CN117445446A - 复合材料的制备方法、复合板材及低温储罐 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合材料的制备方法、复合板材及低温储罐，其用于加工处理材料单元，材料单元在依次经过负压处理，加压处理，清除处理，干燥、平衡处理，组胚处理，热压处理及多级降温降压处理后，具有极高的耐低温性、耐高温性、耐磨性及结构强度。当其应用于低温储罐时，能够在有效保障复合材料低温隔热性能的同时，防止复合材料在高温环境下受热开裂，保障复合材料的韧性，保障低温储罐的安全性及可靠性。

Description

复合材料的制备方法、复合板材及低温储罐
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种复合材料的制备方法、复合板材及低温储罐。
背景技术
复合材料是将材料单元充分浸渍在合成树脂溶液中，使得树脂渗入材料单元内。之后，材料单元经干燥除去水分。最终，加热材料单元使得树脂固化后生成不溶于水的聚合物。该复合材料具有绝缘隔冷性能，具有超低温-220℃下的隔热性能、高强度、高耐候、高耐磨及高密度等性能，其制备工艺复杂，设备要求精良。
因复合材料具有超低温隔热性能，使得其能够应用于船舶及低温储罐领域。具体的，其能够应用于与低温储罐相接触的隔热支撑块。当低温储罐内容置并运输液化气、LNG、LPG、乙烯等低温液体时，隔热支撑块能够隔绝罐体内低温液体的冷量传递至外界，提高低温储罐的保冷效率。
但相关技术中的复合材料，在制造完成之后，其内部应力大，韧性低。当低温储罐空罐运输过程中，阳光照射于罐体后，罐体的温度逐渐升高。当罐体温度升高至一定程度后，隔热支撑块将受热开裂，从而使得隔热支撑块受到破坏，其需要进行更换，以保障低温储罐的安全性能及隔热性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种具备超低温隔热性能，且韧性高的复合材料的制备方法、复合板材及低温储罐。
为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
根据本申请的一个方面，本申请提供一种复合材料的制备方法，其用于加工处理材料单元，其包括负压处理，加压处理，清除处理，干燥、平衡处理，组胚处理，热压处理及多级降温降压处理；负压处理，所述材料单元放入真空容器，将所述真空容器抽真空以达到负压状态；浸渍处理，所述负压处理后，所述真空容器保持负压状态，再将浸渍溶液注入所述真空容器内，以使所述浸渍溶液渗入所述材料单元内；加压处理，所述浸渍处理后加压所述真空容器，以使所述浸渍溶液于所述材料单元内快速扩散，之后，再排空所述真空容器内残余的所述浸渍溶液；清除处理，所述加压处理后，将所述真空容器抽真空以达到负压状态，使得所述材料单元外表面残余的所述浸渍溶液快速滴落至所述真空容器内，再将所述材料单元取出所述真空容器；干燥、平衡处理，将取出的所述材料单元先进行干燥处理，干燥处理过后，再进行平衡处理；组胚处理，将平衡处理后的多个所述材料单元堆叠以组胚形成胚体；热压处理，对所述胚体进行热压以固化所述胚体；多级降温降压处理，将热压固化后的胚体进行多级降温降压，以消除所述胚体内的应力并保障多个所述材料单元的胶合强度。
在一些实施例中，所述热压处理，其包括低压预热阶段及热压固化阶段：所述低压预热阶段，将所述胚体逐步升温，以使所述胚体内的所述浸渍溶液熔化流动，保证所述胚体内的所述浸渍溶液均匀分布；所述热压固化阶段，将经过所述预热处理后的所述胚体逐步升温、压紧，在热压过程中所述浸渍溶液于所述胚体上黏接不溢出，多个所述材料单元之间黏连粘接，并使所述浸渍溶液固化。
在一些实施例中，还包括二次复合成型处理，将多个所述胚体堆叠，并在相邻两所述胚体的相向侧面上涂覆气凝胶，再对多个所述胚体加压复合以形成所述复合材料。
在一些实施例中，所述低压预热阶段包括两级升温，第一级升温的温度范围包括50℃～80℃，加热时间按所述胚体厚度包括0.5min/mm～3min/mm；第二级升温的温度范围包括70℃～100℃，加热时间按所述胚体厚度包括0.5min/mm～3min/mm；所述热压固化阶段包括三阶段热压，第一阶段热压的温度范围包括100℃～120℃，压力范围包括4kg/cm2～12kg/cm2，热压时间按所述胚体厚度包括2min/mm～5min/mm；第二阶段热压的温度范围包括120℃～140℃，压力包括50kg/cm2～120kg/cm2，热压时间按所述胚体厚度包括2min/mm～5min/mm；第三阶段热压的温度范围包括120℃～140℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，热压时间按所述胚体厚度包括2min/mm～5min/mm；所述多级降温降压处理包括五级降温降压，第一级降温降压的温度范围包括90℃～110℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第二级降温降压的温度范围包括50℃～80℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第三级降温降压的温度范围包括30℃～70℃，压力包括15kg/cm2～45kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第四级降温降压的温度范围包括20℃～50℃，压力包括10kg/cm2～30kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第五级降温降压的温度范围包括20℃～35℃，压力包括4kg/cm2～15kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
