的功能可因美学和安全原因而被掩饰。

在优选的实施方案中，图案化表面可通过如以上所描述的方法形成，其中压制机设置有具有期望图案的反面印模的模具表面。

具体地，方法优选地包括以下步骤：（i）提供具有期望图案的反面印模的模具表面；（ii）在模具表面之上层压片状形式的可固化聚合材料（例如，SMC）；（iii）在片状形式的可固化聚合材料之上提供芯（例如，由第一固体开孔泡沫板或多个芯板/层组成）；及（iv）在芯之上任选地提供片状形式聚合材料（例如，SMC）的第二表面层；及（v）任选地在加热下将层压入模具中。

当将层压入模具中时，将空气从第一固体开孔泡沫板排出，并且泡沫中的一些孔优选地被粉碎，以允许泡沫采取模具的形状且从而将片状形式聚合材料压入模具中。

在模制步骤之前，第一固体开孔泡沫板可任选地被结合到一个或多个额外的芯层/板。可选地，在一个或多个后续的步骤过程中可发生第一固体开孔泡沫板和一个或多个额外的芯层/板和/或片状形式聚合材料的第二表面层之间的结合。在另一种可能性中，一个或多个额外的芯层和/或片状形式聚合材料的第二表面层还可在挤压步骤中结合在一起（例如，在片状形式聚合材料的第二表面层包括可固化材料的情况下）。

任选地，第二模具表面可提供于片状形式聚合材料的第二层之上，使得提供了在两个面上均具有图案化表面的分层复合板。

如果分层复合板具有通过模制形成的图案化表面，则片状形式聚合材料的第一层和/或第二层优选地由片状形式的可固化聚合材料（诸如SMC）形成。优选地，片状形式聚合材料的层相邻于固体开孔泡沫板，诸如固体开孔酚醛树脂泡沫板。

在一些实例中，片状形式聚合材料的外表面可任选地结合到表面效应材料。表面效应材料可被选择为提供具有如下表面的分层复合板：例如，仿造宝石表面、仿造砖块表面、仿造木材表面、木材层压板表面、高热导性材料（“凉爽触感”表面）或反射表面。例如，颗粒材料（诸如沙或金属颗粒）、单板元件（诸如薄木板元件、砖镶面元件、石层板元件）或金属箔/金属粒子可被结合到或部分地嵌入片状形式聚合材料的表面。不同的表面效应可通过选择所使用的表面效应材料的类型而获得。

为了改善根据本发明所使用的分层复合板的硬度，分层复合板可被安装在框架中或者通过框架构件诸如窗挺、栏杆和/或竖框来安装。框架构件可以是木材、金属（例如，铝）或塑料（诸如UPVC）或这些的组合。

在一个实施方案中，本发明的分层复合板可大体上占据框架内的一个或多个全部体积，使得框架构件邻接分层复合板的边缘。在另一实施方案中，基本上框架内的一个或多个全部体积被芯占据，并且片状形式聚合材料的第一表面层和/或第二表面层大体覆盖在框架的整个表面和包含在其中的层的上面。将理解的是，使用框架构件尤其是金属框架构件可损害本发明的分层复合板的爆炸抵抗力。因此，框架构件的使用理想地保持在获得本发明的分层复合板的必要的结构硬度所需的最小限度。

本发明的分层复合板可以以大的表面积或连续的构型形成，且然后切割成所需的大小。可选地，分层复合板可以定制为用于特定应用的所需的尺寸。

在一个实施方案中，本发明的复合材料可以以模块化板的形式提供，其中每个板设置有互相连接装置以允许一系列板互相连接。在优选的实施方案中，互相连接装置是舌状物和凹槽布置。

如果芯包括多于三个层或板，则舌状物和凹槽布置可通过相对于两个或更多个外部层偏移一个或多个中心层或板而获得。偏移可以是直线的或对角线的。如果偏移是直线的，则分层复合板可以以二维阵列连接。如果偏移是对角线的，则分层复合板可以以三维阵列连接。

可选地，或如果芯包括少于三个层，则舌状物和凹槽布置可通过描画芯的各个层的边缘的轮廓而获得。如果舌状物和凹槽布置设置在分层复合板的两个相对边缘上，则板可以以二维阵列连接。如果舌状物和凹槽布置设置在分层复合板的所有边缘上，则板可以以三维阵列连接。

如果利用舌状物和凹槽布置，则舌状物和/或凹槽部分可包括用于维持舌状物和凹槽接头的完整性的装置。例如，舌状物和/或凹槽部分可设置有攫取面（grippingsurface），诸如橡胶化涂层。可选地，在将板粘合之前，舌状物和/或凹槽部分可设置有粘合剂。

