CN113978066A - 一种轻质高铁内饰地板的夹层复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轻质夹层复合材料，包括上蒙皮、下蒙皮以及复合在上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材；所述上蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料；所述下蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料。该材料具有界面强度高、力学承载性能好、质量轻等优点，同时还具有一定的保温和隔声性能。作为高铁内饰地板的地板主体使用，在实现轻量化设计的同时，还能提高地板的隔音性能和保温性能，提升乘坐舒适度；泡沫表面工艺槽、工艺孔的工艺设计，提高了夹层结构的界面强度以及剪切强度，有力保障了地板使用工况下的可靠性；引入腹板的结构设计，极大地提高了夹层结构的抗压强度，增加了地板的抗疲劳性，耐用性进一步提升。

Description

一种轻质高铁内饰地板的夹层复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高铁内饰材料技术领域，涉及一种轻质夹层复合材料及其应用，尤其涉及一种轻质高铁内饰地板的夹层复合材料及其制备方法。
背景技术
内饰地板是轨道车辆内装中最重要的部件，不仅是乘客旅乘活动的主要承载单元、也是重要的安全部件，更是轨道车辆绝大多数内饰部件安装的基础层。因此，一方面对轨道内装地板的力学性能要求要远远高于其他部件，主要体现在要求地板的压缩强度高、承载变形小；另一方面，由于内饰地板作为车辆内部的基础层，拆装很麻烦；需要地板的可靠性、可用性高，主要体现在要求地板的耐用性好，要保证30年的使用寿命。随着高铁交通往高速化、节能化方向发展，要求轨道车辆的自重小，内饰地板的轻量化设计越来越重要。同时，高铁轨道交通运输的特殊性(大客流、长时距、封闭环境等)也对地板的使用安全性(环保、防火)和舒适性(隔热保温、减振降噪)提出了更高要求。
现有技术中，典型的轨道交通内饰地板结构从上往下由地板布、地板主体及安装支撑单位三大部分组成。对于地板主体而言，目前高铁内饰地板主体主要以木质多层胶合板、铝蜂窝夹层板为主。木质多层胶合地板是由厚度为1～3mm的多层木片通过胶黏剂粘接复合而成的，木片多以杨木、桦木等中等密度硬阔叶木材为原料。具体工艺如下：将木材切割成一定厚度、长宽尺寸的木片进行干燥处理，然后对木材进行阻燃处理、涂胶黏剂，再按照一定的形式铺装成一定厚度的板坯，最后将板坯放入热压机中热压成型即可得到多层胶合地板主体。铝蜂窝夹层地板是由铝蜂窝芯、铝板、封边型材(铝合金材质)通过胶黏剂(胶膜)粘接复合而成的，其中铝蜂窝芯的密度在70kg/m3左右、铝板厚度在1～1.5mm、胶黏剂(胶膜)一般为双组份环氧或聚氨酯。具体工艺如下：将铝板、封边型材进行预处理(脱脂、清洁等)，然后在铝板、封边型材上涂布胶黏剂(胶膜)，再把准备好的铝蜂窝放入铝板及封边型材之间；最后根据胶黏剂固化要求在一定温度、压力下固化成型即可得到铝蜂窝夹层地板。
木质多层胶合地板由于使用木材作为原料，一方面占用天然林业资源，对生态环境不利。另一方面，木材的不一致性以及成型、存储过程中的控制问题会导致木质多层胶合地板出现虫害、腐烂、裂纹、拱曲等质量问题。铝蜂窝夹层地板力学性能好，能满足高铁内装的承载要求。但也有以下问题：1、铝蜂窝与铝板的接触面积小，两者之间的界面强度不高，控制不好易出现铝蜂窝与铝板粘接不牢，易出现分层现象(地板起鼓)；2、铝蜂窝芯的开孔结构，导致其裸露部分需要进行封边处理，否则在潮湿环境下易滋生霉菌，同时也易引起胶黏剂失效问题；3、铝蜂窝夹层地板的保温及减振降噪效果差，需要额外增加辅助材料来满足内饰地板的使用要求。
因此，如何开发一种性能好、质量轻，同时还具有一定的保温和隔声性能的新型高铁列车防寒材料，解决现有的高铁内饰地板存在的上述问题，已成为国内高铁列车生产企业以及一线研究人员亟待解决的问题之一。
