CN111976251A - 一种复合蜂窝夹层smc板及其制备方法与应用 - Google Patents

一种复合蜂窝夹层smc板及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合蜂窝夹层SMC板及其制备方法与应用，所述复合蜂窝夹层SMC板包括依次设置的第一面层、蜂窝层以及第二面层；所述蜂窝层内填充有改性聚氨酯，所述改性聚氨酯包括：橡胶颗粒、阻燃无机功能材料、短切纤维以及聚氨酯。所述复合蜂窝夹层SMC板通过在蜂窝层内填充改性聚氨酯，不仅可以提高弯曲模量，还能提高吸声效果，从而大幅度降低空鼓感；改性聚氨酯的添加还可进一步降低材料的热导率；而且橡胶颗粒、短纤维以及阻燃无机功能材料改性后的聚氨酯填充蜂窝，有效提高了复合蜂窝夹层SMC板的吸声隔声效果和防火效果。

Description

一种复合蜂窝夹层SMC板及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于集成卫浴技术领域，涉及一种SMC板及其制备方法与应用，尤其涉及一种复合蜂窝夹层SMC板及其制备方法与应用。
背景技术
SMC板是由各类树脂浸渍纤维的片状模塑料经模压或真空袋等成型工艺制成的制品，具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性与耐化学腐蚀性。SMC板应用于卫浴领域时，其具有坚固耐磨、保温、肤感好、绝缘、抗老化、抗高温、防滑不漏水、不吸水、易清洁以及使用寿命长等特点，而且多种规格能够满足不同房型的设计需求。
CN 106147178A公开了一种卫浴用SMC材料，原料为：不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、对苯醌、工艺助剂、碳酸钙、硬脂酸锌、氧化镁、短切玻璃纤维与固化剂；其制备方法为：将不饱和聚酯树脂、饱和聚酯树脂、对苯醌、工艺助剂、碳酸钙、硬脂酸锌在搅拌设备中均匀混合得到树脂糊；将树脂糊与氧化镁、固化剂混合后涂覆在塑料薄膜的一面；将短切玻璃纤维均匀地铺洒在一片塑料薄膜的树脂糊中，并将另一片塑料薄膜涂覆有树脂糊的一面覆盖在上方，短切玻璃纤维浸渍在两层塑料薄膜之间的树脂糊中；放入烤箱进行熟化制成片材。
所述上述卫浴用SMC材料具有高光泽表面、耐水性好、耐污染、色泽均一鲜亮与性能稳定等特点；但其直接将树脂糊设置于两层塑料薄膜之间，所得卫浴用SMC材料的厚度较厚，重量较大；且并不具有优良的吸声效果与阻燃效果。
CN 210217020U公开了一种具有陶瓷涂层的压膜板，具有陶瓷涂层的SMC压膜板包括用于支撑在底面上的支撑部分和一体成型在支撑部分上的面板部分，支撑部分和面板部分分别由SMC材料形成的基板和布置在基板的外侧的陶瓷涂层，基板包括复合有短切纤维粗砂和玻璃纤维毡的本体层以及压合在本体层两侧的薄膜层，所述陶瓷涂层布置在所述薄膜层背离本体层的一侧。该压膜板通过陶瓷涂层的设置提高SMC材料的耐高温和耐腐蚀性能，可以避免出现腐蚀和破损现象，但同样增加了SMC材料的重量，且并未对其隔声性能进行改良。
按照隔声特性曲线的质量定律，为提高壁板和底板的隔声效果，需要提高底盘和壁板的厚度，但厚度的增加会导致整体卫浴重量增加，造价进一步上升，且增加安装难度。为降低整体卫浴重量，专利CN 203961338U提出了一种包括轻质蜂窝复合材料制备的集成卫浴底盘，用铝蜂窝作为芯材，改善了底盘的刚度，降低了底盘的重量，但该方案主要探讨了一种新型的集成卫浴底盘的研究局限于新型结构的设计，且未涉及对底盘隔声性能的改善。目前集成卫浴研究中，大多研究也集中在对集成卫浴新型结构的设计，未从材料角度改善集成卫浴底板和壁板的隔声效果。
为降低SMC板的脚踩时的空鼓感和提高其隔音效果，使其具有良好的阻燃型，同时减少部件整体重量，提高SMC板的机械强度，本发明提出了一种复合蜂窝夹层SMC板及其制备方法与应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合蜂窝夹层SMC板及其制备方法与应用，所述复合蜂窝夹层SMC板质量轻，在保证阻燃效果的前提下，不仅降低了脚踩时的空鼓感，且能显著提高了隔音效果。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种复合蜂窝夹层SMC板，所述复合蜂窝夹层SMC板包括依次设置的第一面层、蜂窝层以及第二面层。
所述蜂窝层内填充有改性聚氨酯，所述改性聚氨酯的原料包括橡胶颗粒、阻燃无机功能材料、短切纤维以及聚氨酯预聚体。
所述蜂窝层具有质量轻与强度高的特点，相同厚度的蜂窝材料的垂直压缩强度与相同厚度的板材相当，但蜂窝层的质量却远低于相同厚度的板材。因此，使用蜂窝层作为芯层的复合蜂窝夹层SMC板在实际应用过程中能够更方便的进行吊装，且减少了材料用量。