在本发明的一些方面中，分层复合板可以与增强织带材料（诸如聚芳族聚酰胺织带或UHMWPE织带材料）结合使用。这样的织带材料是本领域熟知的，并且被用于例如在暴露于来自爆炸冲击波的能量波时防止破碎和/或高速碎片从壁的后表面的释放。

这样的织带材料可提供对爆炸冲击波的效应的进一步衰减。优选地，织带材料被结合到或定位穿过分层复合板的后表面，即，与面对爆炸冲击波或冲击材料的可能来源的表面相对的表面。

根据本发明，复合材料板可被用于形成处于来自爆炸冲击波或高速碎片的损坏或损伤的危险的人或基础设施周围的抗爆炸和/或抗冲击壳层。因此，例如，复合材料板可被用于例如作为覆层来增强现有结构，诸如建筑物或交通工具。在一些实例中，复合材料板可以与现有结构间隔开，或者可被直接地固定到现有结构。

在其它实例中，复合材料板可以以其自身的能力被用作构造材料而无需任何内部的预先存在的结构。在特别优选的实施方案中，复合材料可被安装在框架（例如，钢框架）中以形成壁或建筑物。例如，复合材料可以以模块化形式预制，允许壁和/或建筑物在原位迅速构造。在一个优选的实施方案中，复合材料板可利用本领域已知类型的扩张夹来安装。这些夹可相应于接触复合材料板的爆炸能量波而扩张，以进一步帮助爆炸能量的吸收。

如上所述，在本发明的方面中，特别合适的固体开孔泡沫是固体开孔酚醛树脂泡沫。例如，合适的泡沫可通过以下物质之间的固化反应而产生：

（a）具有至少1的反应度数目（如以下定义的）的液体酚类甲阶酚醛树脂；及

（b）用于甲阶酚醛树脂的强酸硬化剂；任选地在以下物质的存在下：

（c）细碎的惰性且不溶的颗粒固体，如果使用，其以液体甲阶酚醛树脂的按重量计至少5%的量存在，并大体上均匀地分散遍及含有甲阶酚醛树脂和硬化剂的混合物；

因施加热量而导致的含有甲阶酚醛树脂和硬化剂的混合物的温度不超过85℃，并且酸性硬化剂的所述温度和浓度是使得在混合物凝固之前作为固化反应的副产物而产生的化合物在混合物中蒸发，使得产生泡沫状的酚醛树脂。

酚类甲阶酚醛树脂表示通常在碱性催化剂诸如氢氧化钠的存在下通过使至少一种酚类化合物与至少一种醛缩合而制备的酸性可固化的预聚物组合物在合适的溶剂中的溶液。

可利用的酚类的实例是苯酚本身及其取代的（通常是烷基取代的）衍生物，条件是，酚的苯环上的酚羟基的邻位和对位上的三个位置是未取代的。还可使用这样的酚的混合物。如果需要改进甲阶酚醛树脂的流动特征，还可利用这样的酚中的一种或多于一种与其中邻位或对位中的一个被取代的取代的酚的混合物。然而，在这种情况下固化的酚醛树脂泡沫的交联程度将降低。因经济原因，苯酚自身作为酚类组分通常是优选的。

虽然未排除更高分子量的醛的使用，但是醛通常将是甲醛。

甲阶酚醛树脂的酚/醛缩合产物组分通过使酚与每摩尔酚至少1摩尔的甲醛反应而适当地形成，甲醛通常被提供为水溶液，例如，被提供为福尔马林。优选地使用至少1.25比1的甲醛与酚的摩尔比，但是优选地避免2.5比1以上的比。最优选的范围是1.4至2.0比1。

混合物还可含有具有两个活性氢原子的化合物（二羟基化合物），在固化步骤过程中该化合物将与甲阶酚醛树脂的酚/醛反应产物发生反应以降低交联密度。优选的二羟基化合物是二醇，尤其是亚烷基二醇或如下的二醇，其中羟基之间的原子的链不仅含有亚甲基和/或烷基取代的亚甲基，而且含有一个或多个杂原子（尤其是氧原子）。合适的二醇包括乙二醇、丙二醇、丙烷-1,3-二醇、丁烷-1,4-二醇和新戊二醇。特别优选的二醇是聚二醇，尤其是二（亚烷基醚）二醇，例如二乙二醇，且尤其是二丙二醇。

优选地，二羟基化合物以基于酚/醛缩合产物的重量的按重量计从0至35%的量，更优选地按重量计0至25%的量存在。更优选地，当使用时，二羟基化合物以基于酚/醛缩合产物的重量的按重量计从5%至15%的量存在。当这样的含有二羟基化合物的甲阶酚醛树脂被用于该过程中时，可获得具有特别良好的物理性能（尤其是强度）组合的产物。