在一些实施例中，所述材料单元在负压处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，负压时间包括0.5h～1.5h；所述浸渍处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，浸渍时间包括1h～12h；所述加压处理的压力包括0.5Mpa～1.2Mpa，加压时间包括1h～6h；所述清除处理的真空8h～100h，所述材料单元的含水率为10％～15％。
在一些实施例中，所述清除处理之后还包括滴胶处理，所述材料单元自所述真空容器取出后，放置于架体上，滴胶时间包括0.5h～3h。
在一些实施例中，所述材料单元的材质包括竹材、木材、芦竹、无纺布或纸的至少之一。
一种复合板材，其包括：所述复合板材包括复合材料板，所述复合材料板应用如上任一所述的制备方法制备。
在一些实施例中，所述复合材料板能够与木板、竹板、竹木复合板、塑木复合板、纤维增强材料、浸渍纸、高压层压板中的至少一种进行组胚黏结，以热压复合形成所述复合板材。
一种低温储罐，其包括：罐体、支撑架及多个支撑块；罐体用于存储低温液体；支撑架设置于所述罐体的周侧，以支撑所述罐体；多个支撑块位于所述罐体及所述支撑架之间，多个所述支撑块沿所述罐体的周侧排布以防止所述罐体的冷量传递至所述支撑架上，所述支撑块通过如上任一所述的复合板材制成。
在一些实施例中，所述支撑块朝向所述罐体的一侧面设置有容置槽，所述容置槽沿所述储罐的轴向延伸；所述罐体相对于所述容置槽设有凸块，所述凸块卡合于所述容置槽内；所述容置槽的内壁上涂覆有气凝胶以形成气凝胶层，所述气凝胶层粘接所述容置槽的内壁及所述凸块。
由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：
本申请中，材料单元经过负压处理，使得材料单元内的气体被抽出，再于真空容器内注入浸渍溶液，以使浸渍溶液渗入至材料单元内。在浸渍处理后，进行加压处理，以使浸渍溶液快速渗入材料单元内，且使得浸渍溶液于材料单元内均匀化，使得材料单元内细胞壁之间的间隙充分渗入浸渍溶液。使得材料单元增容，提高材料单元的结构强度。在加压完成后，真空容器内进行二次负压，以使材料单元表面残余的浸渍溶液快速掉落。在加压处理后，取出材料单元，以进行干燥、平衡处理、组胚处理及热压处理，以使得材料单元上的浸渍溶液形成致密保护层，提高材料单元的强度、耐候性、耐磨损性、绝缘功能及隔热性能。在胚体热压完成后，进行多级降温降压处理，以消除胚体内的应力并保障多个所述材料单元的胶合强度，从而有效提高复合材料的韧性。该复合材料制备方法制备的复合材料，应用于低温储罐等领域时，能够在有效保障复合材料低温隔热性能的同时，防止复合材料在高温环境下受热开裂，保障复合材料的韧性。
附图说明
图1是本发明低温储罐的结构示意图。
图2是本发明复合材料的制备方法步骤S100至步骤S800的流程示意图。
图3是本发明制备方法步骤S710至步骤S720的流程示意图。
图4是本发明制备方法步骤S711至步骤S723的流程示意图。
图5是本发明制备方法步骤S810至步骤S850的流程示意图。
图6是本发明制备方法步骤S900的流程示意图。
图7是本发明制备方法步骤S420的流程示意图。
图8是本发明复合板材制造的支撑块。
图9是本发明复合板材制造的连接件结构。
图10是本发明低温储罐垂直于其轴向的局部平面剖视图。
附图标记说明如下：100、罐体；200、支撑架；300、支撑块；400、连接件。
具体实施方式
体现本申请特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本申请能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本申请的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
目前，市面上具有绝缘性能，及超低温-220℃以下隔热性能的复合材料，其一般应用于船舶、低温储罐等生产制造领域，其是一种高技术含量，应用于高危环境下的高安全系数产品，具有非常严格的质量管控标准。
相关技术中，德国制备相关复合材料利用的是欧洲各国非常丰富的榉木、枫木及桦木资源，由于榉木等木材高大，硬度强，纤维粗，使得榉木等木材在经过相关的干燥、浸渍、热压固化处理后，形成高强度、高耐磨损性、高隔冷性能的复合材料。
而本申请的复合材料制备方法，其采用的材料单元不再局限于欧洲的榉木、枫木、桦木等高大木材资源，其将适用领域增加至普通的竹材、木材等领域，一方面，极大的提高了复合材料的材料来源，不再需要专门进口欧洲榉木、枫木、桦木等木材，减少复合材料的生产成本，另一方面，生产的复合材料能够达到相关的欧洲标准及国际标准，相信在不久将来，我国关于浸渍层压的复合材料对应的国标也会制定并实施。
