CN218701757U - 一种复合板材 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种复合板材，包括：三维骨架，包括至少两网格层，以及设于相邻两网格层之间的连接层，网格层包括多组相互交织的第一织丝和第二织丝，连接层包括第三织丝，第三织丝同与其相邻的两网格层连接；气凝胶层，气凝胶层包覆所述三维骨架；依次设置于气凝胶层底面和顶面的第一树脂层、碳纤维布层和第二树脂层。本申请利用三维骨架浇筑气凝胶得到的复合板材强度较高，不易开裂分层，气凝胶属于不燃材料，能够使复合板材具有防火功能；复合板材的底面和顶面均设有第一树脂层和第二树脂层，能够提高防辐射效果；另外，在复合板材的底面和顶面均还设有碳纤维布层，一方面能够进一步提高复合板材的强度，另一方面还能使复合板材具有防水功能。

Description

一种复合板材

技术领域

本实用新型涉及材料领域，特别涉及一种复合板材。

背景技术

复合板材相对密度小、强度高，而且具有优秀的机械性能、声学性能、电学性能、耐化学性能、耐热性能和防火性能，因此其用途也越来也多，比如可以用作建筑内外墙的装饰墙板、新型轻质隔音墙板、隔声阻尼板、大型公共场所屋面及地面、拦河大坝桥身、桥面、桥底的加固板、高铁等内饰装饰板、风力发电机的叶片、舰船墙板、临建营房、雷达板等等。

申请号为201020581233.2的中国专利，公开了“一种组合纤维增强水发泡聚氨酯硬泡复合板材”，该复合板材以聚氨酯硬质泡沫或者聚氨酯硬质泡沫与短切玻璃纤维的混合物为基体，以玻璃纤维布和碳纤维布为增强体，并将玻璃纤维布和碳纤维布沿组合纤维增强水发泡聚氨酯硬泡复合板材长度方向呈层状结构交替均匀分布在基体中。

然而，该复合板材内部的增强体玻璃纤维布和碳纤维布均是层状分布，因此，长时间使用后，或者在冲击较大的使用场景中，具有分层的风险。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种复合板材，该复合板材主体结构的强度较高，分层风险较低。

为实现上述目的，本实用新型提出一种复合板材，包括：

三维骨架，所述三维骨架包括至少两层网格层，以及设于相邻两所述网格层之间的连接层，所述网格层包括多组相互交织的第一织丝和第二织丝，所述连接层包括第三织丝，所述第三织丝同与其相邻的两网格层连接；

气凝胶层，所述气凝胶层包覆所述三维骨架；

依次设置于所述气凝胶层底面和顶面的第一树脂层、碳纤维布层和第二树脂层。

在本申请实施例中，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的延伸方向不同；

以x、y、z为三维直角坐标系的三个轴，所述第一织丝为x向织丝，所述第二织丝为y向织丝，所述第三织丝为z向织丝。

在本申请实施例中，所述气凝胶层的气凝胶填充所述三维骨架的间隙。

在本申请实施例中，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的表面均包裹有热塑性或热固性树脂层。

在本申请实施例中，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝均至少包括以下之一：玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维；

且由各个纤维合股而成。

在本申请实施例中，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的材料均不同。

在本申请实施例中，所述第一树脂层由防辐射树脂材料制得。

在本申请实施例中，所述网格层为平面状或曲面状。

在本申请实施例中，所述第三织丝成“X”形排布在所述两网格层之间。

在本申请实施例中，“X”形第三织丝在自身的交叉点位置处连接。

本申请实施例中，三维板材的主体结构为三维骨架，与现有技术相比，利用三维骨架浇筑气凝胶作为复合板材的主体结构，具有较高的强度，不易开裂分层，而且气凝胶不易燃，故而能使复合板材具有防火功能；另外，在复合板材的底面和顶面均设有第一树脂层和第二树脂层，能够提高复合板材的防辐射效果；而且，在复合板材的底面和顶面均还设有碳纤维布层，一方面能够进一步提高复合板材的强度，另一方面还能使复合板材具有防水功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一实施例提供的复合板材的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例提供的三维骨架的结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的三维骨架的结构示意图。