适当地，二羟基化合物被加到形成的甲阶酚醛树脂中并且优选地在羟基之间具有2至6个原子。

甲阶酚醛树脂可包括酚/醛反应产物在水中或在任何其它合适的溶剂中或在溶剂混合物（其可以包括或不包括水）中的溶液。

如果水被用作唯一的溶剂，则优选地以甲阶酚醛树脂的按重量计从1520%至35%的量，优选地20%至30%的量存在。当然，如果与共溶剂（例如，醇或所使用的以上提到的二羟基化合物中的一种）结合使用，则含水量可以是大大减少的。

如以上所表明的，液体甲阶酚醛树脂（即，任选地含有二羟基化合物的酚/醛产物的溶液）必须具有至少1的反应度数目。反应度数目是10/x，其中x是在60℃下利用66%至67%对甲苯磺酸水溶液的甲阶酚醛树脂的按重量计10%使甲阶酚醛树脂硬化所需的以分钟计的时间。试验涉及在试管中将约5mL的甲阶酚醛树脂与所陈述量的对甲苯磺酸溶液混合，在加热至60℃的水浴中浸没试管并测量混合物触摸变硬所需的时间。甲阶酚醛树脂应具有用于所生产的有用的泡沫状产品的至少1的反应度数目，并且优选地甲阶酚醛树脂具有至少5，最优选地至少10的反应度数目。

如果需要，适当地通过加入弱有机酸诸如乳酸将甲阶酚醛树脂的pH（其通常是碱性的）优选地调节至约7，以用于该过程。

强酸性硬化剂的实例是无机酸诸如盐酸、硫酸和磷酸，及强有机酸诸如芳族磺酸（例如，甲苯磺酸）及三氯乙酸。弱酸诸如乙酸和丙酸通常是不合适的。用于本发明的过程的优选的硬化剂是芳族磺酸，尤其是甲苯磺酸。酸可被用作在合适的溶剂诸如水中的溶液。

当甲阶酚醛树脂、硬化剂和固体的混合物被倾入例如模具中时以及在冷凝模塑应用中，可被加入甲阶酚醛树脂和硬化剂中的惰性固体的量通过在固体不存在下的甲阶酚醛树脂和硬化剂的混合物的粘度来确定。对于这些应用，优选地是硬化剂以例如溶液的形式提供使得当以所需的量与甲阶酚醛树脂混合时得到在混合物被使用的温度下具有不超过约50泊的表观粘度的液体，并且优选的范围是5至20泊。在5泊以下，存在的溶剂的量在固化反应过程中趋于存在困难。

固化反应是放热的，且因此自身将引起含有甲阶酚醛树脂和酸性硬化剂的混合物的温度升高。混合物的温度还可通过施加热量而升高，但是所述混合物之后可升高到的温度（也就是，排除任何温升的效果）优选地不超过85℃。如果在加入硬化剂之前混合物的温度超过85℃，则因初始固化，其后通常难以或不可能使硬化剂适当地分散遍及混合物。另一方面，如果不可能，则加入硬化剂后难以将混合物在85℃以上均匀地加热。

将温度增加至85℃趋于导致泡沫的纹理的粗糙度和不均匀性，这可在中等温度下通过降低硬化剂的浓度至少在某种程度上得到弥补。然而，在高出75℃许多的温度下，甚至引起组合物凝固的最小量的所需的硬化剂通常也是太多的以致不能避免这些缺点。因此，优选地避免75℃以上的温度并且对于大多数应用的优选的温度是从环境温度至约75℃。优选的温度范围在某种程度上通常取决于所使用的颗粒固体的性质。对于大多数固体，优选的温度范围是从25至65℃，但是对于一些固体（尤其是木粉和谷物粉），优选的温度范围是从25至75℃。最优选的温度范围是30至50℃。如果希望，可以使用低于环境以下的温度，例如，下至10℃，但是通常不能由此获得优势。通常，在高至75℃的温度下，温度的升高导致泡沫的密度降低并且反之亦然。