图1是本发明低温储罐的结构示意图。
参阅图1，相关技术中，按德国相关工艺生产的复合材料，其韧性差、高温耐受性较差。当复合材料应用于低温储罐上，以形成支撑块，其能够支撑、抵接罐体，并隔绝罐体上冷量的传递。但当低温储罐空罐运输时，罐体100在太阳照射下持续升温，当罐体100温度达到较高温度时，支撑块300接触罐体100的一侧壁受热容易产生裂纹，从而影响低温储罐的隔冷效率，且易造成安全隐患。同时，按照相关欧洲标准及国际标准，产生裂纹的支撑块300将不能再继续应用于低温储罐上，需要进行更换，其整体维修、替换的成本较高，将造成极大的经济损失。
图2是本发明复合材料的制备方法步骤S100至步骤S800的流程示意图。
参阅图2，本申请提供一种复合材料的制备方法，其用于加工处理材料单元，其包括以下步骤：
S100，负压处理，将材料单元放入真空容器，将真空容器抽真空以达到负压状态。
S200，浸渍处理，负压处理后，真空容器保持负压状态，再将浸渍溶液注入真空容器内，以使浸渍溶液渗入材料单元内。
S300，加压处理，浸渍处理后加压真空容器，以使浸渍溶液于材料单元内快速扩散，之后，再排空真空容器内残余的浸渍溶液。
S400，清除处理，加压处理后，将真空容器抽真空以达到负压状态，使得材料单元外表面残余的浸渍溶液快速滴落至真空容器内，再将材料单元取出真空容器。
S500，干燥、平衡处理，将取出的所述材料单元先进行干燥处理，干燥处理过后，再进行平衡处理。
S600，组胚处理，将平衡处理后的多个所述材料单元堆叠以组胚形成胚体。
S700，热压处理，对所述胚体进行热压以固化所述胚体。
S800，多级降温降压处理，将热压固化后的胚体进行多级降温降压，以消除胚体内的应力并保障多个所述材料单元的胶合强度。
当复合材料在按上述制备方法制备生产时，先将材料单元放入真空容器内，真空容器达到负压状态，从而抽出材料单元细胞内及细胞之间的空气，使得材料单元内部的细胞也处于负压状态。
再于真空容器内注入浸渍溶液，浸渍溶液在浸没材料单元后，于材料单元内扩散，浸渍溶液渗入负压状态的细胞壁之间，以增容材料单元。在浸渍溶液渗入材料单元的过程中，进行加压处理，高压下的浸渍溶液进一步提高渗入材料单元的速度，并且，能够使得浸渍溶液于材料单元内均匀分布。在浸渍溶液充分渗入材料单元后，排空浸渍溶液。
在加压处理后，再次对真空容器抽真空以使真空容器达到负压状态，进行清除处理，使得材料单元上的浸渍溶液掉落至真空容器内，之后再将材料单元取出真空容器。
材料单元取出真空容器后，先进行干燥处理，以使得材料单元保持干燥状态；在进行平衡处理，以使材料单元内各处的含水率更加均匀，提高材料单元的稳定性、防腐性能及使用寿命。
之后，再将材料单元进行组胚处理后，进行热压处理，浸渍溶液在热压过程中使得多个材料单元充分粘接，提高胚体的连接强度。
在胚体热压完成后，进行多级降温降压处理，以消除胚体内的应力并保障多个所述材料单元的胶合强度，从而有效提高复合材料的韧性。该复合材料制备方法制备的复合材料，应用于低温储罐等领域时，能够在有效保障复合材料低温隔热性能的同时，防止复合材料在高温环境下受热开裂，保障复合材料的韧性强度。
并且，浸渍溶液在热压过程中于胚体内固化，一方面，有效提高材料单元内细胞的强度，从而提高胚体的强度、韧性、耐磨损性能及防腐性能，另一方面，浸渍溶液与胚体形成致密层压结构，使得胚体具有极高的隔冷性能，且能够进一步使得复合材料具有极好的耐腐蚀、耐水、绝缘性、化学稳定性等特性，同时，其耐磨损、耐冲击、强度等物理机械性能也优于市面上的其他复合材料，其也满足欧洲标准及国际标准的相关规定。
在本实施例中，材料单元呈板状，其由竹材、木材、芦竹、无纺布或纸的至少之一组成。材料单元可以为由竹材制成的竹板、由木材制成的木板或由芦竹制成的芦竹板。材料单元也可以由竹材、木材、芦竹等材料混合形成的板。在组胚过程中，可以由单一材质的材料单元组胚形成胚体，也可以由不同材质的多个单板混合形成胚体。
在一些实施例中，还包括由植物纤维材料制备形成的纸张，多张纸张堆叠以形成单板。
在本实施例中，浸渍溶液包括合成树脂。合成树脂包括三聚氰胺-甲醛树脂、酚醛树脂、脲醛树脂以及异氰酸酯类、多元羧酸类等的至少一种，其具有一定的粘性，并具有热固性。在一些实施例中，合成树脂的浓度能够根据材料单元的不同特性进行选择，以使合成树脂能够充分渗入材料单元内的细胞壁之间。
参阅图2，在本实施例中，在步骤S100，负压处理过程中，在材料单元放入真空容器后，真空容器抽真空以达到负压状态，负压状态能够抽出材料单元内材料细胞内及细胞之间的空气，以在后续浸渍处理及加压处理过程中，便于浸渍溶液渗入细胞壁之间。
在一些实施例中，材料单元在负压处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，负压时间包括0.5h～1.5h。该真空度及负压时间，其适配不同的材料单元的性质进行选择，以充分抽出细胞内及细胞之间的空气。
参阅图2，在本实施例中，在步骤S200，浸渍处理的过程中，真空容器持续保持负压状态，再将浸渍溶液注入真空容器内，使得材料单元浸没于浸渍溶液内。此时，浸渍溶液能够渗入材料单元的细胞壁之间，以便于后期热压固化处理，其能够提高材料单元的耐磨损性、耐腐蚀性、隔热性等性能。