填充在蜂窝层内的改性聚氨酯发泡后形成泡孔，声音在泡孔内部和泡孔之间会发生多次折射和反射。同时，泡孔壁上存在的橡胶颗粒可以通过分子链段的震动将声音振动转化为热能，提高了吸声效果。
优选地，以质量百分比计，所述改性聚氨酯的制备原料包括：3-12％的橡胶颗粒，1-5％的阻燃无机功能材料，5-25％的短切纤维，余量为聚氨酯预聚体。
所述改性聚氨酯的制备原料中，橡胶颗粒、阻燃无机功能材料以及短切纤维的质量分数之和为10-30％。
所述改性聚氨酯的制备原料中，橡胶微粒的质量百分数为3-12％，例如可以是3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％或12％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。橡胶颗粒的添加能够提高改性聚氨酯的隔声性能，但橡胶微粒的重量较大，易将成型的聚氨酯泡孔的孔壁拉破，影响泡孔的稳定性。
所述短纤维的添加能够在泡孔之间形成立柱，有效提高改性聚氨酯中泡孔壁的强度，保证了泡孔的稳定性。同时，短纤维在声波震动过程中也会发生震动，且短纤维受到泡孔壁的束缚，使短纤维能够将声波的能量耗散，进一步提高了所述复合蜂窝夹层SMC板的吸声性能。所述改性聚氨酯的制备原料中，短切纤维的质量百分数为5-25％，例如可以是5％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、16％、18％、20％、21％、24％或25％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
所述阻燃无机功能材料的添加提高所述复合蜂窝夹层SMC板的阻燃能力。所述改性聚氨酯的制备原料中，阻燃无机功能材料的质量百分数为1-5％，例如可以是1％、2％、3％、4％或5％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
在阻燃无机功能材料的质量百分数为1-5％的条件下，阻燃无机功能材料与橡胶颗粒、短切纤维相互配合，不仅能够为所述复合蜂窝夹层SMC板提供较高的弯曲强度，还能使其具有优良的隔声能力与阻燃性能。当所述改性聚氨酯的制备原料中，橡胶颗粒、阻燃无机功能材料以及短切纤维的质量百分数之和为10-30％时，所述复合蜂窝夹层SMC板具有最佳的弯曲强度、隔声能力以及阻燃性能。
优选地，所述聚氨酯预聚体为硬泡聚氨酯的预聚体，所述硬泡聚氨酯的预聚体在25℃下的粘度为200-4000Pa·s。
优选地，所述橡胶颗粒包括丁腈橡胶颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、SBR橡胶颗粒或SBS橡胶颗粒中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括丁腈橡胶颗粒与三元乙丙橡胶颗粒的组合，丁腈橡胶颗粒与SBR橡胶颗粒的组合，SBR橡胶颗粒与SBS橡胶颗粒的组合，丁腈橡胶颗粒与SBR橡胶颗粒的组合，三元乙丙橡胶颗粒、SBR橡胶颗粒与SBS橡胶颗粒的组合，或丁腈橡胶颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、SBR橡胶颗粒与SBS橡胶颗粒的组合。
本发明所述SBR橡胶为丁苯橡胶，为丁二烯和苯乙烯的共聚物；所述SBS橡胶为热塑性丁苯橡胶，为苯乙烯与丁二烯的嵌段共聚物。
优选地，所述橡胶颗粒的平均粒径为500-2000目，例如可以是500目、600目、700目、800目、900目、1000目、1100目、1200目、1300目、1400目、1500目、1600目、1700目、1800目、1900目或2000目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述橡胶颗粒为改性活化的橡胶颗粒。
所述改性活化的方法包括表面羟基化、表面羧基化、表面羰基化、表面醛基化、表面硫化中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述阻燃无机功能材料包括二氧化硅气凝胶、氢氧化钙或氢氧化镁中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括二氧化硅气凝胶与氢氧化钙的组合，氢氧化钙与氢氧化镁的组合，二氧化硅气凝胶与氢氧化镁的组合或二氧化硅气凝胶、氢氧化钙与氢氧化镁的组合。