存在的硬化剂的量还影响产物的性质以及硬化的速率。因此，增加硬化剂的量不仅具有减少使组合物硬化所需的时间的效果，而且根据甲阶酚醛树脂的温度和性质，在一定水平之上还趋于产生较不均匀的孔结构。由于硬化速率的增加，还趋于增加泡沫的密度。事实上，如果使用太高浓度的硬化剂，则硬化的速率可能如此迅速以致根本不发生泡沫形成，并且由于在树脂的硬化壳内部的气体的逐渐积累，在一些条件下反应可能变成爆炸性的。硬化剂的合适量将主要取决于在放热的固化反应开始之前甲阶酚醛树脂和硬化剂的混合物的温度以及甲阶酚醛树脂的反应度数目，并且将与选择的温度和反应度数目相反地变化。硬化剂浓度的优选范围是在甲阶酚醛树脂中每100重量份的酚/醛反应产物2至20重量份的对甲苯磺酸的当量，假定甲阶酚醛树脂具有大体上中性反应，即约7的pH。关于对甲苯磺酸的当量，我们表示给出与所陈述的量的对甲苯磺酸大体上相同的固化时间所需的硬化剂的量。对于任何给定温度以及甲阶酚醛树脂和细碎固体的组合的最合适的量是通过简单的实验可容易确定的。如果优选的温度范围是25至75℃并且甲阶酚醛树脂具有至少10的反应度数目，则最好的结果通常由使用相当于每100重量份的酚/醛反应产物3至10份的对甲苯磺酸的量的硬化剂而获得。为了与低于25℃的温度或具有低于10的反应度数目的甲阶酚醛树脂一起使用，可能需要使用更多的硬化剂。

通过适当地控制温度和硬化剂浓度，向甲阶酚醛树脂中加入硬化剂和组合物变硬之间的时间推移（在本文中被称为固化时间）可从几秒钟随意变化至多达一小时或甚至更长，而大体上不影响产品的密度和孔结构。

控制所需的硬化剂的量的另一个因素可能是惰性固体（在存在的情况下）的性质。极少是恰好中性的，并且如果固体具有碱性反应，即使仅仅是非常少量的，还可能由于填料使其中和的趋势而需要更多的硬化剂。因此，应理解，以上给出的硬化剂浓度的优选的值不考虑固体的任何这样的效应。由于固体的性质而需要的任何调节将取决于所使用的固体的量并且可通过简单的实验来确定。

甲阶酚醛树脂和酸性硬化剂的放热的固化反应导致副产物（尤其是醛和水）的形成，该副产物至少部分地是挥发的。

固化反应在细碎的惰性的且不溶的颗粒固体的存在下进行，该颗粒固体大体上均匀地分散遍及甲阶酚醛树脂和硬化剂的混合物中。对于惰性固体，我们表示以其被使用的量，其不妨碍固化反应。

认为，细碎的颗粒固体提供了通过甲阶酚醛树脂中存在的和/或通过固化作用产生的小分子（主要是甲醛和/或水）的挥发而形成的气泡的核心，并提供了促进气泡形成的位点，从而帮助孔隙大小的均匀性。细碎固体的存在还可促进单个气泡的稳定并降低气泡附聚的趋势且最终在固化之前引起气泡破裂的可能性。为了达到期望的效果，固体应以基于甲阶酚醛树脂的重量的按重量计不少于5%的量存在。

在反应混合物中不溶的任何细碎的颗粒固体是合适的，条件是该细碎的颗粒固体是惰性的。以上提供了合适的颗粒固体的实例。

具有超出略微的碱性反应的固体（例如，碱金属的硅酸盐和碳酸盐）因其与酸性硬化剂发生反应的趋势而被优选地避免。然而，在一些情况下由于受更强的碱性材料诸如菱镁矿污染，具有非常温和的碱性反应的固体诸如滑石是可接受的。

一些材料（尤其是纤维材料诸如木粉）可能是吸收性的，且因此需要使用比非纤维材料通常更大的量的这些材料以得到有价值的泡沫产品。

固体优选地具有在0.5至800微米的范围内的粒度。如果粒度太大，则泡沫的孔结构趋于变为不期望地粗糙的。另一方面，非常小的粒度时，获得的泡沫趋于相当密集。优选的范围是1至100微米，最优选地是2至40微米。孔结构的均匀性似乎受粒度的均匀性促进。如果希望，可以使用固体的混合物。

如果希望，可包括固体诸如细碎的金属粉末，其有助于在该过程期间产生的气体或蒸汽的体积。然而，如果单独使用，应理解，气体后通过分解或化学反应而留下的残余物满足本发明的过程所需的惰性的且不溶的细碎颗粒固体的需求。

优选地，细碎固体具有与甲阶酚醛树脂的密度没有很大不同的密度，以在混合后降低细碎固体趋于向混合物的底部积累的可能性。

一类优选的固体是水凝水泥，例如石膏和灰泥，而不是波特兰水泥（因其碱性）。这些固体将趋于与存在于反应混合物中的水发生反应以在固化的树脂产物中产生硬化的骨架结构。此外，与水的反应还是放热的，并且帮助泡沫形成和固化反应。利用这些材料获得的泡沫状产品具有特别有价值的物理性能。此外，即使长时间段暴露于火焰时，其趋于碳化至仍然是强韧的且能够支撑负载的砖样稠度（consistency）。产品还具有极好的热绝缘性能和能量吸收性能。惰性颗粒固体的优选的量是每100重量份的甲阶酚醛树脂从20至200重量份。

