CN113715456A - 可阻燃的保温复合层、复合结构及复合结构的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可阻燃的保温复合层、复合结构及复合结构的制作方法，可阻燃的保温复合层，包括：连接件；芯材，芯材数目为多个；所述多个芯材与所述连接件连接；阻燃蒙皮；所述阻燃蒙皮包裹所述芯材和连接件。第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮起到阻燃的作用，外蒙皮起到防水的作用。连接件的瓦伦状结构可在受到外部冲击时，形成局部支撑。由于芯材全部包裹在阻燃连续纤维增强复合材料内部，即使在960摄氏度高温火焰连续3小时以上局部烧灼的条件下保持最终结构的整体稳定性。

Description

可阻燃的保温复合层、复合结构及复合结构的制作方法
技术领域
本发明涉及一种可阻燃的保温复合层、复合结构及复合结构的制作方法。
背景技术
有机泡沫诸如聚氨酯(PU)泡沫，PET泡沫、PVC泡沫等夹芯材料具有比岩棉等无机泡沫更优的保温以及抗弯和抗压等强度性能，但是在耐火和阻燃性能方面稍旬一筹。特别在960摄氏度高温火焰的连续烧灼的条件下，会发生局部萎缩或者烧穿现象，所以有机泡沫的三明治复合材料结构很难保持整体稳定性。
发明内容
本发明为解决上述技术问题，提供一种可阻燃的保温复合层、复合结构及复合结构的制作方法。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种可阻燃的保温复合层，包括：
连接件；
芯材，芯材数目为多个；所述多个芯材与所述连接件连接；
阻燃蒙皮；所述阻燃蒙皮包裹所述芯材和连接件。
根据本发明的一个实施方案，所述连接件具有多个用于容纳芯材的凹槽，所述凹槽的形状与所述芯材形状相适应，所述芯材设置于所述凹槽内；或者所述连接件为Z字形，Z字形的连接件与所述芯材连接。
根据本发明的一个实施方案，所述的阻燃蒙皮包括两层，所述芯材和连接件设置于两层阻燃蒙皮之间。
根据本发明的一个实施方案，还包括外蒙皮，两层阻燃蒙皮包括第一阻燃蒙皮和第二阻燃蒙皮，外蒙皮设置于第一阻燃蒙皮的外表面。
根据本发明的一个实施方案，还包括内饰层，内饰层设置于第二阻燃蒙皮的外表面。
根据本发明的一个实施方案，所述的第一阻燃蒙皮和/或第二阻燃蒙皮的材质包括连续纤维复合材料，连续纤维复合材料是连续纤维和树脂的复合材料，其中树脂为中温或者高温树脂体系，其中，中温树脂体系是指50至90摄氏度固化，高温树脂体系是指90摄氏度以上固化。
根据本发明的一个实施方案，所述的树脂包括环氧树脂或酚醛树脂。
根据本发明的一个实施方案，所述的连接件的材质包括钢。
根据本发明的一个实施方案，所述的外蒙皮的材质包括纤维增强复合材料，纤维增强复合材料是纤维和不饱和树脂的复合材料。
根据本发明的一个实施方案，所述的外蒙皮的材质中包括防紫外线剂。
根据本发明的一个实施方案，所述的连续纤维复合材料用树脂的固化温度≤(芯材的泡沫材料的分解温度-2℃)。
一种复合结构，包括至少两个上述的可阻燃的保温复合层，各个可阻燃的保温复合层叠加地设置。
一种制作上述可阻燃的保温复合层的方法，包括以下步骤：
步骤一、设置第一树脂浸润的纤维材料或者预浸料、第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料，在第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料上间错地设置多条芯材，间错地设置是指相邻的两个芯材中，一个芯材位于第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料的上层、另一个芯材位于第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料的下层，使得第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料形成两个方向相反的弯曲结构；芯材分别嵌设于所述两个弯曲结构内；第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料与各个芯材形成一层结构层；
步骤二、在所述结构层的上表面铺设第三层树脂浸润的纤维材料或者预浸料从而形成一层复合层；在所述复合层的上表面设置一层脱膜布；重复设置多层复合层；将多层所述复合层自下而上叠加设置，各层复合层之间均设置一层脱膜布；
步骤三、在多层所述复合层的上部加压，并对多层所述复合层整体加热，使得各个所述复合层整体固化；
步骤四、当多层所述复合层固化冷却以后，利用各层复合层之间的脱膜布将各层复合层相互分离。