优选地，所述氢氧化钙的平均粒径为1000-2000目，例如可以是1000目、1100目、1200目、1300目、1400目、1500目、1600目、1700目、1800目、1900目或2000目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述氢氧化镁的平均粒径为1000-2000目，例如可以是1000目、1100目、1200目、1300目、1400目、1500目、1600目、1700目、1800目、1900目或2000目，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述短切纤维包括短切玻璃纤维、短切碳纤维或短切玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括短切玻璃纤维与短切碳纤维的组合，短切碳纤维与短切玄武岩纤维的组合，短切玻璃纤维与短切玄武岩纤维的组合或短切玻璃纤维、短切碳纤维与短切玄武岩纤维的组合。
优选地，所述短切纤维的连续长度不超过4mm；平均直径为10-50μm，例如可以是10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明所述短切纤维与阻燃无机功能材料协同作用，能够共同提高所述复合蜂窝夹层SMC板的阻燃性能。燃烧时，所述短切纤维与阻燃无机功能材料会在改性聚氨酯表面形成隔离层；同时，短切纤维的导热速率较低，隔离层与短切纤维的存在能够降低热释放速率，进而提高所述复合蜂窝夹层SMC板的阻燃性能。
优选地，所述第一面层和/或所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层。
优选地，所述纤维增强的不饱和聚酯层由不饱和聚酯浸渍纤维材料得到。
优选地，所述纤维材料的质量为纤维增强的不饱和聚酯层的10-35％，例如可以是10％、15％、20％、25％、30％或35％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述不饱和聚酯包括乙烯基不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、对苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯或二甲苯型不饱和聚酯中的任意一种或至少两种的组合；典型但非限制性的组合包括乙烯基不饱和聚酯与邻苯型不饱和聚酯的组合，邻苯型不饱和聚酯与间苯型不饱和聚酯的组合，对苯型不饱和聚酯与双酚A型不饱和聚酯的组合，双酚A型不饱和聚酯与二甲苯型不饱和聚酯的组合，或乙烯基不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、对苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯与二甲苯型不饱和聚酯的组合。
优选地，所述纤维材料包括编织纤维布和/或纤维浸渍料。
优选地，所述编织纤维布和/或纤维浸渍料所用纤维包括玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、亚麻纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括玻璃纤维与芳纶纤维的组合，芳纶纤维与尼龙纤维的组合，尼龙纤维与亚麻纤维的组合，亚麻纤维与碳纤维的组合，玻璃纤维、芳纶纤维与尼龙纤维的组合，碳纤维与玄武岩纤维的组合，芳纶纤维、尼龙纤维与亚麻纤维的组合，尼龙纤维、亚麻纤维与碳纤维的组合或玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、亚麻纤维、碳纤维与玄武岩纤维的组合。
优选地，所述蜂窝层所用蜂窝为纸蜂窝或高分子复合材料蜂窝。
所述纸蜂窝内部的孔洞可以使声音在孔壁中通过反射和折射，从而使声波的能量下降而被吸收；所述高分子复合材料蜂窝内部的声波震动传递至链段的晶区和非晶区边界时，会因为边界的不均匀性发生散射，同时非晶区还会发生声波的阻尼吸收。因此，本发明使用纸蜂窝或高分子复合材料蜂窝作为蜂窝层，能够进一步提高所述复合蜂窝夹层SMC板的隔声性能。
优选地，所述高分子复合材料蜂窝为nomex蜂窝。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合橡胶颗粒、阻燃无机功能材料、短切纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；
(3)将蜂窝材料压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板。
步骤(1)所述脱模剂为本领域常规的脱模剂，本发明在此不做具体限定，本领域技术人员能够根据实际需要进行合理地选择。
优选地，所述加热固化包括如下步骤：
(a)首先升温至50-70℃，保温保压50-80min；
(b)增加真空度，升温至80-90℃，保温保压120-180min。
步骤(a)所述升温温度为50-70℃，例如可以是50℃、55℃、60℃、65℃或70℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；步骤(a)所述保温保压的时间为50-80min，例如可以是50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