因其使用产生具有与利用水凝水泥获得的那些性能类似的性能的产品而是优选的另一类固体包括滑石和飞灰。这些固体的优选的量也是每100重量份的甲阶酚醛树脂20至200重量份。

对于以上类别的固体，最优选的范围是每100份的甲阶酚醛树脂50至150份。

通常，可应用的固体的最大量仅由将其并入混合物中以及处理该混合物的物理问题约束。通常，期望混合物甚至在相当高的固体浓度下是可倾倒的，当混合物类似面团或糊并且不能被倾倒时，可获得具有有价值性能的泡沫状产品。

其它添加剂可包括在泡沫形成混合物中。这些可包括：（i）表面活性剂，诸如阴离子材料，例如长链烷基苯磺酸的钠盐，非离子材料诸如基于聚(环氧乙烷)或其共聚物的那些，及阳离子材料诸如长链季铵化合物或基于聚丙烯酰胺的那些；（ii）粘度改性剂诸如烷基纤维素，尤其是甲基纤维素；及（iii）着色剂，诸如染料或颜料。还可包括用于酚醛树脂的增塑剂，条件是不由此抑制固化反应和泡沫形成反应，并且可包括除以上提及的二羟基化合物以外的多官能化合物，其参与在固化中发生的交联反应；例如二胺或聚胺、二异氰酸酯或聚异氰酸酯、二羧酸或聚羧酸、以及氨基醇。还可包括可聚合的不饱和化合物，可能地与固化反应过程中活化的自由基聚合引发剂一起，例如丙烯酸单体、所谓的氨基甲酸酯丙烯酸酯、苯乙烯、马来酸及其衍生物、及其混合物。如果希望，泡沫形成组合物还可含有脱水剂。

可包括其它树脂例如作为预聚物（其在泡沫形成和固化反应过程中固化）或者作为粉末、乳液或分散体。实例是聚缩醛诸如聚乙烯醇缩醛、乙烯基聚合物、烯烃聚合物、聚酯、丙烯酸聚合物和苯乙烯聚合物、聚氨基甲酸酯及其预聚物、及聚酯预聚物、以及三聚氰胺树脂、苯酚酚醛清漆，等。还可包括常规的发泡剂以增强泡沫形成反应，例如低沸点有机化合物或分解或反应以产生气体的化合物。

SMC可通过将树脂糊例如聚酯树脂糊（在适当时含有添加剂）的层施加到底部膜载体上来制备。然后将作为增强物的玻璃纤维施加到膜载体上的树脂糊的上表面。应用树脂糊的另一层以在基质的层之间夹入纤维。顶部膜被应用于基质的上层。然后，利用一系列滚子挤压所得到的分层组合物以在膜载体之间形成SMC的片。材料在滚子上滚动并在例如23至27℃的规定的温度下保持至少3天。所得到的SMC可利用热量来压模。使用前SMC的贮存期通常是几星期。

现将仅通过实施例的方式参照附图来描述本发明的优选的特征，在附图中：

图1至图5显示了本发明的分层复合板的各个实施方案的示意性横截面图（未按比例绘制）。

图6A以横截面分解图示意性地显示了本发明的具有图案化表面的分层复合板的模制（未按比例绘制）。

图6B以横截面图示意性地显示了本发明的具有图案化表面的分层复合板的模制（未按比例绘制）。

图6C以横截面图示意性地显示了本发明的具有图案化表面的模制的分层复合板（未按比例绘制）。

图7A以横截面图示意性地显示了未受冲击之前的本发明的分层复合板（未按比例绘制）。

图7B以横截面图示意性地显示了冲击对本发明的分层复合板的影响（未按比例绘制）。

在图1中，显示了具有结合到第一固体开孔泡沫板（12）的片状形式聚合材料（10）的第一表面层的分层复合板，其中固化的聚合材料（14）渗透第一固体开孔泡沫板（12）的表面。

在图2中，片状形式聚合材料（16）的第二表面层也结合到第一固体开孔泡沫板。而且，固化的聚合材料（18）渗透第一固体开孔泡沫板（12）的表面。

在图3中，芯包括分别结合到片状形式聚合材料（10、16）的第一表面层和第二表面层的第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板（12、20）。固化的聚合材料（14、18）渗透第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板（12、20）中的每一个的表面，并且弹性粘合剂（22）将第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板结合在一起。如所示，弹性粘合剂渗透第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板中的每一个的一部分。

在图4中，第三固体开孔泡沫板（26）设置在第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板（12、20）之间。弹性粘合剂（22、24）将第一固体开孔泡沫板、第二固体开孔泡沫板和第三固体开孔泡沫板结合在一起，并渗透泡沫板中的每一个的一部分。如所示，第三固体开孔泡沫板包括嵌入固体开孔泡沫基质中的石头、陶瓷、玻璃或其它聚集材料的碎片（28）。