根据本发明的一个实施方案，所述的脱膜布的材料的融化温度≥(连续纤维复合材料用树脂的固化温度+2℃)；所述的模具平台的材料的耐温温度≥(连续纤维复合材料用树脂的固化温度+2℃)；所述的非粘性平板的材料的耐温温度≥(连续纤维复合材料用树脂的固化温度+2℃)。
第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮起到阻燃的作用，外蒙皮起到防水的作用。由于填充芯材的支撑作用，连接件和第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮以及外蒙皮的厚度即使都小于0.8毫米，在受力时也不会发生局部失稳现象。连接件的瓦伦状结构对第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮以及外蒙皮也形成支撑加强作用，可在受到外部冲击时，形成局部支撑。由于芯材全部包裹在阻燃连续纤维增强复合材料内部，大大增加了整体阻燃和耐火性能，即使在960摄氏度高温火焰连续3小时以上局部烧灼的条件下保持最终结构的整体稳定性。
附图说明
图1为实施例1可阻燃的保温复合层的结构示意图；
图2为连接件的结构示意图；
图3为实施例2步骤一和步骤二的示意图；
图4为实施例2步骤三的示意图；
图5为实施例2步骤四的示意图；
图6为实施例2步骤五的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述：
实施例1
如图1所示，本实施例可阻燃的保温复合层，包括：连接件3；芯材4，芯材4数目为多个；所述多个芯材4与所述连接件3连接；阻燃蒙皮；所述阻燃蒙皮包裹所述芯材4和连接件3。
如图2所示，所述连接件3具有多个用于容纳芯材4的凹槽，所述凹槽的形状与所述芯材4形状相适应，所述芯材4设置于所述凹槽内；或者所述连接件3为Z字形，Z字形的连接件3与所述芯材4连接。
所述阻燃蒙皮包括两层，所述芯材4和连接件3设置于两层阻燃蒙皮之间。两层阻燃蒙皮包括第一阻燃蒙皮1和第二阻燃蒙皮2。
本实施例还包括外蒙皮5，外蒙皮5设置于第一阻燃蒙皮1的外表面。本实施例还包括内饰层，内饰层设置于第二阻燃蒙皮2的外表面。
本实施例中，所述的第一阻燃蒙皮1和第二阻燃蒙皮2的材质为连续纤维增强复合材料，连续纤维增强复合材料是连续纤维和树脂的复合材料，其中树脂为中温或者高温树脂体系；中温树脂体系是指50至90摄氏度固化，高温树脂体系是指90摄氏度以上固化。具体的树脂包括环氧树脂或酚醛树脂，环氧树脂包括酸酐固化剂的环氧树脂。
连续纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、竹纤维、布料、碳纤维、金属纤维、硼纤维、石棉纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、棉纤维和剑麻中的一种或几种。
所述的连续纤维增强复合材料用的树脂的选择满足，树脂的固化温度≤(芯材4的泡沫材料的分解温度-2℃。例如，酸酐固化剂的环氧树脂配合耐温130度的聚氨酯泡沫。
外蒙皮5为防水功能，本实施例，外蒙皮5的材质为纤维增强复合材料，纤维增强复合材料是纤维和不饱和树脂的复合材料。纤维包括玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、陶瓷纤维、竹纤维、布料、碳纤维、金属纤维、硼纤维、石棉纤维、奥纶纤维、聚酯纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚丙烯纤维、聚酰亚胺纤维、棉纤维和剑麻中的一种或几种。外蒙皮5的材质中可再添加防紫外线剂。使得外蒙皮5兼具防水和防紫外线的功能。内饰层6为装饰。
所述芯材4的材质为：聚氨酯(PU)泡沫，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫或聚氯乙烯(PVC)泡沫。所述芯材4的宽度为50mm～300mm，可选择50mm、300mm、60mm、70mm、80mm、100mm或200mm。在这个尺寸范围内，连接件3的支撑作用较好。
实施例2
本实施例复合结构，包括至少两个实施例1所述的可阻燃的保温复合层，各个可阻燃的保温复合层叠加地设置。
实施例3
本实施例制作实施例1所述可阻燃的保温复合层的方法，包括以下步骤：