步骤(b)所述升温温度为80-90℃，例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃或90℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用；步骤(b)所述保温保压的时间为120-180min，例如可以是120min、130min、140min、150min、160min、170min或180min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明通过上述加热固化的步骤使改性聚氨酯发泡，使得到的硬泡聚氨酯中的泡孔小而密，从而使声音在泡孔内部和泡孔间能够发生多次反射和折射，进而提升所述复合蜂窝夹层SMC板的隔声性能。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的复合蜂窝夹层SMC板用于集成卫浴的应用。
所述复合蜂窝夹层SMC板由第一面层、蜂窝层以及第二面层组成，所述蜂窝层的使用在保证了强度的前提下，降低了复合蜂窝夹层SMC板重量。且由于改性聚氨酯的填充，降低了复合蜂窝夹层SMC板的空鼓感，提高了其隔声性能。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述复合蜂窝夹层SMC板由第一面层、蜂窝层以及第二面层组成，所述蜂窝层具有质量轻与强度高的特点，相同厚度的蜂窝材料的垂直压缩强度与相同厚度的板材相当，但蜂窝层的质量却远低于相同厚度的板材；因此，使用蜂窝层作为芯层的复合蜂窝夹层SMC板在实际应用过程中能够更方便的进行吊装，且减少了材料用量；
(2)本发明通过在蜂窝层内填充改性聚氨酯，改性聚氨酯发泡后形成泡孔，声音在泡孔内部和泡孔之间会发生多次折射和反射；同时，泡孔壁上存在的橡胶颗粒可以通过分子链段的运行将声音振动转化为热能，提高了吸声效果；
(3)本发明所述短纤维的添加能够在泡孔之间形成立柱，有效提高改性聚氨酯中泡孔壁的强度，保证了泡孔的稳定性；同时，短纤维在声波震动过程中也会发生震动，且短纤维收到泡孔壁的束缚，使短纤维能够将声波的能量耗散，进一步提高了所述复合蜂窝夹层SMC板的吸声性能；
(4)本发明所述纸蜂窝内部的孔洞可以使声音在孔壁中通过反射和折射，从而使声波的能量下降而被吸收；所述高分子复合材料蜂窝内部的声波震动传递至链段的晶区和非晶区边界时，会因为边界的不均匀性发生散射，同时非晶区还会发生声波的阻尼吸收。因此，本发明使用纸蜂窝或高分子复合材料蜂窝作为蜂窝层，能够进一步提高所述复合蜂窝夹层SMC板的隔声性能；
(5)在本发明所述加热固化的条件下能够使改性聚氨酯发泡是形成的泡孔小而密，从而使声音在泡孔内部和泡孔间能够发生多次反射和折射，进而提升所述复合蜂窝夹层SMC板的隔声性能；
(6)本发明提供的复合蜂窝夹层SMC板由于第一面层、第二面层以及改性聚氨酯的设置，使制备得到的复合蜂窝夹层SMC板的可燃性等级达到V-0级。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合平均粒径为800目的丁腈橡胶颗粒、平均粒径为1500目的氢氧化镁、短切玻璃纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；所述短切玻璃纤维的长度不超过4mm且平均直径为30μm；所述聚氨酯预聚体为硬泡聚氨酯的预聚体，其在25℃下的粘度为2000Pa·s；
(3)将纸蜂窝压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板；
所述加热固化包括如下步骤：
(a)首先升温至55℃，保温保压70min；
(b)增加真空度，升温至80℃，保温保压180min。
所述第一面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍编织纤维布得到；所述编织纤维布所用纤维为玻璃纤维，编织纤维布的质量为第一面层质量的35％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍纤维浸渍料得到；所述纤维浸渍料所用纤维为玻璃纤维，纤维浸渍料的质量为第二面层质量的35％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为12％，氢氧化镁的质量百分数为1％，短切玻璃纤维的质量百分数为7％。
实施例2
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合平均粒径为800目的三元乙丙橡胶颗粒、平均粒径为1200目的氢氧化钙、短切碳纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；所述短切碳纤维的长度不超过4mm且平均直径为20μm；所述聚氨酯预聚体为硬泡聚氨酯的预聚体，其在其在25℃下的粘度为1000Pa·s；