在图5中，增强板（30）诸如玻璃增强塑料材料设置在第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板（12、20）之间。

如图6A至图6C所示，本发明的分层复合板的图案化表面可通过模制过程来形成。

因此，片状形式聚合材料（10）（优选SMC）的层被应用到模具（32）的上表面。片状形式聚合材料（10）优选地被确定尺寸以延伸穿过模具表面的整体。在片状形式聚合材料（10）上应用固体开孔泡沫板（12）。所使用的泡沫有利地是：

·结构的，并具有承载性能；

·脆的，并可在压力下形成；

·无弹性的，使得其大体上保持其挤压形式；且

·开孔的，使得气体可在挤压过程中从泡沫基质中逸出，并且使得片状形式聚合材料中的可固化材料可迁移到泡沫的开孔中以在片状形式聚合材料和泡沫之间形成牢固的结合。

利用压板（34）对如图6B中所示的部件施加向下压力。优选地，还加热层。泡沫层（12）被压向下部模具表面（32），使泡沫破碎并将泡沫（12）的下表面模制成模具表面（32）的形状。还在模具表面（32）和泡沫层（12）之间挤压片状形式聚合材料（10）。优选地，加热片状形式聚合材料以使聚合材料固化。

在片状形式聚合材料（10）和泡沫层（12）之间俘获的空气和其它气体穿过泡沫的开孔结构。部件被保持在模具中，并施加压力和热量，持续充分时间（例如SMC的固化时间），用于在层之间形成结合。然后，如图6C中所示，将所得到的产品从模具中除去，并且可后续地结合到如以上所描述的第一绝缘层。

在图7A和图7B中，显示了具有夹入较低密度的第二固体开孔泡沫板（20）的两个第一固体开孔泡沫板（12）的分层复合板。在图7A中显示了接近复合板的能量波（36），并且在图7B中显示了冲击复合板的能量波（36）。如图7B中所示，冲击挤压较低密度的第二固体开孔泡沫板。第一固体开孔泡沫板保持完整。

实施例

实施例1

抗爆炸板由芯构造，所述芯由单一固体开孔酚醛树脂泡沫板（82mm厚度）、SMC的第一表面层（1.5mm）和SMC的第二表面层（1.5mm）组成。定向玻璃纤维织物的层（1mm）设置在酚醛树脂泡沫板与SMC的第一表面层之间。抗爆炸板的构成层被组装并加热和挤压以使SMC固化，使得来自SMC的第一表面层的可固化材料渗透定向玻璃纤维织物以及酚醛树脂泡沫的表面，并且来自SMC的第二表面层的可固化材料渗透酚醛树脂泡沫板的相对表面。所得到的板具有85mm的厚度。Kevlar^TM织带（聚芳族聚酰胺织带）的层被固定到SMC的第二表面层。

在钢框架中利用扩张夹将测得的高度为2.0m且宽度为0.80m的四个这样的板彼此相邻地组装，以形成大约高度为2.4m且宽度为4.0m的壁。

在离壁70m的距离处引爆爆炸物炸药（1800kg的硝酸铵-燃料油），以产生具有150psi·ms^-1的冲量的冲击波。

定位在壁后面的压力监测器在爆炸过程中记录的因爆炸冲击波引起的压力无变化。另外，未观察到对板的损坏。

实施例2

抗爆炸板由芯构造，所述芯包括第一固体开孔酚醛树脂泡沫板（40mm厚度），其被结合到玻璃纤维增强塑料的增强层（13mm），该玻璃纤维增强塑料的增强层自身被结合到第二固体开孔酚醛树脂泡沫板（40mm厚度）。因此，芯包括结合在两个酚醛树脂泡沫板之间的玻璃纤维增强塑料材料。SMC的第一表面层（1.5mm）和SMC的第二表面层（1.5mm）分别被结合到第一固体开孔泡沫板和第二固体开孔泡沫板。定向玻璃纤维织物的层（1mm）设置在第一固体开孔酚醛树脂泡沫板与SMC的第一表面层之间。抗爆炸板的构成层被组装、加热并挤压以使SMC固化，使得来自SMC的第一表面层的可固化材料渗透定向玻璃纤维织物以及第一固体开孔酚醛树脂泡沫板的表面，并且来自SMC的第二表面层的可固化材料渗透酚醛树脂泡沫板的相对表面。所得到的板具有85mm的厚度。Kevlar^TM织带（聚芳族聚酰胺织带）的层被固定到SMC的第二表面层。