本专利主要针对地板主体展开研究。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种轻质夹层复合材料及其应用，特别是一种轻质高铁内饰地板的夹层复合材料。本发明提供的轻质夹层复合材料以环保型轻质泡沫为芯材、阻燃型高强度树脂基连续纤维增强材料为蒙皮的夹层复合材料为主体结构的地板，具有质轻、导热系数低，良好的防寒保温性能以及较好的隔音降噪性能等优点，非常利于在高铁列车制造行业等车辆和轨道交通应用与推广。
本发明提供了一种轻质夹层复合材料，包括上蒙皮、下蒙皮以及复合在上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材；
所述上蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料；
所述下蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料。
优选的，所述连续纤维具体为连续纤维缝编织物；
所述连续纤维的材质包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维中的一种或多种的混编；
所述连续纤维的克重为450～1800g/m2；
所述热固性树脂包括阻燃型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种；
所述泡沫芯材的材质包括聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、酚醛、聚氨酯和聚甲基丙烯酰亚胺中的一种或多种。
优选的，所述连续纤维缝编织物包括多轴向缝编织物；
所述连续纤维增强热固性树脂复合材料包括多层连续纤维缝编织物增强热固性树脂复合材料；
所述多层的层数包括2～5层；
所述泡沫芯材的密度为60～200kg/m3；
所述复合材料中，所述热固性树脂的质量含量为30％～40％。
优选的，所述轻质夹层复合材料的厚度为17～23mm；
所述泡沫芯材的厚度在14～18mm；
所述上蒙皮和下蒙皮的总厚度在3～5mm；
所述轻质夹层复合材料为面密度为10.5～12.5kg/m2；
所述轻质夹层复合材料为用于高铁内饰地板的夹层复合材料。
优选的，所述上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材具体为间隔设置的泡沫芯材；
所述间隔的间距为50～500mm；
所述间隔处设置有腹板；
所述腹板包括第二连续纤维增强热固性树脂复合材料；
所述第二连续纤维具体为第二连续纤维缝编织物；
所述第二连续纤维的材质包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维中的一种或多种的混编；
所述第二连续纤维缝编织物包括轴向缝编织物；
所述第二连续纤维的克重为450～1600g/m2。
优选的，所述复合的方式热固性树脂固化复合；
所述泡沫芯材表面设置有工艺槽；
所述工艺槽中填充有热固性树脂；
所述泡沫芯材设置有洞穿芯材厚度方向上的工艺孔；
所述工艺孔中填充有热固性树脂。
本发明提供了一种轻质夹层复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将连续纤维缝编织物、泡沫芯材和连续纤维缝编织物依次铺设在模具中，经过真空辅助热固性树脂导入后，固化成型，得到轻质夹层复合材料。
优选的，所述连续纤维缝编织物包括多层多轴向连续纤维缝编织物；
所述真空辅助树脂导入后，所述热固性树脂浸润连续纤维缝编织物和泡沫芯材；
所述真空的压力为0.085～0.1MPa；
所述固化成型包括第一阶段固化和第二阶段固化；
所述第一阶段固化的温度为40～60℃；
所述第一阶段固化的时间为1～2h；
所述第二阶段固化的温度为80～100℃；
所述第二阶段固化的时间为4～6h。
本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的轻质夹层复合材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的轻质夹层复合材料在车辆或轨道交通方面上的应用。
优选的，所述车辆包括高铁列车；