步骤一、设置第一树脂浸润的纤维材料或者预浸料、第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料，在第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料上间错地设置多条芯材，间错地设置是指相邻的两个芯材中，一个芯材位于第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料的上层、另一个芯材位于第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料的下层，使得第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料形成两个方向相反的弯曲结构；芯材分别嵌设于所述两个弯曲结构内；第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料与各个芯材形成一层结构层；
步骤一的一种优选的步骤是：
步骤a、如图3所示，设置一个模具平台11，模具平台11上设置一个非粘性平板7，在非粘性平板7上铺设第一树脂浸润的纤维材料或者预浸料8；
步骤b、如图3所示，在第一树脂浸润的纤维材料或者预浸料8上铺设第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料12，同时铺设第一条芯材4，芯材4压住第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料12；
步骤c、如图4所示，在第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料12下部铺设第二条芯材4，用第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料12将第二条芯材4包裹住，第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料12形成两个方向相反的弯曲结构；第一条芯材4和第二条芯材4分别嵌设于所述两个弯曲结构内；重复步骤三以形成一层结构层；
步骤二、如图5所示，在所述结构层的上表面铺设第三层树脂浸润的纤维材料或者预浸料9从而形成一层复合层；在所述复合层的上表面设置一层脱膜布10；
步骤三、如图6所示，重复步骤四，将多层所述复合层自下而上叠加设置，各层复合层之间均设置一层脱膜布10；然后在多层所述复合层的上部加压，并对多层所述复合层整体加热，使得各个所述复合层整体固化；
复合层整体固化后，第一树脂浸润的纤维材料或者预浸料8即成为实施例1所述的第二阻燃蒙皮2，第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料12即成为实施例1所述的连接件3，第三层树脂浸润的纤维材料或者预浸料9即成为实施例1所述的第一阻燃蒙皮1。
实施例1中的外蒙皮5和内饰层6是二次粘接。
步骤四、当多层所述复合层固化冷却以后，利用各层复合层之间的脱膜布10将各层复合层相互分离。
所述的脱膜布10的材料选择满足，所述的脱膜布10的材料的融化温度≥(连续纤维增强复合材料用的树脂的固化温度+2℃)。例如，树脂为酸酐固化剂的环氧树脂时，选择特氟龙脱膜布。
所述的模具平台11的材料选择满足，所述的模具平台11的材料的耐温温度≥(连续纤维增强复合材料用的树脂的固化温度+2℃)。例如，当模具平台是玻璃时，玻璃耐温都远高于环氧固化温度。
所述的非粘性平板7的材料选择满足，所述的非粘性平板7的材料的耐温温度≥(连续纤维增强复合材料用的树脂的固化温度+2℃)。例如，树脂为酸酐固化剂的环氧树脂时，选择特氟龙非粘性平板。
所述脱膜布10的材质为：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或者特氟龙这样的非粘性材料。
第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮起到阻燃的作用，外蒙皮起到防水的作用。由于填充芯材的支撑作用，连接件和第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮以及外蒙皮的厚度即使都小于0.8毫米，在受力时也不会发生局部失稳现象。连接件的瓦伦状结构对第一阻燃蒙皮、第二阻燃蒙皮以及外蒙皮也形成支撑加强作用，可在受到外部冲击时，形成局部支撑。由于芯材全部包裹在阻燃连续纤维增强复合材料内部，大大增加了整体阻燃和耐火性能，即使在960摄氏度高温火焰连续3小时以上局部烧灼的条件下保持最终结构的整体稳定性。
本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (14)

1.一种可阻燃的保温复合层，其特征在于，包括：
连接件；
芯材，芯材数目为多个；所述多个芯材与所述连接件连接；