(3)将nomex蜂窝压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板；
所述加热固化包括如下步骤：
(a)首先升温至50℃，保温保压75min；
(b)增加真空度，升温至80℃，保温保压160min。
所述第一面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍编织纤维布得到；所述编织纤维布所用纤维为碳纤维，编织纤维布的质量为第一面层质量的30％；所述不饱和聚酯为乙烯基不饱和聚酯，牌号9300。
所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍编织纤维布得到；所述编织纤维布所用纤维为碳纤维，编织纤维布的质量为第二面层质量的30％；所述不饱和聚酯为乙烯基不饱和聚酯，牌号9300。
所述混合胶液中三元乙丙橡胶颗粒的质量百分数为9％，氢氧化钙的质量百分数为2％，短切碳纤维的质量百分数为13％。
实施例3
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合平均粒径为1200目的SBR橡胶颗粒、二氧化硅气凝胶、短切玄武岩纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；所述短切玄武岩纤维的长度不超过4mm且平均直径为40μm；所述聚氨酯预聚体为硬泡聚氨酯的预聚体，其在25℃下的粘度为3000Pa·s；
(3)将纸蜂窝压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板；
所述加热固化包括如下步骤：
(a)首先升温至55℃，保温保压65min；
(b)增加真空度，升温至80℃，保温保压180min。
所述第一面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍纤维浸渍料得到；所述纤维浸渍料所用纤维为玄武岩纤维，纤维浸渍料的质量为第一面层质量的24％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍纤维浸渍料得到；所述纤维浸渍料所用纤维为玄武岩纤维，纤维浸渍料的质量为第二面层质量的24％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。所述混合胶液中SBR橡胶颗粒的质量百分数为6％，二氧化硅气凝胶的质量百分数为3％，短切玄武岩纤维的质量百分数为5％。
实施例4
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合平均粒径为1000目的丁腈橡胶颗粒、平均粒径1000目的氢氧化钙、平均粒径2000目的氢氧化镁、短切玻璃纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；所述短切玻璃纤维的长度不超过4mm且平均直径为10μm；所述聚氨酯预聚体为硬泡聚氨酯的预聚体，其在25℃下的粘度为4000Pa·s；
(3)将纸蜂窝压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板；
所述加热固化包括如下步骤：
(a)首先升温至65℃，保温保压60min；
(b)增加真空度，升温至80℃，保温保压120min。
所述第一面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍编织纤维布得到；所述编织纤维布所用纤维为玻璃纤维，编织纤维布的质量为第一面层质量的10％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍编织纤维布得到；所述编织纤维布所用纤维为玻璃纤维，编织纤维布的质量为第二面层质量的10％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为3％，氢氧化钙的质量百分数为1％，氢氧化镁的质量百分数为1％，短切玻璃纤维的质量百分数为25％。
实施例5
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合平均粒径为800目的丁腈橡胶颗粒、平均粒径1500目的氢氧化镁、短切玻璃纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；所述短切玻璃纤维的长度不超过4mm且平均直径为50μm；所述聚氨酯预聚体为硬泡聚氨酯的预聚体，其在25℃下的粘度为2000Pa·s；