附图标号说明：

100-网格层，110-第一织丝，120-第二织丝，200-连接层，210-第三织丝，300-第一树脂层，400-碳纤维布层，500-第二树脂层层，600-气凝胶层。

本实用新型目的的实现、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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种复合板材，在本实用新型实施例中，如图1所示，该复合板材包括：

三维骨架，所述三维骨架包括至少两层网格层100，以及设于相邻两所述网格层100之间的连接层200，所述网格层100包括第一织丝110和第二织丝120，所述连接层200包括第三织丝210，所述第三织丝210同与其相邻的两网格层100连接；

气凝胶层600，所述气凝胶层600包覆所述三维骨架；

依次设置于所述气凝胶层600底面和顶面的第一树脂层300、碳纤维布层400和第二树脂层500。

如图2所示，在本申请实施例中，三维骨架包括两层网格层100和一层连接层200，网格层100和连接层200均由织丝编织而成，织丝可以选用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种或几种合股而成。比如编织用的每根织丝可以由多股玻璃纤维合捻而成，或者由多股碳纤维合捻而成，或者由多股玄武岩纤维合捻而成。又比如，每根织丝由若干股玻璃纤维和若干股碳纤维共同合捻而成，亦或是同时包括多股不同的三种纤维，然后合捻而成。即，构成编织用的织丝的纤维可以为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维中的一种、两种，或者三种，每种纤维的股数可以根据板材的用途，以及板材所需要的强度而定。

另外，需要说明的是，在本申请实施例中，仅仅设置了两层网格层100和一层连接层200，但是在其他实施例中也可以是设置更多层网格层100和更多层连接层200，比如在图3所示的实施例中，设置了5层网格层100和4层连接层200。网格层100和连接层200的具体数量可以根据复合板材的厚度而定，本申请实施例对于网格层100和连接层200的具体数量不做限制。

继续参照图2，以设置两层网格层100和一层连接层200为例，上下两层网格层100的结构相同，分别构成三维骨架的顶层和底层，网格层100包括第一织丝110和第二织丝120，第一织丝110和第二织丝120交叉编织，形成网格状。

继续参照图2，连接层200位于上下两层网格层100之间，连接层200由第三织丝210构成，其中第三织丝210的组成部分可以参照网格层100的第一织丝110与第二织丝120的组成，在此不一一赘述。

在本申请实施例中，第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的延伸方向不同；以x、y、z为三维直角坐标系的三个轴，所述第一织丝为x向织丝，所述第二织丝为y向织丝，所述第三织丝为z向织丝。其中，第一织丝110和第二织丝120在水平方向(x向和y向)交叉编织形成网格状，网格的形状可以为方形网格，也可以为菱形或者平行四边形的网格；第三织丝130在垂直方向(z向)同与其相邻的两个网格层100连接。

在本申请实施例中，第三织丝210同与其相邻的两网格层100的连接方式可以采用共同编织的方式。比如，如图2所示，第三织丝S1从底层网格层100的第一织丝110和第二织丝120的交叉点a开始，先与底层网格层100编织在一起，然后向上延伸至顶层网格层100的交叉点b，与顶层网格层100编织在一起，然后再向下延伸至底层网格层100的交叉点c，与底层网格层100编织在一起，然后再向上延伸至顶层网格层100的交叉点d，与顶层网格层100编织在一起，以此类推，第三织丝S1分别还在交叉点e、g与底层网格层100编织在一起，在交叉点f、h与顶层网格层100编织在一起。其中，在交叉点h编织完成后，还可以选择向交叉点j方向继续编织，当然也可以选择向交叉点i方向继续编织，本申请实施例对于编织的顺序不做限制。同理，第三织丝S2的编织方式与第三织丝S1相同，在此不一一赘述。另外，需要说明的是，在图2中，第三织丝210不仅仅沿横向进行编织，在竖向也同样进行编织。比如交叉点a、b、c、d、e、f即为横向编织，而交叉点f、g、h、i则为竖向编织，图2中仅仅示出了正面最外层和右侧外层的第三织丝210，其他区域并未显示，但在实际编织中，两相邻网格层100的各个交叉点均编织有横向和竖向两个方向的第三织丝210。