在一些实施例中，浸渍处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，浸渍时间包括1h～12h。浸渍处理的真空度及浸渍时间，能够根据材料单元的材质、厚度进行适应性的选择、调整。
参阅图2，在本实施例中，在步骤S300，加压处理的过程中，对真空容器加压，以使真空容器加压至高压状态。浸渍溶液在高压环境下快速渗入材料单元内，并于材料单元内快速扩散。真空容器加压一定时间，浸渍溶液充分渗入材料单元后，排出真空容器内的树脂，以便于后续清除处理的进行。
加压处理提高了浸渍溶液的渗入效率，减少了加工时间，提高了加工效率。并且，加压处理，还能够使得浸渍溶液于材料单元内均匀分布，使得材料单元各处的性能一致且稳定，同时，便于后续组胚处理。
在一些实施例中，对真空容器通入空气，以对真空容器进行加压，使得真空容器处于高压状态。在另一些实施例中，对真空容器持续通入液体，以对真空容器进行加压，使得真空容器处于高压状态。在另一些实施例中，对真空容器持续注入浸渍溶液。
在一些实施例中，加压处理的压力包括0.5Mpa～1.2Mpa，加压时间包括1h～6h。加压处理的压力参数及加压时间，能够根据材料单元的材质、厚度进行适应性的选择、调整。
在另一些实施例中，真空容器与浸渍溶液储罐相连通。一方面，便于浸渍溶液储罐内的浸渍溶液注入真空容器内。另一方面，便于真空容器内的浸渍溶液，回流至浸渍溶液储罐内，以便于浸渍溶液的重复循环利用，提高资源的利用效率。
在一些实施例中，在采用真空压力浸渍溶液时，不同的浸渍溶液对应不同的真空度，会产生“沫化”现象，这种现象，会妨碍浸渍溶液对材料的渗透，影响浸渍效果和绝缘质量。要防止“沫化”现象，需测出该浸渍树脂的“沫化”真空度，因此在实际生产中将浸渍真空度控制在“沫化”之前。
本发明技术方案采用的材质与相关技术中德国方案采用的榉木、桦木枫木等存在极大的差别。榉木等木材因树木高大，韧性及强度相比于一般的普通树木强很多，因此，榉木板在浸渍过程中处理工艺难度及需求远小于普通树木。
本发明经过改进后，能够采用普通的木材、竹材、芦竹等材质形成单板后，通过浸渍处理等工艺，以获得达到欧洲标准及国际标准的复合材料。
例如，采用竹材制造复合材料，因竹材的细胞壁相比较于木材而言,相对较薄,并且含有大量孔隙，木材的细胞壁含有很少的孔隙，甚至可以说几乎没有。这是由于木材细胞壁的衬层纤维共价键很多，单位体积的纤维素量比竹材多，因而也更加致密。因此德国方案的方法采用的材料为榉木，其无需解决竹材细胞壁较薄、含有大量的孔隙的问题。
材料的浸渍效果用材料增重率评价。W＝(M1-M0)/M0*100％，式中:W为增重率，M1为材料浸渍处理后重量，M0为材料浸渍前重量。
本发明通过研究竹材、木材、无纺布、纸、草本植物等多种纤维材料后，为了使得竹材的材料增重率达到欧盟及国际标准，本发明研发后获得了抽真空时间、真空度、胶液浓度、预热温度、热压温度、多段降温的温度、压紧压力和压紧时间对浸渍效果的影响。从而使得本申请的复合材料的制备方法使各种材料的浸渍效果达到最佳，解决不同材料的浸渍工艺难题。
在一些实施例中，浸渍处理、加压处理能够多次进行，其根据材料单元细胞壁的薄厚、细胞之间的间隙等因素确定，以使浸渍溶液充分进入细胞内及细胞之间，从而在后续浸渍溶液进行固化后支撑细胞。
参阅图2，在本实施例中，在步骤S400，清除处理的过程中，将真空容器再次抽真空以达到负压状态，使得材料单元外表面残余的浸渍溶液快速滴落至真空容器内。在材料单元外表面残余的浸渍溶液滴落至真空容器后，再将真空容器恢复至常压状态，从而便于将材料单元自真空容器内取出。
清除处理，一方面，在负压状态下，使得材料单元内部的部分浸渍溶液析出至材料单元的外表面，从而在材料单元在移出真空容器、处于常压状态时，防止材料单元内部的浸渍溶液因压力不平衡而再析出至外界。另一方面，材料单元外表面残余的浸渍溶液快速滴落至真空容器内，从而便于浸渍溶液的回收循环再利用，并且，提高了材料单元表面的清除效率，能够快速清空真空容器，便于真空容器处理下一批材料单元，提高真空容器的利用效率，从而提高复合材料的生产效率。
在一些实施例中，清除处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，清除时间包括10min～40min。清除处理的真空度参数及清除时间，能够根据材料单元的材质、厚度进行适应性的选择、调整。
在本实施例中，在步骤S500，干燥、平衡处理过程中，材料单元自真空容器内取出后，先进行干燥处理，以减少材料单元内的含水率，一方面，能够提高材料单元的防腐性能及耐候性，另一方面，使得材料单元的表面干燥、粗糙，提高组胚、热压固化过程中相邻材料单元的表面附着力，并且能够提高热压固化胚体的连接强度。然后，再进行平衡处理，将干燥后的材料单元放入一定的温湿度环境下静置一定时间，以使材料单元各处的含水率更加均匀，从而实现材料单元的养生，提高材料单元质量的稳定性。干燥、平衡处理后，使得材料单元的含水率为10％～15％。
在一些实施例中，干燥处理的温度范围包括25℃～80℃，干燥时间包括4.8h～96h。干燥处理的干燥时间能够根据材料单元的材质、厚度、细胞间隙等参数进行适应性的选择、调整。
在一些实施例中，当材料单元为木材时，干燥温度范围包括40℃～70℃，干燥时间包括4.8h～96h。当材料单元为竹材时，干燥温度范围包括30℃～70℃，干燥时间包括12h～96h。
