CN114193841A - 一种保温方舱舱板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温方舱舱板及其制备方法，所述保温方舱舱板包括蜂窝芯和两个蒙皮，蜂窝芯具有多个沿其厚度方向延伸的通孔，各所述通孔内填充有环氧树脂发泡体；两个蒙皮分设于所述蜂窝芯的厚度方向的两侧；其中，所述环氧树脂发泡体的原料包括环氧树脂和胺固化剂。本发明提供的保温方舱舱板采用蜂窝芯做舱板骨架，并在其通孔中填充环氧树脂发泡体，提高了舱板的保温性能；且本发明提供的环氧树脂发泡体稳定性好，不易出现二次发泡，进而导致蒙皮脱粘、鼓包。

Description

一种保温方舱舱板及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料方舱制造技术领域，尤其涉及一种保温方舱舱板及其制备方法。
背景技术
保温方舱是指用各种坚固材料有机的组合在一起，形成的方便、可移动的、具有保温性能的整体。
传统的保温方舱的舱板多采用金属骨架及蒙皮的结构形式，通过在其金属骨架构成的夹层内填充聚氨酯泡沫来实现保温，但根据长期自然环境应用情况，这种保温方舱舱板表现出的二次发泡问题较为严重，且容易导致蒙皮起鼓、局部脱粘、裂纹等缺陷，造成夹层内部的渗水，进而引发更大面积的缺陷。且聚氨酯发泡过程会产生污染性气体，已不适应于现有绿色、环保发展要求。此外，泡沫夹层抗冲击性能较差，粘接界面处的泡沫易破裂、分层，降低了舱体壁板的结构强度。
也有部分保温舱体的舱板采用芳纶蜂窝型夹层结构，但由于蜂窝夹层内部通孔性的特点，在舱内外出现温差时，蜂窝孔壁内的空气会形成微小空间内的空气对流，降低了方舱的保温性能。并且蜂窝材料的孔洞型结构，会吸附留存大量树脂，导致该材料体系无法使用低成本的真空导入工艺来制造相应产品，同时导致树脂浪费、产品重量过高等弊端。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种保温方舱舱板及其制备方法，旨在提供一种保温性能好且无二次发泡风险的保温方舱舱板。
为实现上述目的，本发明提出一种保温方舱舱板，所述保温方舱舱板包括：
蜂窝芯，具有多个沿其厚度方向延伸的通孔，各所述通孔内填充有环氧树脂发泡体；以及，
两个蒙皮，分设于所述蜂窝芯的厚度方向的两侧；
其中，所述环氧树脂发泡体的原料包括环氧树脂和胺固化剂。
可选地，所述环氧树脂发泡体的原料包括以下重量份数的组分：环氧树脂100份、铝粉0.5～1.2份、氢氧化钠溶液0.6～1.4份、气相二氧化硅0.5～2.5份以及胺固化剂20～30份；
其中，氢氧化钠溶液的浓度为15～25mol/L。
可选地，所述蜂窝芯的厚度为5～50mm。
可选地，所述蒙皮的厚度为0.4～0.5mm。
此外，本发明还提出一种保温方舱舱板的制备方法，所述保温方舱舱板的制备方法包括以下步骤：
S10、将环氧树脂加热至38～42℃后，加入铝粉搅拌形成树脂液；
S20、将胺固化剂加热至38～42℃后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液；
S30、将所述树脂液和所述固化液混合成树脂混合液后，放入发泡模腔中，然后放入蜂窝芯，使所述树脂混合液进入到所述蜂窝芯的通孔内，得到预制件；
S40、将所述预制件置于35～45℃环境下进行发泡，然后拆除发泡模腔，得到发泡蜂窝芯；
S50、在发泡蜂窝芯厚度方向上的两侧分别设置蒙皮，得到保温方舱舱板。
可选地，步骤S30中，所述蜂窝芯的体积和所述树脂混合液的体积的比例为5～20:1。
可选地，步骤S40中，发泡的时间为1～2.5h。