阻燃蒙皮；所述阻燃蒙皮包裹所述芯材和连接件。
2.根据权利要求1所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述连接件具有多个用于容纳芯材的凹槽，所述凹槽的形状与所述芯材形状相适应，所述芯材设置于所述凹槽内；或者所述连接件为Z字形，Z字形的连接件与所述芯材连接。
3.根据权利要求2所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的阻燃蒙皮包括两层，所述芯材和连接件设置于两层阻燃蒙皮之间。
4.根据权利要求3所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，还包括外蒙皮，两层阻燃蒙皮包括第一阻燃蒙皮和第二阻燃蒙皮，外蒙皮设置于第一阻燃蒙皮的外表面。
5.根据权利要求4所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，还包括内饰层，内饰层设置于第二阻燃蒙皮的外表面。
6.根据权利要求5所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的第一阻燃蒙皮和/或第二阻燃蒙皮的材质包括连续纤维复合材料，连续纤维复合材料是连续纤维和树脂的复合材料，其中树脂为中温或者高温树脂体系，中温树脂体系是指50至90摄氏度固化，高温树脂体系是指90摄氏度以上固化。
7.根据权利要求6所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的树脂包括环氧树脂或酚醛树脂。
8.根据权利要求2所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的连接件的材质包括钢。
9.根据权利要求4所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的外蒙皮的材质包括纤维增强复合材料，纤维增强复合材料是纤维和不饱和树脂的复合材料。
10.根据权利要求9所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的外蒙皮的材质中包括防紫外线剂。
11.根据权利要求6所述的可阻燃的保温复合层，其特征在于，所述的连续纤维复合材料用树脂的固化温度≤(芯材的泡沫材料的分解温度-2℃)。
12.一种复合结构，其特征在于，包括至少两个权利要求1-11任一项所述的可阻燃的保温复合层，各个可阻燃的保温复合层叠加地设置。
13.一种制作权利要求1-11任一项所述可阻燃的保温复合层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、设置第一树脂浸润的纤维材料或者预浸料、第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料，在第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料上间错地设置多条芯材，间错地设置是指相邻的两个芯材中，一个芯材位于第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料的上层、另一个芯材位于第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料的下层，使得第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料形成两个方向相反的弯曲结构；芯材分别嵌设于所述两个弯曲结构内；第二树脂浸润的纤维材料或者预浸料与各个芯材形成一层结构层；
步骤二、在所述结构层的上表面铺设第三层树脂浸润的纤维材料或者预浸料从而形成一层复合层；在所述复合层的上表面设置一层脱膜布；重复设置多层复合层；将多层所述复合层自下而上叠加设置，各层复合层之间均设置一层脱膜布；
步骤三、在多层所述复合层的上部加压，并对多层所述复合层整体加热，使得各个所述复合层整体固化；
步骤四、当多层所述复合层固化冷却以后，利用各层复合层之间的脱膜布将各层复合层相互分离。
14.根据权利要求13所述的制作可阻燃的保温复合层的方法，其特征在于，所述的脱膜布的材料的融化温度≥(连续纤维复合材料用树脂的固化温度+2℃)；所述的模具平台的材料的耐温温度≥(连续纤维复合材料用树脂的固化温度+2℃)；所述的非粘性平板的材料的耐温温度≥(连续纤维复合材料用树脂的固化温度+2℃)。
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