所述车辆的具体位置包括车辆内饰地板；
所述车辆内饰地板包括地板布、地板主体及安装支撑单位；
所述轻质夹层复合材料具体为在地板主体中的应用。
本发明提供了一种轻质夹层复合材料，包括上蒙皮、下蒙皮以及复合在上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材；所述上蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料；所述下蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料。与现有技术相比，本发明针对高铁内饰地板不仅要保证力学承载(强度高、刚性好、耐疲劳性好)，还对地板的“薄形化、轻量化”提出更高的要求；同时随着轨道交通的发展，对乘坐舒适性相关的“隔热保温性能、减振降噪性能”也更加关注的现状，而现有的轨道交通内饰地板大多在综合性能方面存在局限性。
本发明创造性的设计了一种轻质夹层复合材料，采用了特定的主体结构，是以环保型轻质泡沫为芯材、阻燃型高强度树脂基连续纤维增强材料为蒙皮的夹层复合材料。本发明提供的夹层复合材料具有界面强度高、力学承载性能好、质量轻，同时还具有一定的保温和隔声性能。而且本发明提供的复合材料的可设计性强，通过调节上、下蒙皮不同缝编织物的组合以及最终复合材料中树脂含量的控制，可得到不同厚度及力学性能的上、下蒙皮结构，导致整个夹层复合材料的密度和力学性能关联影响，进而实现地板的轻量化设计。
进一步的，本发明还通过对泡沫表面进行优化处理，更好的加强蒙皮和芯层的界面粘接性能、提高地板的耐用性，还能在一定程度上提高地板的整体强度。也能够通过在相邻泡沫之间铺设轴向缝编织物，并与上下蒙皮的连续纤维材料形成整体，成型后能形成腹板结构，极大地提高地板的力学承载性能。
本发明提供的轻质夹层复合材料作为高铁内饰地板的地板主体，泡沫夹层结构的使用，在实现轻量化设计的同时，还能提高地板的隔音性能和保温性能，提升乘坐舒适度，较常用地板结构减重至少10％；泡沫表面工艺槽、工艺孔的工艺设计，提高了夹层结构的界面强度以及剪切强度，有力保障了地板使用工况下的可靠性；引入腹板的结构设计，极大地提高了夹层结构的抗压强度，增加了地板的抗疲劳性，耐用性进一步提升。
实验结果表明，本发明制备的轻质夹层复合材料，具有较好地力学承载性能；能满足“6000N/m2均载下，小于0.5mm；10000N/m2均载下，小于1.0mm；400kg集中载荷，小于2.5mm”的弯曲形变要求。同时，还有较好的隔声性能，计权隔声量超过32dB。
附图说明
图1为本发明提供的轻质高铁内饰地板的夹层复合材料的结构示意简图；
图2为本发明提供的泡沫芯材表面的工艺槽、工艺孔的结构形式示意简图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用工业纯或高铁内饰材料制备领域使用的常规纯度。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明所有工艺，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。
本发明提供了一种轻质夹层复合材料，包括上蒙皮、下蒙皮以及复合在上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材；
所述上蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料；
所述下蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料。
在本发明中，所述连续纤维具体优选为连续纤维缝编织物。具体的，所述连续纤维缝编织物优选包括多轴向缝编织物。
需要注明的，所述缝编织物是利用经编原理在纤维网或纱线层上以线圈纵向串套缝固的无纺织布，也可在底布(纤维网或纱线层)上编以一定的组织制成。
在本发明中，所述连续纤维的材质优选包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维中的一种或多种的混编，更优选为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。