如上，在钢框架中利用扩张夹将测得的高度为2.0m且宽度为0.80m的四个这样的板彼此相邻地组装，以形成大约高度为2.4m且宽度为4.0m的壁。

在离壁70m的距离处引爆爆炸物炸药（1800kg的硝酸铵-燃料油），以产生具有150psi·ms^-1的冲量的冲击波。

定位在壁后面的压力监测器在爆炸过程中记录的因爆炸冲击波引起的压力无变化。另外，未观察到对板的损坏。

对比实施例3

测得的大约高度为2.4m、宽度为4.0m且深度为0.20m的壁由高度为15cm、长度为30cm且深度为20cm的近似尺寸的混凝土砖和标准建筑用灰泥构成。

在离壁70m的距离处引爆爆炸物炸药（1800kg的硝酸铵-燃料油），以产生具有150psi·ms^-1的冲量的冲击波。壁完全被毁坏，没有灰泥接缝保持完整并且大部分混凝土砖破碎。

Claims (61)

1.分层复合板作为抗爆炸防护物的用途，其中所述分层复合板包括芯，所述芯包括第一固体开孔泡沫板和第二固体泡沫板或由所述第一固体开孔泡沫板和所述第二固体泡沫板组成，其中所述第一固体开孔泡沫板和所述第二固体泡沫板通过粘合剂或其它结合剂结合在一起以形成整体分层结构，以及其中所述第一固体开孔泡沫板和所述第二固体泡沫板中的至少一个具有低于其它固体泡沫板的变形抗力的变形抗力，其中所述第二固体泡沫板为固体开孔泡沫板，且所述第一固体开孔泡沫板和所述第二固体泡沫板两者由酚醛树脂泡沫构造，其中所述分层复合板还包括片状形式聚合材料的第一表面层，且其中所述片状形式聚合材料被结合到所述芯的表面，且其中所述片状形式聚合材料为包括增强纤维的热固性聚合树脂。

2.根据权利要求1所述的用途，其中所述芯还包括至少第三固体泡沫板。

3.根据权利要求2所述的用途，其中所述第三固体泡沫板与所述第一固体开孔泡沫板和所述第二固体泡沫板形成夹层，并且所述夹层的内部板具有低于其它两个固体泡沫板的变形抗力。

4.根据权利要求1所述的用途，其中片状形式聚合材料的所述第一表面层包括固化的聚合材料。

5.根据权利要求4所述的用途，其中所述固化的聚合材料渗透所述第一固体开孔泡沫板的表面以在所述第一表面层和所述芯之间形成结合。

6.根据前述权利要求中任一项所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板是非弹性可变形的。

7.根据权利要求6所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板是脆的。

8.根据权利要求6所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板是逐渐地可变形的。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板包括细碎的颗粒增强材料。

10.根据权利要求9所述的用途，其中所述材料是金属颗粒。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板还包括嵌入开孔泡沫基质中的石头、陶瓷、玻璃或其它聚集材料的碎片。

12.根据权利要求11所述的用途，其中除去可嵌入所述开孔泡沫基质中的任何聚集碎片，所述第一固体开孔泡沫板具有100至500kg·m^-3的范围内的密度。

13.根据权利要求12所述的用途，其中除去可嵌入所述开孔泡沫基质中的任何聚集碎片，所述第一固体开孔泡沫板具有120至400kg·m^-3的范围内的密度。

14.根据权利要求12所述的用途，其中除去可嵌入所述开孔泡沫基质中的任何聚集碎片，所述第一固体开孔泡沫板具有120至250kg·m^-3的范围内的密度。

15.根据权利要求3所述的用途，其中内部固体泡沫板具有100至140kg·m^-3的密度，并且外部固体泡沫板具有130至170kg·m^-3的密度。

16.根据权利要求15所述的用途，其中所述内部固体泡沫板具有115至125kg·m^-3的密度，并且所述外部固体泡沫板具有145至155kg·m^-3的密度。

17.根据权利要求1至5和15至16中任一项所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板包括具有在0.5mm至5mm的范围内的平均孔径的泡沫。

18.根据权利要求17所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板包括具有在0.5mm至3mm的范围内的平均孔径的泡沫。

19.根据权利要求17所述的用途，其中所述第一固体开孔泡沫板包括具有1mm至2mm的平均孔径的泡沫。

20.根据权利要求3所述的用途，其中所述第三固体泡沫板包括固体开孔聚合泡沫。

21.根据权利要求20所述的用途，其中所述固体开孔聚合泡沫选自酚醛树脂泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚醋酸乙烯酯泡沫、聚酯泡沫、聚醚泡沫及泡沫橡胶。

22.根据权利要求1所述的用途，其中用于结合所述第一固体开孔泡沫板和所述第二固体泡沫板的所述粘合剂或其它结合剂包括一种或多种弹性体或由一种或多种弹性体组成。

23.根据权利要求22所述的用途，其中所述粘合剂或其它结合剂包括选自以下的至少一种弹性体或由选自以下的至少一种弹性体组成：天然橡胶、合成的聚异戊二烯、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、硅橡胶及卤化硅橡胶。