在一些实施例中，平衡处理的温度范围包括16℃～60℃，平衡时间包括40h～384h，环境相对湿度为50％～80％。平衡处理的平衡时间能够根据材料单元的材质、厚度、细胞间隙等参数进行适应性的选择、调整。
在一些实施例中，当材料单元为木材时，平衡温度范围包括18℃～50℃，平衡时间包括48h～384h。当材料单元为竹材时，平衡温度范围包括18℃～40℃，平衡时间包括48h～384h。
参阅图2，在本实施例中，在步骤S600，组胚处理过程中，将多个材料单元堆叠放置以形成胚体，从而便于后续热压处理。在一些实施例中，相邻材料单元能够采用平行、交错或相切的纹理方向进行组胚，以提高胚体的结构强度，增加胚体的承载能力。
图3是本发明制备方法步骤S710至步骤S720的流程示意图。图4是本发明制备方法步骤S711至步骤S723的流程示意图。
参阅图2至图4，在本实施例中，在步骤S700，热压处理的过程中，将胚体进行热压处理，以使多个材料单元内的浸渍溶液升温流动时，多个材料单元之间的浸渍溶液相接触，胚体内的浸渍溶液形成一体。之后，升温并压紧胚体，以使胚体内的浸渍溶液固化，使得胚体表面及内部形成致密层压结构，以提高胚体的密度，提高胚体的耐磨损性、耐冲击性、耐腐蚀性、耐水性、绝缘性、隔热性。
参阅图2至图4在本实施例中，步骤S700热压处理，其包括步骤S710，低压预热阶段及步骤S720，热压固化阶段。
S710，低压预热阶段，将胚体逐步升温，以使胚体内未固化的浸渍溶液熔化流动，保证胚体内的浸渍溶液均匀分布。胚体内相邻两材料单元之间的浸渍溶液相接触，从而能够在后续热压固化阶段固化浸渍溶液后，保障胚体内材料单元的连接强度及物理、化学性能。
S720，热压固化阶段，将经过预热处理后的胚体逐步升温、压紧，在热压过程中浸渍溶液于胚体上黏接不溢出，多个材料单元之间黏连粘接，并使浸渍溶液固化。胚体在热压状态下，多个材料单元之间的间隙逐渐减小，且材料单元自身的细胞间距也在压力作用下更小，从而能够有效提高胚体的耐磨损性、结构强度、耐候性、隔热性、绝缘性等性能。
在一些实施例中，胚体的低压预热阶段、热压固化阶段均于热压机内处理，当胚体放入热压机内后，持续升温热压机，以使热压机内的温度达到胚体的预热所需的温度。此时，浸渍溶液熔化流动，预热一定时间后，使得相邻材料单元的浸渍溶液相互接触流动，以充分填满并分布于胚体内的各处。在低压预热阶段结束后，继续升温以达到热压温度，并对胚体施压，以使胚体的密度逐渐增加，且使得胚体内浸渍溶液逐渐固化，以保障胚体内各材料单元的黏连强度，提高胚体的耐磨损性、强度、耐候性、隔热性、绝缘性、耐腐蚀性等性能。
在本实施例中，低压预热阶段的预热温度范围包括50℃～90℃，加热时间按胚体厚度包括1min/mm～6min/mm。低压预热阶段的预热时间能够根据材料单元的材质、厚度进行适应性的选择、调整。
参阅图2至图4，步骤S710，低压预热阶段包括步骤S711，第一级升温及步骤S712，第二级升温。步骤S711，第一级升温，第一级升温的温度范围包括50℃～80℃，加热时间按胚体厚度包括0.5min/mm～3min/mm。步骤S712，第二级升温，第二级升温的温度范围包括70℃～100℃，加热时间按胚体厚度包括0.5min/mm～3min/mm。
在一些实施例中，低压预热阶段内的胚体在预热时，其受到较小的压力以压紧胚体，胚体受到的压紧压力范围包括0.01kg/cm2-0.5kg/cm2。
在一些实施例中，在低压预热阶段内，胚体的预热温度自常温开始升温，每分钟升温2℃，直至升温至不同材质材料单元对应的预热温度。
在本实施例中，热压固化阶段的温度范围包括100℃～160℃，压力包括4kg/cm2～120kg/cm2，热压时间按胚体厚度包括6min/mm～15min/mm。
参阅图2至图4在本实施例中，步骤S720，热压固化阶段包括三级热压步骤，其包括：
步骤S721，第一阶段热压，第一阶段热压的温度范围包括100℃～120℃，压力包括4kg/cm2～12kg/cm2，热压时间按胚体厚度包括2min/mm～5min/mm。
步骤S722，第二阶段热压，第二阶段热压的温度范围包括120℃～140℃，压力包括50kg/cm2～120kg/cm2，热压时间按胚体厚度包括2min/mm～5min/mm。
步骤S723，第三阶段热压，第三阶段热压的温度范围包括120℃～140℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，热压时间按胚体厚度包括2min/mm～5min/mm。
热压固化阶段的处理时间能够根据材料单元的材质、厚度进行适应性的选择、调整。
在一些实施例中，热压固化阶段的压力根据温度的升高而升高，为同比例式升高，从而使得胚体在热压固化过程中，密度更大，连接强度更好。
在一些实施例中，在本申请的复合材料的制备方法中，仅在步骤S720，热压固化阶段中，加工温度首次达到浸渍溶液的热固化所需的温度，以使得浸渍溶液固化，完成材料单元的加工。
图5是本发明制备方法步骤S810至步骤S850的流程示意图。
参阅图2和图5，在本实施例中，还包括步骤S800，多级降温降压处理，将完成热压后的胚体进行多级降温降压，以消除胚体内的应力并保障多个材料单元的胶合强度。胚体自高温状态经过多级降温降压后，能够减小胚体的内应力作用，并且能够防止多个材料单元之间的胶合不完全，保障胶合强度。