在本发明中，所述连续纤维的克重优选为450～1800g/m2，更优选为750～1500g/m2，更优选为1050～1200g/m2。
在本发明中，所述热固性树脂优选包括阻燃型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种，更优选为阻燃型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂或酚醛树脂。
在本发明中，所述连续纤维增强热固性树脂复合材料优选包括多层连续纤维缝编织物增强热固性树脂复合材料，具体的，所述多层的层数优选包括2～5层，更优选为3～4层。
在本发明中，所述复合材料中，所述热固性树脂的质量含量优选为30％～40％，更优选为32％～38％，更优选为34％～36％。
在本发明中，所述泡沫芯材的材质优选包括聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、酚醛、聚氨酯和聚甲基丙烯酰亚胺中的一种或多种，更优选为聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、酚醛、聚氨酯或聚甲基丙烯酰亚胺。
在本发明中，所述泡沫芯材的密度优选为60～200kg/m3，更优选为90～170kg/m3，更优选为120～140kg/m3。
在本发明中，所述轻质夹层复合材料的厚度优选为17～23mm，更优选为18～22mm，更优选为19～21mm。
在本发明中，所述泡沫芯材的厚度优选在14～18mm，更优选在14.5～17.5mm，更优选在15～17mm，更优选在15.5～16.5mm。
在本发明中，所述上蒙皮和下蒙皮的总厚度优选在3～5mm，更优选在3.2～4.5mm，更优选在3.0～4.0mm。
在本发明中，所述轻质夹层复合材料为面密度优选为10.5～12.5kg/m2，更优选为10.9～12.4kg/m2，更优选为11.3～12.1kg/m2，更优选为11.6～11.8kg/m2。
在本发明中，所述上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材具体优选为间隔设置的泡沫芯材。
在本发明中，所述间隔的间距优选为50～500mm，更优选为50～300mm，更优选为100～300mm。
在本发明中，所述间隔处优选设置有腹板。
在本发明中，所述腹板优选包括第二连续纤维增强热固性树脂复合材料。
在本发明中，所述第二连续纤维具体优选为第二连续纤维缝编织物。
在本发明中，所述第二连续纤维的材质优选包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维中的一种或多种的混编，更优选为玻璃纤维、碳纤维或玄武岩纤维。
在本发明中，所述第二连续纤维缝编织物优选包括轴向缝编织物；具体的，所述轴向缝编织物为多轴向缝编织物。
在本发明中，所述第二连续纤维的克重优选为450～1600g/m2，更优选为650～1400g/m2，更优选为800～1200g/m2。
在本发明中，所述复合的方式优选为热固性树脂固化复合。
在本发明中，所述泡沫芯材表面优选设置有工艺槽。
在本发明中，所述工艺槽中优选填充有热固性树脂。
在本发明中，所述泡沫芯材优选设置有洞穿芯材厚度方向上的工艺孔。
在本发明中，所述工艺孔中优选填充有热固性树脂。
在本发明中，所述泡沫芯材优选为具有闭孔结构的泡沫芯材。所述热固性树脂仅填充在工艺槽和/或工艺孔中，泡沫芯材内部的孔洞中不含有热固性树脂。
在本发明中，所述轻质夹层复合材料优选为用于高铁内饰地板的夹层复合材料。
本发明提供的夹层复合材料是由上、下蒙皮及中间的泡沫芯材组成的三层结构。上、下蒙皮是由连续纤维增强热固性树脂而形成的复合材料。本发明可以通过调节上、下蒙皮不同缝编织物的组合以及最终复合材料中树脂含量的控制，考察整个夹层复合材料的密度和力学性能关联影响，进行地板的轻量化设计。而且泡沫表面开设了工艺槽和工艺孔，成型时树脂能填充芯层表面的工艺槽、工艺孔，加强蒙皮和芯层的界面粘接性能、提高地板的耐用性，还能在一定程度上提高地板的整体强度。同时，间隔一定距离的相邻泡沫之间铺设了一定克重的轴向缝编织物，能与上下蒙皮的连续纤维材料形成整体，成型后能形成腹板结构，能极大地提高地板的力学承载性能。