(3)将nomex蜂窝压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板；
所述加热固化包括如下步骤：
(a)首先升温至55℃，保温保压50min；
(b)增加真空度，升温至80℃，保温保压180min。
所述第一面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍编织纤维布得到；所述编织纤维布所用纤维为玻璃纤维，编织纤维布的质量为第一面层质量的35％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层，由不饱和聚酯浸渍纤维浸渍料得到；所述纤维浸渍料所用纤维为玻璃纤维，纤维浸渍料的质量为第二面层质量的35％；所述不饱和聚酯为间苯型不饱和聚酯，牌号7901。
所述混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为3％，氢氧化镁的质量百分数为2％，短切玻璃纤维的质量百分数为5％。
实施例6
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除将丁腈橡胶颗粒替换为等质量的经过表面羟基化的丁腈橡胶颗粒外，其余均与实施例1相同。
实施例7
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为6％，氢氧化镁的质量百分数为3％，短切玻璃纤维的质量百分数为25％外，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为3％，氢氧化镁的质量百分数为1％，短切玻璃纤维的质量百分数为5％外，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为2％，氢氧化镁的质量百分数为4％，短切玻璃纤维的质量百分数为18％外，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为14％，氢氧化镁的质量百分数为1％，短切玻璃纤维的质量百分数为5％外，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为9％，氢氧化镁的质量百分数为6％，短切玻璃纤维的质量百分数为5％外，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液由平均粒径为1200目的丁腈橡胶颗粒、平均粒径为1500目的氢氧化镁与聚氨酯预聚体组成；且混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为12％，氢氧化镁的质量百分数为5％外，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液由平均粒径为1200目的丁腈橡胶颗粒、短切玻璃纤维与聚氨酯预聚体组成；且混合胶液中丁腈橡胶颗粒的质量百分数为7％，短切玻璃纤维的质量百分数为17％外，其余均与实施例1相同。
对比例3
本对比例提供了一种复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，与实施例1相比，除混合胶液由平均粒径为1500目的氢氧化镁、短切玻璃纤维与聚氨酯预聚体组成；且混合胶液中氢氧化镁的质量百分数为5％，短切玻璃纤维的质量百分数为12％外，其余均与实施例1相同。
测试
对实施例1-11以及对比例1-3提供的复合蜂窝夹层SMC板的空气声隔声量、弯曲强度以及阻燃性能进行测试。所述空气声隔声量按照GB/T 50121-2005中规定的方法进行测试；所述弯曲强度按照GB/T 9341-2008中规定的方法进行测试；所述阻燃性能按照ANSI/UL-94-1985中规定的方法进行测试。最佳测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002641860680000171
Figure BDA0002641860680000181
综上所述，本发明所述复合蜂窝夹层SMC板由第一面层、蜂窝层以及第二面层组成，所述蜂窝层具有质量轻与强度高的特点，相同厚度的蜂窝材料的垂直压缩强度与相同厚度的板材相当，但蜂窝层的质量却远低于相同厚度的板材；因此，使用蜂窝层作为芯层的复合蜂窝夹层SMC板在实际应用过程中能够更方便的进行吊装，且减少了材料用量；本发明通过在蜂窝层内填充改性聚氨酯，改性聚氨酯发泡后形成泡孔，声音在泡孔内部和泡孔之间会发生多次折射和反射；同时，泡孔壁上存在的橡胶颗粒可以通过分子链段的运行将声音振动转化为热能，提高了吸声效果；本发明所述短纤维的添加能够在泡孔之间形成立柱，有效提高改性聚氨酯中泡孔壁的强度，保证了泡孔的稳定性；同时，短纤维在声波震动过程中也会发生震动，且短纤维收到泡孔壁的束缚，使短纤维能够将声波的能量耗散，进一步提高了所述复合蜂窝夹层SMC板的吸声性能；本发明所述纸蜂窝内部的孔洞可以使声音在孔壁中通过反射和折射，从而使声波的能量下降而被吸收；所述nomex蜂窝内部的声波震动传递至链段的晶区和非晶区边界时，会因为边界的不均匀性发生散射，同时非晶区还会发生声波的阻尼吸收。