可选地，步骤S50包括：
步骤S51、使用预浸料进行模压固化，得到蒙皮；
步骤S52、在发泡蜂窝芯厚度方向上的两侧分别粘接蒙皮，再固化处理，得到保温方舱舱板。
本发明提供的技术方案中，采用蜂窝芯做舱板骨架，并在其通孔中填充环氧树脂发泡体，提高了舱板的保温性能；且本发明提供的环氧树脂发泡体稳定性好，不易出现二次发泡，进而导致蒙皮脱粘、鼓包。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的保温方舱舱板的一实施例的结构示意图；
图2为用于制作本发明提供的保温方舱舱板一实施例的发泡模腔的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 保温方舱舱板 4 粘胶层
1 蒙皮 5 发泡模腔
2 蜂窝芯 6 液位线
3 环氧树脂发泡体
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
传统的保温方舱的舱板多采用金属骨架及蒙皮的结构形式，通过在其金属骨架构成的夹层内填充聚氨酯泡沫来实现保温，但根据长期自然环境应用情况，这种保温方舱舱板表现出的二次发泡问题较为严重，且容易导致蒙皮起鼓、局部脱粘、裂纹等缺陷，造成夹层内部的渗水，进而引发更大面积的缺陷。且聚氨酯发泡过程会产生污染性气体，已不适应于现有绿色、环保发展要求。此外，泡沫夹层抗冲击性能较差，粘接界面处的泡沫易破裂、分层，降低了舱体壁板的结构强度。
也有部分保温舱体的舱板采用芳纶蜂窝型夹层结构，但由于蜂窝夹层内部通孔性的特点，在舱内外出现温差时，蜂窝孔壁内的空气会形成微小空间内的空气对流，降低了方舱的保温性能。并且蜂窝材料的孔洞型结构，会吸附留存大量树脂导致树脂浪费、成本较高。
鉴于此，本发明提供一种保温方舱舱板，请参照图1，在本实施例中，所述保温方舱舱板包括蜂窝芯和两个蒙皮，蜂窝芯具有多个沿其厚度方向延伸的通孔，各所述通孔内填充有环氧树脂发泡体；两个蒙皮分设于所述蜂窝芯的厚度方向的两侧；其中，所述环氧树脂发泡体的原料包括环氧树脂和胺固化剂。
本发明提供的技术方案中，采用蜂窝芯做舱板骨架，并在其通孔中填充环氧树脂发泡体，提高了舱板的保温性能；且本发明提供的环氧树脂发泡体稳定性好，不易出现二次发泡，进而导致蒙皮脱粘、鼓包。
其中，环氧树脂和胺固化剂可以是市面上常见的任意一种，本发明不做限制。其中，环氧树脂优选为E51环氧树脂。
具体地，所述环氧树脂发泡体的原料包括以下重量份数的组分：环氧树脂100份、铝粉0.5～1.2份、氢氧化钠溶液0.6～1.4份、气相二氧化硅0.5～2.5份以及胺固化剂20～30份；其中，氢氧化钠溶液的浓度为15～25mol/L。
在一些实施例中，所述蜂窝芯的厚度为5～50mm；所述蒙皮的厚度为0.4～0.5mm。
基于上述实施例，本发明进一步提供一种保温方舱舱板的制备方法。所述保温方舱舱板的制备方法包括以下步骤：
步骤S10、将环氧树脂加热至38～42℃后，加入铝粉搅拌形成树脂液。
步骤S20、将胺固化剂加热至38～42℃后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液。
本实施例先按份量取用各原料，具体为，环氧树脂100份、铝粉0.5～1.2份、氢氧化钠溶液0.6～1.4份、气相二氧化硅0.5～2.5份以及胺固化剂20～30份；其中，氢氧化钠溶液的浓度为15～25mol/L。然后，将环氧树脂和胺固化剂分别注入到双组份注胶机加热釜中，各自加热至38～42℃，前者中加入铝粉形成树脂液，后者中加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液。