本发明为完整和细化整体技术方案，更好的保证轻质夹层复合材料的结构、形貌，进一步提高轻质夹层复合材料的性能，上述轻质夹层复合材料具体可以为以下结构：
轻质高铁内饰地板的夹层复合材料，所述夹层复合材料是由上、下蒙皮及中间的泡沫芯材组成的三层结构。上、下蒙皮为连续纤维增强复合材料，具体是由连续纤维增强热固性树脂而形成的复合材料。
具体的，连续纤维的材质是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、以及这三种纤维的混编形式，优选玻璃纤维。
具体的，连续纤维的形态是缝编织物中的多轴向缝编织物。更具体的，克重为450g/m2～1800g/m2，优选800g/m2～1600g/m2。
具体的，热固性树脂材质是阻燃型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂中的一种，优选环氧树脂。
具体的，泡沫芯材的材质是聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、酚醛、聚氨酯、聚甲基丙烯酰亚胺中的一种，优选聚对苯二甲酸乙二醇酯。更具体的，泡沫芯材的密度为60kg/m3～200kg/m3，优选80kg/m3～150kg/m3。
具体的，所述轻质高铁内饰地板的夹层复合材料的总厚度可以为18～21mm，或者为20mm。其中，泡沫芯材的厚度在14～18mm，优选14～16mm；上、下蒙皮的总厚度在2～6mm，优选3～5mm。
本发明提供的复合材料的可设计性强，通过调节上、下蒙皮不同缝编织物的组合以及最终复合材料中树脂含量的控制，可得到不同厚度及力学性能的上、下蒙皮结构，导致整个夹层复合材料的密度和力学性能关联影响，进而实现地板的轻量化设计。
本发明为进一步提高地板的力学承载性能和耐用性能，该轻质高铁内饰地板的夹层复合材料，还可以在泡沫表面开设了工艺槽和工艺孔，成型时树脂能填充芯层表面的工艺槽、工艺孔，加强蒙皮和芯层的界面粘接性能、提高地板的耐用性，还能在一定程度上提高地板的整体强度。
更进一步的，本发明还可以间隔设置泡沫芯材，然后在间隔一定距离的相邻泡沫之间铺设了一定克重的轴向缝编织物，并与上下蒙皮的连续纤维材料形成整体，成型后能形成腹板结构，能极大地提高地板的力学承载性能。
具体的，间距优选在50mm～500mm，更优选100mm～300mm；缝编织物的克重优选为450g/m2～1600g/m2，更优选为800g/m2～1200g/m2。
参见图1，图1为本发明提供的轻质高铁内饰地板的夹层复合材料的结构示意简图。其中，下蒙皮(1)、泡沫芯材(2)、上蒙皮(3)、腹板(4)、工艺槽(5)、工艺孔(6)。
参见图2，图2为本发明提供的泡沫芯材表面的工艺槽、工艺孔的结构形式示意简图。其中，下蒙皮(1)、上蒙皮(3)、工艺槽(5)、工艺孔(6)。
本发明提供了一种轻质夹层复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将连续纤维缝编织物、泡沫芯材和连续纤维缝编织物依次铺设在模具中，经过真空辅助灌注热固性树脂后，固化成型，得到轻质夹层复合材料。
在本发明中，所述连续纤维缝编织物优选包括多层多轴向连续纤维缝编织物。
在本发明中，所述真空辅助树脂导入具体为真空辅助灌注热固性树脂。
在本发明中，所述真空辅助灌注热固性树脂后，所述热固性树脂优选浸润连续纤维缝编织物和泡沫芯材。
在本发明中，所述真空的压力优选为0.085～0.1MPa，更优选为0.087～0.098MPa，更优选为0.089～0.096MPa，更优选为0.091～0.094MPa。
在本发明中，所述固化成型优选包括第一阶段固化和第二阶段固化。
在本发明中，所述第一阶段固化的温度优选为40～60℃，更优选为44～56℃，更优选为48～52℃。
在本发明中，所述第一阶段固化的时间优选为1～2h，更优选为1.2～1.8h，更优选为1.4～1.6h。
在本发明中，所述第二阶段固化的温度优选为80～100℃，更优选为84～96℃，更优选为88～92℃。