因此，本发明使用纸蜂窝或nomex蜂窝作为蜂窝层，能够进一步提高所述复合蜂窝夹层SMC板的隔声性能；在本发明所述加热固化的条件下能够使改性聚氨酯发泡是形成的泡孔小而密，从而使声音在泡孔内部和泡孔间能够发生多次反射和折射，进而提升所述复合蜂窝夹层SMC板的隔声性能。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述复合蜂窝夹层SMC板包括依次设置的第一面层、蜂窝层以及第二面层；
所述蜂窝层内填充有改性聚氨酯，所述改性聚氨酯的原料包括橡胶颗粒、阻燃无机功能材料、短切纤维以及聚氨酯预聚体。
2.根据权利要求1所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，以质量百分比计，所述改性聚氨酯的制备原料包括：3-12％的橡胶颗粒，1-5％的阻燃无机功能材料；5-25％的短切纤维，余量为聚氨酯预聚体；
所述改性聚氨酯的制备原料中，橡胶颗粒、阻燃无机功能材料以及短切纤维的质量百分数之和为10-30％。
3.根据权利要求1或2所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述橡胶颗粒包括丁腈橡胶颗粒、三元乙丙橡胶颗粒、SBR橡胶颗粒或SBS橡胶颗粒中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述橡胶颗粒的平均粒径为500-2000目；
优选地，所述橡胶颗粒为改性活化的橡胶颗粒。
4.根据权利要求1-3任一项所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述阻燃无机功能材料包括二氧化硅气凝胶、氢氧化钙或氢氧化镁中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述氢氧化钙的平均粒径为1000-2000目；
优选地，所述氢氧化镁的平均粒径为1000-2000目。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述短切纤维包括短切玻璃纤维、短切碳纤维或短切玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述短切纤维的连续长度不超过4mm，平均直径为10-50μm。
6.根据权利要求1-5任一项所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述第一面层和/或所述第二面层为纤维增强的不饱和聚酯层；
优选地，所述纤维增强的不饱和聚酯层由不饱和聚酯浸渍纤维材料得到；优选地，所述纤维材料的质量为纤维增强的不饱和聚酯层的10-35％；
优选地，所述不饱和聚酯包括乙烯基不饱和聚酯、邻苯型不饱和聚酯、间苯型不饱和聚酯、对苯型不饱和聚酯、双酚A型不饱和聚酯或二甲苯型不饱和聚酯中的任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述纤维材料包括编织纤维布和/或纤维浸渍料；
优选地，所述编织纤维布所用纤维包括玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、亚麻纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述纤维浸渍料所用纤维包括玻璃纤维、芳纶纤维、尼龙纤维、亚麻纤维、碳纤维或玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1-7任一项所述的复合蜂窝夹层SMC板，其特征在于，所述蜂窝层所用蜂窝为纸蜂窝或高分子复合材料蜂窝。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的复合蜂窝夹层SMC板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)在涂刷有脱模剂的模具内铺设第一面层；
(2)按配方量混合橡胶颗粒、阻燃无机功能材料、短切纤维与聚氨酯预聚体，混合均匀后的混合胶液倒入步骤(1)所述第一面层之上；
(3)将蜂窝材料压入混合胶液，然后将第二面层覆盖在蜂窝材料上，真空条件下进行加热固化；
(4)步骤(3)所述加热固化完成后进行脱膜，得到所述复合蜂窝夹层SMC板。
10.一种如权利要求1-8任一项所述的复合蜂窝夹层SMC板用于集成卫浴的应用。
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