24.根据权利要求22所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少等于所述泡沫的平均孔径的深度。

25.根据权利要求24所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少等于所述泡沫的平均孔径的两倍的深度。

26.根据权利要求22所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少0.5mm的深度。

27.根据权利要求26所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少1.0mm的深度。

28.根据权利要求26所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少2.0mm的深度。

29.根据权利要求26所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第一固体开孔泡沫板的2.5mm或3.0mm的深度。

30.根据权利要求22至29中任一项所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第二固体泡沫板的至少等于所述泡沫的平均孔径的深度。

31.根据权利要求30所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第二固体泡沫板的至少等于所述泡沫的平均孔径的两倍的深度。

32.根据权利要求22至29中任一项所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第二固体泡沫板的至少0.5mm的深度。

33.根据权利要求32所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第二固体泡沫板的至少1.0mm的深度。

34.根据权利要求32所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第二固体泡沫板的至少2.0mm的深度。

35.根据权利要求32所述的用途，其中所述弹性体渗透到所述第二固体泡沫板的2.5mm或3.0mm的深度。

36.根据权利要求1所述的用途，其中所述热固性聚合树脂选自：聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂或聚酰亚胺树脂。

37.根据权利要求1所述的用途，其中所述增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和/或聚乙烯纤维中的一种或多种。

38.根据权利要求37所述的用途，其中所述聚乙烯纤维是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。

39.根据权利要求37所述的用途，其中所述片状形式聚合材料包括片状模塑料(SMC)。

40.根据权利要求1所述的用途，其中所述片状形式聚合材料具有从0.5至25mm的范围内的厚度。

41.根据权利要求40所述的用途，其中所述片状形式聚合材料具有从0.5至15mm的范围内的厚度。

42.根据权利要求40所述的用途，其中所述片状形式聚合材料具有从0.5至10mm的范围内的厚度。

43.根据权利要求40所述的用途，其中所述片状形式聚合材料具有从0.5至5mm的范围内的厚度。

44.根据权利要求36至43中任一项所述的用途，其中所述片状形式聚合材料的一部分渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少等于所述泡沫的平均孔径的深度。

45.根据权利要求44所述的用途，其中所述片状形式聚合材料的一部分渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少等于所述泡沫的平均孔径的两倍的深度。

46.根据权利要求36至43中任一项所述的用途，其中所述片状形式聚合材料的一部分渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少0.5mm的深度。

47.根据权利要求46所述的用途，其中所述片状形式聚合材料的一部分渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少1.0mm的深度。

48.根据权利要求46所述的用途，其中所述片状形式聚合材料的一部分渗透到所述第一固体开孔泡沫板的至少2.0mm的深度。

49.根据权利要求46所述的用途，其中所述片状形式聚合材料的一部分渗透到所述第一固体开孔泡沫板的2.5mm或3.0mm的深度。

50.根据权利要求1所述的用途，其中所述芯包括一个或多个另外的芯层。

51.根据权利要求50所述的用途，其中所述芯层是彼此同延的。

52.根据权利要求50所述的用途，其中所述芯包括一个或多个另外的固体泡沫板。

53.根据权利要求52所述的用途，其中所述一个或多个另外的固体泡沫板包括固体开孔聚合泡沫。

54.根据权利要求53所述的用途，其中所述固体开孔聚合泡沫选自酚醛树脂泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚氨基甲酸酯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫、聚醋酸乙烯酯泡沫、聚酯泡沫、聚醚泡沫及泡沫橡胶。

55.根据权利要求50所述的用途，其中所述芯包括一个或多个增强层。

56.根据权利要求50所述的用途，其中所述芯包括一个或多个另外的片状形式聚合材料的层。

57.根据权利要求1至5、15至16、20至29、36至43和50至56中任一项所述的用途，其中所述分层复合板还包括(iii)片状形式聚合材料的第二表面层，且其中所述芯被布置在片状形式聚合材料的所述第一表面层和所述第二表面层之间。

58.根据权利要求1至5、15至16、20至29、36至43和50至56中任一项所述的用途，其中所述分层复合板具有图案化表面。

59.根据权利要求1至5、15至16、20至29、36至43和50至56中任一项所述的用途，其中片状形式聚合材料的所述第一表面层被结合到表面效应材料。

60.根据权利要求1至5、15至16、20至29、36至43和50至56中任一项所述的用途，其中所述芯具有从20至500mm的范围内的厚度。

61.根据权利要求1至5、15至16、20至29、36至43和50至56中任一项所述的用途，其中所述分层复合板具有从21至550mm的范围内的厚度。