在本发明中，所述第二阶段固化的时间优选为4～6h，更优选为4.4～5.6h，更优选为4.8～5.2h。
本发明为完整和细化整体技术方案，更好的保证轻质夹层复合材料的结构、形貌，进一步提高轻质夹层复合材料的性能，上述轻质夹层复合材料的制备方法具体可以为以下步骤：
本发明采用真空辅助成型工艺制备夹层结构内饰地板主体，具体工艺流程如下，同时参见图1和图2。
①预先在一定厚度的泡沫芯材(2)，表面开设工艺槽(5)、工艺孔(6)备用；
②先将一层脱模布铺敷在已清理并涂抹脱模剂的模具上；
③按要求将一定层数的轴向缝编织物作为下蒙皮(1)铺敷在脱模布上，再把加工好的泡沫芯材(2)放置在轴向缝编织物上，泡沫之间铺放一定层数的轴向缝编织物作为腹板(4)；然后再按要求将一定层数的轴向缝编织物，作为上蒙皮(3)铺敷在泡沫芯材上；
④依次在最上面的轴向缝编织物上铺设脱模布、导流网、导流管、真空袋等真空辅材进行真空辅助树脂导入成型；
⑤按照树脂固化工艺要求固化充分后脱模；
⑥对脱模制品进行必要的切割等后处理，即制备成本发明所述的夹层结构内饰地板主体。
本发明提供了上述技术方案中任意一项所述的轻质夹层复合材料或上述技术方案中任意一项所述的制备方法所制备的轻质夹层复合材料在车辆或轨道交通方面上的应用。
在本发明中，所述车辆优选包括高铁列车。
在本发明中，所述车辆的具体位置优选包括车辆内饰地板。
在本发明中，所述车辆内饰地板优选包括地板布、地板主体及安装支撑单位。
需要指出的，典型的轨道交通内饰地板结构从上往下由地板布、地板主体及安装支撑单位三大部分组成。本发明主要针对地板主体展开研究，而目前高铁内饰地板主体主要以木质多层胶合板、铝蜂窝夹层板为主。
在本发明中，所述轻质夹层复合材料具体优选为在地板主体中的应用。
本发明上述步骤提供了一种轻质高铁内饰地板的夹层复合材料及其制备方法。该轻质夹层复合材料采用了特定的主体结构，是以环保型轻质泡沫为芯材、阻燃型高强度树脂基连续纤维增强材料为蒙皮的夹层复合材料。本发明提供的夹层复合材料具有界面强度高、力学承载性能好、质量轻，同时还具有一定的保温和隔声性能。而且本发明提供的复合材料的可设计性强，通过调节上、下蒙皮不同缝编织物的组合以及最终复合材料中树脂含量的控制，可得到不同厚度及力学性能的上、下蒙皮结构，导致整个夹层复合材料的密度和力学性能关联影响，进而实现地板的轻量化设计。
进一步的，本发明还通过对泡沫表面进行优化处理，更好的加强蒙皮和芯层的界面粘接性能、提高地板的耐用性，还能在一定程度上提高地板的整体强度。也能够通过在相邻泡沫之间铺设轴向缝编织物，并与上下蒙皮的连续纤维材料形成整体，成型后能形成腹板结构，极大地提高地板的力学承载性能。
本发明提供的轻质夹层复合材料作为高铁内饰地板的地板主体，泡沫夹层结构的使用，在实现轻量化设计的同时，还能提高地板的隔音性能和保温性能，提升乘坐舒适度，较常用地板结构减重至少10％；泡沫表面工艺槽、工艺孔的工艺设计，提高了夹层结构的界面强度以及剪切强度，有力保障了地板使用工况下的可靠性；引入腹板的结构设计，极大地提高了夹层结构的抗压强度，增加了地板的抗疲劳性，耐用性进一步提升。
实验结果表明，本发明制备的轻质夹层复合材料，具有较好地力学承载性能；能满足“6000N/m2均载下，小于0.5mm；10000N/m2均载下，小于1.0mm；400kg集中载荷，小于2.5mm”的弯曲形变要求。同时，还有较好的隔声性能，计权隔声量超过32dB。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种轻质夹层复合材料及其应用进行了详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
轻质夹层复合材料制备过程：
①下蒙皮铺设：先在脱模布上铺设一层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布和一层800g/m2的双轴向缝编玻纤布。
②铺上泡沫芯材：选用厚度为15mm、密度为150kg/m3的聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫；泡沫间隔300mm放置2层800g/m2的双轴向缝编玻纤布。