步骤S30、将所述树脂液和所述固化液混合成树脂混合液后，放入发泡模腔中，然后放入蜂窝芯，使所述树脂混合液进入到所述蜂窝芯的通孔内，得到预制件。
本发明提出的环氧树脂发泡体配方使得其只需要浸入蜂窝芯通孔内一部分，参阅图2，树脂混合液的液位线可根据发泡密度等指标要求进行调整控制，待其发泡后就能完全填充通孔，制得的发泡蜂窝芯重量轻但保温效果好，并且发泡泡沫为闭孔型泡沫，可以适应真空导入成型工艺，适用于低成本保温方舱的制造。其中，所述蜂窝芯的体积和所述树脂混合液的体积的比例为5～20:1。
步骤S40、将所述预制件置于35～45℃环境下进行发泡，然后拆除发泡模腔，得到发泡蜂窝芯。
本实施例将预制件(即通孔中浸有树脂混合液的蜂窝芯)放入35～45℃烘烤装置中，放置1～2.5h，使其发泡，然后拆除发泡模腔，清理模具以及蜂窝芯周边上的聚酯薄膜等辅料，再按方舱舱板尺寸要求切割蜂窝芯，得到厚度为5～50mm的发泡蜂窝芯，最后清理掉切割时残留的粉尘碎屑。
步骤S50、在发泡蜂窝芯厚度方向上的两侧分别设置蒙皮，得到保温方舱舱板。
具体地，步骤S50包括：
步骤S51、使用预浸料进行模压固化，得到蒙皮。
其中，预浸料可以是玻璃纤维预浸料、芳纶纤维预浸料或者碳纤维预浸料等，本发明不限制预浸料的具体材质，其可以是任意一种常见的蒙皮材料。
模压固化的压力可以为0.3～0.6MPa，成型的蒙皮厚度为0.4～0.5mm。具体地，可以将多层预浸料在0.3～0.6MPa成型压力下加热压固化制得预固化蒙皮。
步骤S52、在发泡蜂窝芯厚度方向上的两侧分别粘接蒙皮，再固化处理，得到保温方舱舱板。
具体实施时，可以先打磨预固化蒙皮的粘接面，然后在粘接面上铺贴结构胶或涂刷树脂，然后将发泡蜂窝芯放置于两个蒙皮之间，转入热压机热压加压至0.1MPa～0.25MPa，固化2h～12h，获得保温方舱舱板材料。其中，热压固化时采用的温度本发明不做限制，具体可以根据不同粘接剂的固化特性进行调整。
以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，应当理解，以下实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例均采用如图2所示的发泡模腔进行制备，制得的产品具有如图1所示的保温方舱舱板结构。
实施例1
(1)按份量取用各原料，具体为，环氧树脂100份、铝粉0.5份、氢氧化钠溶液0.6份、气相二氧化硅0.5份以及胺固化剂20份，备用；其中，氢氧化钠溶液的浓度为20mol/L。
(2)将环氧树脂和胺固化剂分别注入到双组份注胶机加热釜中，设定环氧树脂的加热釜加热至40℃，然后，加入铝粉形成树脂液；设定胺固化剂的加热釜加热至40℃，然后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液。
(3)启动注胶机，输出树脂液和固化液混合成树脂混合液，将树脂混合液转移至发泡模腔内；然后，将厚度500mm的蜂窝芯块体置于树脂混合液中，其与树脂混合液的体积比为10:1，浸泡至树脂混合液进入通孔内后，得到预制件。
(4)转移预制件到35℃烘房中，放置2h。然后拆除发泡模腔，清理模具以及蜂窝芯周边上的聚酯薄膜等辅料，再按方舱舱板尺寸要求切割蜂窝芯，得到厚度为50mm的发泡蜂窝芯，最后清理掉切割时残留的粉尘碎屑。
(5)使用玻璃纤维预浸料、芳纶纤维预浸料以及碳纤维预浸料在0.6MPa成型压力下加热压固化制得厚度为0.5mm的预固化蒙皮。