可以理解的是，多级降温降压的级数可以根据需要选择。
步骤，S800，多级降温降压处理包括步骤S810，第一级降温降压、步骤S820，第二级降温降压、步骤S830，第三级降温降压、步骤S840，第四级降温降压及步骤S850，第五级降温降压。
步骤S810，第一级降温降压，第一级降温降压的温度范围包括90℃～110℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，降温时间按胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
步骤S820，第二级降温降压，第二级降温降压的温度范围包括50℃～80℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，降温时间按胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
步骤S830，第三级降温降压，第三级降温降压的温度范围包括30℃～70℃，压力包括15kg/cm2～45kg/cm2，降温时间按胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
步骤S840，第四级降温降压，第四级降温降压的温度范围包括20℃～50℃，压力包括10kg/cm2～30kg/cm2，降温时间按胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
步骤S850，第五级降温降压，第五级降温降压的温度范围包括20℃～35℃，压力包括4kg/cm2～15kg/cm2，降温时间按胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
胚体首先自热压固化温度降温至第一级降温降压的90℃～110℃，持续一定时间后，再降温至第二级降温降压的50℃～80℃。在第二级降温降压的温度内持续一定时间后，降温至第三级降温降压的30℃～70℃。第三级降温降压持续一定时间后，降温至第四级降温降压的20℃～50℃。第四级降温降压持续一定时间后，降温至第五级降温降压的20℃～35℃，持续一定时间后将胚体取出热压机，从而完成多级降温降压处理。
胚体经过多级降温降压处理后，一方面，材料单元内部的内应力得到充分减少，提高了胚体的韧性，另一方面，胚体内多个材料单元之间的内应力减少，以提高胚体的结构强度及韧性。因胚体的韧性好，胚体表面在承受高温时不会因为脆性高而出现裂纹，使得胚体能够有效应用于低温储罐领域。
在一些实施例中，在热压处理和多级降温降压处理时，要充分考虑材料本身的内应力和胶粘性能。
以10mm～40mm的复合材料举例说明。其依次经过：S711，第一级升温后的温度为70℃，预热时间为30min。S712，第二级升温的温度为90℃，预热时间为20min。
S721，第一阶段热压的温度为110℃，压紧压力为5kg/cm2～10kg/cm2，热压时间为20min。S722，第二阶段热压的温度为130℃，压紧压力为60kg/cm2～90kg/cm2，热压时间为20min。S723，第三阶段热压的温度为130℃，压紧压力为70kg/cm2～120kg/cm2，热压时间为30min。
S810，第一级降温降压的温度为100℃，压力包括70kg/cm2～120kg/cm2，降温时间为40min。S820，第二级降温降压的温度为60℃，压力包括70kg/cm2～120kg/cm2，降温时间为40min。S830，第三级降温降压的温度为40℃，压力包括20kg/cm2～40kg/cm2，降温时间为30min。S840，第四级降温降压的温度为30℃，压力包括10kg/cm2～20kg/cm2，降温时间为30min。S850，第五级降温降压的温度为25℃，压力包括5kg/cm2～10kg/cm2，降温时间为30min。
图6是本发明制备方法步骤S900的流程示意图。
参阅图2和图6，在本实施例中，还包括步骤S900，二次复合成型处理，将多个胚体堆叠，并在相邻两胚体之间涂覆气凝胶，再对多个胚体加压复合以形成复合材料。
当胚体经过多级降温降压后，其已经成为致密层压的复合材料，其能够应用于市场中。但因一些应用场景对产品的厚度具有一定的需求，因此，还能够通过将多个胚体堆叠并在相邻两胚体之间涂覆有气凝胶，以使多个胚体之间粘接黏连。之后，再对多个胚体进行冷压处理，以使的气凝胶充分分布于相邻两胚体相向的一侧面上，提高多个胚体之间的粘接强度。多个胚体粘接冷压完成后，形成复合材料，以用于市场。
在一些实施例中，二次复合成型处理在室温条件下进行冷压处理，压力为15Mpa～25Mpa，冷压时间包括1h～5h。
在一些实施例中，气凝胶包括环氧树脂、环氧腻子、或聚氨酯等的至少一种。
图7是本发明制备方法步骤S420的流程示意图。
参阅图2和图7，在本实施例中，在步骤S400，清除处理之后还包括步骤S420，滴胶处理，材料单元自真空容器取出后，放置于架体上，滴胶时间包括0.5h～3h。
在清除处理后，将材料单元放置于架体上，使在清除处理过程中材料单元外表面析出的残余浸渍溶液进一步滴落，以充分清除材料单元表面的浸渍溶液，从而便于后续的组胚处理及热压处理，防止材料单元占据真空容器的工位，提高真空容器的利用效率。