③上蒙皮铺设：在泡沫芯材上铺设一层800g/m2的双轴向缝编玻纤布和一层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布。
④再依次铺设脱模布、导流网、导流管、真空袋等真空辅材，然后利用真空辅助将环氧树脂灌注并浸润玻纤织物及泡沫，控制复合材料中树脂含量不超过40％。
⑤按“60℃，3小时，然后80℃，1小时”充分固化后脱模，进行适当切割就可得到适用于高铁内饰地板的轻质夹层复合材料。
对本发明实施例1制备的轻质夹层复合材料进行性能检测。
轻质夹层复合材料的密度测定采用GB/T 6343的测试标准进行；
隔声性能的测定采用四传声器传递函数法进行；
力学承载按测试规范进行。
参见表1，表1为本发明实施例1制备的轻质夹层复合材料的性能检测结果。
表1
Figure BDA0003385470860000121
Figure BDA0003385470860000131
实施例2
轻质夹层复合材料制备过程：
①下蒙皮铺设：先在脱模布上铺设一层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布和两层800g/m2的双轴向缝编玻纤布。
②铺上泡沫芯材：选用厚度为17mm、密度为150kg/m3的聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫；泡沫间隔100mm放置1层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布。
③上蒙皮铺设：在泡沫芯材上铺设一层800g/m2的双轴向缝编玻纤布和一层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布。
④再依次铺设脱模布、导流网、导流管、真空袋等真空辅材，然后利用真空辅助将环氧树脂灌注并浸润玻纤织物及泡沫，控制复合材料中树脂含量不超过40％。
⑤按“60℃，3小时，然后80℃，1小时”充分固化后脱模，进行适当切割就可得到适用于高铁内饰地板的轻质夹层复合材料。
对本发明实施例2制备的轻质夹层复合材料进行性能检测。
轻质夹层复合材料的密度测定采用GB/T 6343的测试标准进行；
隔声性能的测定采用四传声器传递函数法进行；
力学承载按测试规范进行。
参见表2，表2为本发明实施例2制备的轻质夹层复合材料的性能检测结果。
表2
Figure BDA0003385470860000132
实施例3
轻质夹层复合材料制备过程：
①下蒙皮铺设：先在脱模布上铺设一层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布和两层800g/m2的双轴向缝编玻纤布。
②铺上泡沫芯材：选用厚度为17mm、密度为120kg/m3的聚对苯二甲酸乙二醇酯泡沫；泡沫间隔100mm放置2层800g/m2的双轴向缝编玻纤布。
③上蒙皮铺设：在泡沫芯材上铺设一层800g/m2的双轴向缝编玻纤布和一层1200g/m2的三轴向缝编玻纤布。
④再依次铺设脱模布、导流网、导流管、真空袋等真空辅材，然后利用真空辅助将环氧树脂灌注并浸润玻纤织物及泡沫，控制复合材料中树脂含量不超过40％。
⑤按“60℃，3小时，然后80℃，1小时”充分固化后脱模，进行适当切割就可得到适用于高铁内饰地板的轻质夹层复合材料。
对本发明实施例3制备的轻质夹层复合材料进行性能检测。
轻质夹层复合材料的密度测定采用GB/T 6343的测试标准进行；
隔声性能的测定采用四传声器传递函数法进行；
力学承载按测试规范进行。
参见表3，表3为本发明实施例3制备的轻质夹层复合材料的性能检测结果。
表3
Figure BDA0003385470860000141
以上对本发明提供的一种轻质高铁内饰地板的夹层复合材料及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种轻质夹层复合材料，其特征在于，包括上蒙皮、下蒙皮以及复合在上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材；