(6)打磨预固化蒙皮的粘接面，然后在粘接面上铺贴结构胶，然后将发泡蜂窝芯放置于两个蒙皮之间，转入热压机热压加压至0.1MPa、于135℃下固化2h，获得保温方舱舱板材料。
对上述实施例制备得到的保温方舱舱板进行性能检测，其传热系数为0.045W/(m·K)，经高低温环境试验、湿热环境试验检测，舱板蒙皮表观良好，泡沫状态完好，未出现二次发泡。
实施例2
(1)按份量取用各原料，具体为，环氧树脂100份、铝粉0.8份、氢氧化钠溶液1份、气相二氧化硅2.5份以及胺固化剂20份，备用；其中，氢氧化钠溶液的浓度为20mol/L。
(2)将环氧树脂和胺固化剂分别注入到双组份注胶机加热釜中，设定环氧树脂的加热釜加热至40℃，然后，加入铝粉形成树脂液；设定胺固化剂的加热釜加热至40℃，然后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液。
(3)启动注胶机，输出树脂液和固化液混合成树脂混合液，将树脂混合液转移至发泡模腔内；然后，将厚度500mm的蜂窝芯块体置于树脂混合液中，其与树脂混合液的体积比为5:1，浸泡至树脂混合液进入通孔内后，得到预制件。
(4)转移预制件到45℃烘房中，放置2h。然后拆除发泡模腔，清理模具以及蜂窝芯周边上的聚酯薄膜等辅料，再按方舱舱板尺寸要求切割蜂窝芯，得到厚度为10mm的发泡蜂窝芯，最后清理掉切割时残留的粉尘碎屑。
(5)使用两层碳纤维预浸料在0.3MPa成型压力下加热压固化制得厚度为0.4mm的预固化蒙皮。
(6)打磨预固化蒙皮的粘接面，然后在粘接面上铺贴结构胶，然后将发泡蜂窝芯放置于两个蒙皮之间，转入热压机热压加压至0.1MPa、于135℃下固化2h，获得保温方舱舱板材料。
对上述实施例制备得到的保温方舱舱板进行性能检测，其传热系数为0.047W/(m·K)，经高低温环境试验、湿热环境试验检测，舱板蒙皮表观良好，泡沫状态完好，未出现二次发泡。
实施例3
(1)按份量取用各原料，具体为，环氧树脂100份、铝粉1份、氢氧化钠溶液1.2份、气相二氧化硅1份以及胺固化剂30份，备用；其中，氢氧化钠溶液的浓度为25mol/L。
(2)将环氧树脂和胺固化剂分别注入到双组份注胶机加热釜中，设定环氧树脂的加热釜加热至38℃，然后，加入铝粉形成树脂液；设定胺固化剂的加热釜加热至38℃，然后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液。
(3)启动注胶机，输出树脂液和固化液混合成树脂混合液，将树脂混合液转移至发泡模腔内；然后，将厚度500mm的蜂窝芯块体置于树脂混合液中，其与树脂混合液的体积比为20:1，浸泡至树脂混合液进入通孔内后，得到预制件。
(4)转移预制件到35℃烘房中，放置2.5h。然后拆除发泡模腔，清理模具以及蜂窝芯周边上的聚酯薄膜等辅料，再按方舱舱板尺寸要求切割蜂窝芯，得到厚度为50mm的发泡蜂窝芯，最后清理掉切割时残留的粉尘碎屑。
(5)使用两层玻璃纤维预浸料在0.6MPa成型压力下加热压固化制得厚度为0.4～0.5mm的预固化蒙皮。
(6)打磨预固化蒙皮的粘接面，然后在粘接面上铺贴结构胶，然后将发泡蜂窝芯放置于两个蒙皮之间，转入热压机热压加压至0.1MPa、于135℃下固化2h，获得保温方舱舱板材料。
对上述实施例制备得到的保温方舱舱板进行性能检测，其传热系数为0.043W/(m·K)，经高低温环境试验、湿热环境试验检测，舱板蒙皮表观良好，泡沫状态完好，未出现二次发泡。
实施例4
(1)按份量取用各原料，具体为，环氧树脂100份、铝粉1.2份、氢氧化钠溶液1.4份、气相二氧化硅2.5份以及胺固化剂20份，备用；其中，氢氧化钠溶液的浓度为15mol/L。