在一些实施例中，还包括碳化处理。当材料单元的材质为竹材时，因其细胞壁较薄，且细胞壁之间的间隙较大，且细胞壁上存在大量孔隙。在材料单元浸渍处理之前，通过饱和蒸汽进行碳化处理，以使得竹材内的营养物质进一步减少，竹材渗透性更强、浸渍溶液填充渗透更充分。
参阅图1至图7，在本实施例中，将不同纤维材质制成材料单元，材料单元经过负压处理后，抽空材料单元内部的空气，以便于浸渍处理时，浸渍溶液渗入材料单元内。
材料单元经过负压处理后，经过浸渍处理及加压处理，以使浸渍溶液充分渗入材料单元内，且使得浸渍溶液于材料单元内均匀分布。
在加压处理后，材料单元经过清除处理及滴胶处理，以清除材料单元表面的残余浸渍溶液，使得浸渍溶液能够回收再利用。
在滴胶处理后，将材料单元组胚以形成胚体，再将胚体放入热压机内进行热压处理。首先，材料单元进入低压预热阶段，胚体内浸渍溶液熔化流动，使得胚体内多个材料单元之间的浸渍溶液相互流通，胚体内的浸渍溶液形成一体。然后，材料单元进入热压固化阶段，热压机持续升温升压，以使胚体整体密度提高，且使得浸渍溶液固化，以提高胚体的连接强度、结构强度、耐磨性、隔热性能、耐候性等特性。
在热压固化阶段后，胚体进行多级降温降压处理，以有效的减少胚体内的内应力，提高胚体的韧性，从而提高了胚体的高温耐受性能。
胚体经过多级降温降压后，进行二次复合成型处理，以使多个胚体形成复合材料。
本发明制备方法制备的复合材料，其内部结构分布较为均匀，制备反应时间短。在不同的浸渍压力、抽空速度和保压时间条件下，浸渍效果、制备效率、热压效果等方面均与现有的德国方法具有明显的不同。
并且，当该复合材料应用于低温储罐等领域时，能够在有效保障复合材料低温隔热性能的同时，防止复合材料在高温环境下受热开裂，保障复合材料的韧性。
图8是本发明复合板材制造的支撑块。图9是本发明复合板材制造的连接件结构。
参阅图1、图2、图8和图9，本发明还提供一种复合板材，复合板材包括复合材料板，复合材料板应用如上述复合材料的制备方法制备而成。其具有极高的结构强度、耐磨损性、耐候性、隔热性、绝缘性、耐高温等性能。该复合板材满足低温导热系数低、高耐压性、电绝缘、耐候耐腐蚀、线性膨胀系数低、高耐磨、摩擦系数低等特殊要求。复合板材能够应用于低温罐体等低温设备、电工绝缘材料、特种模具、钢琴核心部件、化工设备、防弹用途设施等领域的核心部件。
在一些实施例中，复合材料板够与木板、竹板、竹木复合板、塑木复合板、纤维增强材料、浸渍纸、高压层压板中的至少一种进行组胚黏结，以热压复合形成所述复合板材。
在一些实施例中，该复合板材能够用于制造低温储罐的支撑块300。
在另一些实施例中，该复合板材还能够应用于制造绝缘的连接件400等结构。
图10是本发明低温储罐垂直于其轴向的局部平面剖视图。
参阅图1、图2、图8和图10，本发明还提供一种低温储罐，其包括：罐体100，支撑架200及多个支撑块300。罐体100用于存储低温液体；支撑架200设置于罐体100的周侧，以支撑罐体100；多个支撑块300位于罐体100及支撑架200之间，多个支撑块300沿罐体100的周侧排布以防止罐体100的冷量传递至支撑架200上，支撑块300由上述制备方法制备的复合板材制成。
在一些实施例中，支撑架200位于罐体100的两端，且支撑架200沿罐体100的周向延伸，以支撑罐体100。多个支撑块300沿罐体100的周向排布，多个支撑块300能够将管体的重量传递至支撑架200上，且多个支撑块300能够隔绝罐体100与支撑架200之间的冷量传递。
当低温储罐空罐运输时，太阳照射罐体100时，罐体100的温度持续升高，但由于支撑块300具有极高的韧性，支撑块300的表面不会因脆性过大而产生裂纹，从而保障低温罐体100空罐运输的安全性能。
在一些实施例中，支撑块300朝向罐体100的一侧面设置有容置槽，容置槽沿储罐的轴向延伸。罐体100相对于容置槽凸设有凸块，凸块卡合于容置槽内。
在一些实施例中，容置槽的内壁上涂覆有气凝胶以形成气凝胶层，气凝胶层粘接容置槽的内壁及凸块，以提高支撑块300与罐体100的连接强度。并且，因支撑块300的耐低温性、耐高温性、结构强度、隔温性能、绝缘性能均较好，其能够适用于各种极端环境，使用寿命长。相比于现有技术中按德国方法生产的支撑块300，其材料来源广阔，成本低，且性能好，使用寿命长，故障率低。
虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种复合材料的制备方法，其用于加工处理材料单元，其特征在于，包括以下步骤：
负压处理，所述材料单元放入真空容器，将所述真空容器抽真空以达到负压状态；
浸渍处理，所述负压处理后，所述真空容器保持负压状态，再将浸渍溶液注入所述真空容器内，以使所述浸渍溶液渗入所述材料单元内；
加压处理，所述浸渍处理后加压所述真空容器，以使所述浸渍溶液于所述材料单元内快速扩散，之后，再排空所述真空容器内残余的所述浸渍溶液；
清除处理，所述加压处理后，将所述真空容器抽真空以达到负压状态，使得所述材料单元外表面残余的所述浸渍溶液快速滴落至所述真空容器内，再将所述材料单元取出所述真空容器；
干燥、平衡处理，将取出的所述材料单元先进行干燥处理，干燥处理过后，再进行平衡处理；
组胚处理，将平衡处理后的多个所述材料单元堆叠以组胚形成胚体；