所述上蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料；
所述下蒙皮的材质包括连续纤维增强热固性树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的轻质夹层复合材料，其特征在于，所述连续纤维具体为连续纤维缝编织物；
所述连续纤维的材质包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维中的一种或多种的混编；
所述连续纤维的克重为450～1800g/m2；
所述热固性树脂包括阻燃型不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂和酚醛树脂中的一种或多种；
所述泡沫芯材的材质包括聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、酚醛、聚氨酯和聚甲基丙烯酰亚胺中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的轻质夹层复合材料，其特征在于，所述连续纤维缝编织物包括多轴向缝编织物；
所述连续纤维增强热固性树脂复合材料包括多层连续纤维缝编织物增强热固性树脂复合材料；
所述多层的层数包括2～5层；
所述泡沫芯材的密度为60～200kg/m3；
所述复合材料中，所述热固性树脂的质量含量为30％～40％。
4.根据权利要求1所述的轻质夹层复合材料，其特征在于，所述轻质夹层复合材料的厚度为17～23mm；
所述泡沫芯材的厚度在14～18mm；
所述上蒙皮和下蒙皮的总厚度在3～5mm；
所述轻质夹层复合材料为面密度为10.5～12.5kg/m2；
所述轻质夹层复合材料为用于高铁内饰地板的夹层复合材料。
5.根据权利要求1所述的轻质夹层复合材料，其特征在于，所述上蒙皮与下蒙皮之间的泡沫芯材具体为间隔设置的泡沫芯材；
所述间隔的间距为50～500mm；
所述间隔处设置有腹板；
所述腹板包括第二连续纤维增强热固性树脂复合材料；
所述第二连续纤维具体为第二连续纤维缝编织物；
所述第二连续纤维的材质包括玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维中的一种或多种的混编；
所述第二连续纤维缝编织物包括轴向缝编织物；
所述第二连续纤维的克重为450～1600g/m2。
6.根据权利要求1所述的轻质夹层复合材料，其特征在于，所述复合的方式热固性树脂固化复合；
所述泡沫芯材表面设置有工艺槽；
所述工艺槽中填充有热固性树脂；
所述泡沫芯材设置有洞穿芯材厚度方向上的工艺孔；
所述工艺孔中填充有热固性树脂。
7.一种轻质夹层复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将连续纤维缝编织物、泡沫芯材和连续纤维缝编织物依次铺设在模具中，经过真空辅助热固性树脂导入后，固化成型，得到轻质夹层复合材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述连续纤维缝编织物包括多层多轴向连续纤维缝编织物；
所述真空辅助树脂导入后，所述热固性树脂浸润连续纤维缝编织物和泡沫芯材；
所述真空的压力为0.085～0.1MPa；
所述固化成型包括第一阶段固化和第二阶段固化；
所述第一阶段固化的温度为40～60℃；
所述第一阶段固化的时间为1～2h；
所述第二阶段固化的温度为80～100℃；
所述第二阶段固化的时间为4～6h。
9.权利要求1～6任意一项所述的轻质夹层复合材料或权利要求7～8任意一项所述的制备方法所制备的轻质夹层复合材料在车辆或轨道交通方面上的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述车辆包括高铁列车；
所述车辆的具体位置包括车辆内饰地板；
所述车辆内饰地板包括地板布、地板主体及安装支撑单位；
所述轻质夹层复合材料具体为在地板主体中的应用。
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