(2)将环氧树脂和胺固化剂分别注入到双组份注胶机加热釜中，设定环氧树脂的加热釜加热至42℃，然后，加入铝粉形成树脂液；设定胺固化剂的加热釜加热至42℃，然后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液。
(3)启动注胶机，输出树脂液和固化液混合成树脂混合液，将树脂混合液转移至发泡模腔内；然后，将厚度500mm的蜂窝芯块体置于树脂混合液中，其与树脂混合液的体积比为10:1，浸泡至树脂混合液进入通孔内后，得到预制件。
(4)转移预制件到40℃烘房中，放置1h。然后拆除发泡模腔，清理模具以及蜂窝芯周边上的聚酯薄膜等辅料，再按方舱舱板尺寸要求切割蜂窝芯，得到厚度为5mm的发泡蜂窝芯，最后清理掉切割时残留的粉尘碎屑。
(5)使用两层玻璃纤维预浸料在0.6MPa成型压力下加热压固化制得厚度为0.4～0.5mm的预固化蒙皮。
(6)打磨预固化蒙皮的粘接面，然后在粘接面上铺贴结构胶，然后将发泡蜂窝芯放置于两个蒙皮之间，转入热压机热压加压至0.1MPa、于135℃下固化2h，获得保温方舱舱板材料。
对上述实施例制备得到的保温方舱舱板进行性能检测，其传热系数为0.042W/(m·K)，经高低温环境试验、湿热环境试验检测，舱板蒙皮表观良好，泡沫状态完好，未出现二次发泡。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种保温方舱舱板，其特征在于，包括：
蜂窝芯，具有多个沿其厚度方向延伸的通孔，各所述通孔内填充有环氧树脂发泡体；以及，
两个蒙皮，分设于所述蜂窝芯的厚度方向的两侧；
其中，所述环氧树脂发泡体的原料包括环氧树脂和胺固化剂。
2.如权利要求1所述的保温方舱舱板，其特征在于，所述环氧树脂发泡体的原料包括以下重量份数的组分：环氧树脂100份、铝粉0.5～1.2份、氢氧化钠溶液0.6～1.4份、气相二氧化硅0.5～2.5份以及胺固化剂20～30份；
其中，氢氧化钠溶液的浓度为15～25mol/L。
3.如权利要求1所述的保温方舱舱板，其特征在于，所述蜂窝芯的厚度为5～50mm。
4.如权利要求1所述的保温方舱舱板，其特征在于，所述蒙皮的厚度为0.4～0.5mm。
5.一种保温方舱舱板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S10、将环氧树脂加热至38～42℃后，加入铝粉搅拌形成树脂液；
S20、将胺固化剂加热至38～42℃后，加入氢氧化钠溶液和气相二氧化硅，搅拌混匀，得到固化液；
S30、将所述树脂液和所述固化液混合成树脂混合液后，放入发泡模腔中，然后放入蜂窝芯，使所述树脂混合液进入到所述蜂窝芯的通孔内，得到预制件；
S40、将所述预制件置于35～45℃环境下进行发泡，然后拆除发泡模腔，得到发泡蜂窝芯；
S50、在发泡蜂窝芯厚度方向上的两侧分别设置蒙皮，得到保温方舱舱板。
6.如权利要求5所述的保温方舱舱板的制备方法，其特征在于，步骤S30中，所述蜂窝芯的体积和所述树脂混合液的体积的比例为5～20:1。
7.如权利要求5所述的保温方舱舱板的制备方法，其特征在于，步骤S40中，发泡的时间为1～2.5h。
8.如权利要求5所述的保温方舱舱板的制备方法，其特征在于，步骤S50包括：
步骤S51、使用预浸料进行模压固化，得到蒙皮；
步骤S52、在发泡蜂窝芯厚度方向上的两侧分别粘接蒙皮，再固化处理，得到保温方舱舱板。
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