热压处理，对所述胚体进行热压以固化所述胚体；
多级降温降压处理，将热压固化后的胚体进行多级降温降压，以消除所述胚体内的应力并保障多个所述材料单元的胶合强度。
2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，
所述热压处理，其包括低压预热阶段及热压固化阶段：
所述低压预热阶段，将所述胚体逐步升温，以使所述胚体内的所述浸渍溶液熔化流动，保证所述胚体内的所述浸渍溶液均匀分布；
所述热压固化阶段，将经过所述预热处理后的所述胚体逐步升温、压紧，在热压过程中所述浸渍溶液于所述胚体上黏接不溢出，多个所述材料单元之间黏连粘接，并使所述浸渍溶液固化。
3.根据权利要求2所述的复合材料的制备方法，其特征在于，还包括二次复合成型处理，将多个所述胚体堆叠，并在相邻两所述胚体的相向侧面上涂覆气凝胶，再对多个所述胚体加压复合以形成所述复合材料。
4.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
所述低压预热阶段包括两级升温，第一级升温的温度范围包括50℃～80℃，加热时间按所述胚体厚度包括0.5min/mm～3min/mm；第二级升温的温度范围包括70℃～100℃，加热时间按所述胚体厚度包括0.5min/mm～3min/mm；
所述热压固化阶段包括三阶段热压，第一阶段热压的温度范围包括100℃～120℃，压力范围包括4kg/cm2～12kg/cm2，热压时间按所述胚体厚度包括2min/mm～5min/mm；第二阶段热压的温度范围包括120℃～140℃，压力包括50kg/cm 2～120kg/cm 2，热压时间按所述胚体厚度包括2min/mm～5min/mm；第三阶段热压的温度范围包括120℃～140℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，热压时间按所述胚体厚度包括2min/mm～5min/mm；
所述多级降温降压处理包括五级降温降压，第一级降温降压的温度范围包括90℃～110℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第二级降温降压的温度范围包括50℃～80℃，压力包括60kg/cm2～120kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第三级降温降压的温度范围包括30℃～70℃，压力包括15kg/cm2～45kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第四级降温降压的温度范围包括20℃～50℃，压力包括10kg/cm2～30kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm；第五级降温降压的温度范围包括20℃～35℃，压力包括4kg/cm2～15kg/cm2，降温时间按所述胚体厚度包括3min/mm～8min/mm。
5.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述材料单元在负压处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，负压时间包括0.5h～1.5h；所述浸渍处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，浸渍时间包括1h～12h；所述加压处理的压力包括0.5Mpa～1.2Mpa，加压时间包括1h～6h；所述清除处理的真空度保持0.04Mpa～0.09Mpa，清除时间包括10min～40min。
6.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述清除处理之后还包括滴胶处理，所述材料单元自所述真空容器取出后，放置于架体上，滴胶时间包括0.5h～3h。
7.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述材料单元的材质包括竹材、木材、芦竹、无纺布或纸的至少之一。
8.一种复合板材，其特征在于，包括：所述复合板材包括复合材料板，所述复合材料板应用如权利要求1至权利要求7任一所述的制备方法制备。
9.根据权利要求8所述的复合板材，其特征在于，所述复合材料板能够与木板、竹板、竹木复合板、塑木复合板、纤维增强材料、浸渍纸、高压层压板中的至少一种进行组胚黏结，以热压复合形成所述复合板材。
10.一种低温储罐，其特征在于，包括：
罐体，其用于存储低温液体；
支撑架，其设置于所述罐体的周侧，以支撑所述罐体；
多个支撑块，其位于所述罐体及所述支撑架之间，多个所述支撑块沿所述罐体的周侧排布以防止所述罐体的冷量传递至所述支撑架上，所述支撑块通过如权利要求8至权利要求9任一所述的复合板材制成。
11.根据权利要求10所述的低温储罐，其特征在于，所述支撑块朝向所述罐体的一侧面设置有容置槽，所述容置槽沿所述储罐的轴向延伸；所述罐体相对于所述容置槽设有凸块，所述凸块卡合于所述容置槽内；所述容置槽的内壁上涂覆有气凝胶以形成气凝胶层，所述气凝胶层粘接所述容置槽的内壁及所述凸块。
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