从图2不难看出，在本申请实施例中，第三织丝210从下边一层网格的一个交叉点向上倾斜延伸至相邻的上边一层网格层100的另一个交叉点，然后再向下倾斜至下边一层网格层100的另一个交叉点，以此进行编织后，待第三织丝210全部编织完成后，就形成了“X”形状排布的连接层200，从而无论从哪个方向受力均能够保持三维骨架具有较好的稳定性。在本申请实施例中，所述第一织丝110、所述第二织丝120和所述第三织丝210的表面均包裹有热塑性或热固性树脂层。比如在三维骨架编织完成后，可以三维骨架整体进行浸润热塑性树脂或热固性树脂，从而在第一织丝110、第二织丝120和第三织丝210外表面均能够形成一层热塑性树脂层或热固性树脂层，待热塑性或热固性树脂冷却后，三维骨架就会具有一定的强度，保持定型的状态，便于后续浇筑气凝胶。

在本申请实施例中，所述气凝胶层的气凝胶填充所述三维骨架的间隙。其中，在编织完成的三维骨架上浸润热塑性或热固性树脂之后，待热塑性或热固性树脂凝固后，三维骨架完成定型，然后就可以向三维骨架中浇筑气凝胶，待气凝胶冷却后，凝固的气凝胶就与就会与第一织丝110、第二织丝120和第三织丝210形成固定连接，从而形成板材的形状。此时，得到的板材在厚度方向上不仅具有多层网格层100，可以在各个网格层100之间还具有连接层200，网格层100和连接层200中的织丝从各个方向都与气凝胶具有紧密的连接，而并非向现有技术中的分成一层一层的连接结构，相比之下，本申请实施例中的复合板材具有较高的强度，不易分层。

另外，还可以根据复合板材的形状设计网格层100的编织形状，比如复合板材的需求为平板状，则可以将每个网格层100编织成平面状，那么浇筑完气凝胶后得到的板材则大致为平板状。若符合板材的要求为弧面板材，则可以将网格层100和连接层200编织成弧形状，比如将网格层100均编织成弧面，连接层200从中间连接弧形的网格层100，那么浇筑完气凝胶后得到的板材则为弧面板材。

如图1所示，在本申请另一实施例中，在向定型后的三维骨架中浇筑完成气凝胶后，待气凝胶凝固后，可以在凝固的气凝胶的顶面和底面分别设置一层第一树脂层300，例如分别涂覆一层防辐射树脂，防辐射树脂可使用用于屏蔽中子和次中子的树脂，较佳地可以为硼酚醛树脂。

继续参照图1，在另一实施例中，在底面和顶面的两层第一树脂层300的表面还均设置有一层碳纤维布。第一树脂层300，不仅能够保证该复合板具有防辐射功效，而且还能够有效地将碳纤维布与气凝胶结合，另外碳纤维布具有增强复合板材强度的作用。

继续参照图1，在另一实施例中，在上下两层碳纤维布的表面还均设有一层第二树脂层500，第二树脂层500也可以为防辐射树脂，能够进一步提高复合板材的防辐射效果。

本申请实施例中，三维板材的主体结构为三维骨架，与现有技术相比，利用三维骨架作为复合板材的主体结构，具有较高的强度，不易开裂分层，而且气凝胶不易燃，故而能使复合板材具有防火功能；另外，在复合板材的底面和顶面均设有第一树脂层300和第二树脂层500，能够提高复合板材的防辐射效果；而且，在复合板材的底面和顶面均还设有碳纤维布层400，一方面能够进一步提高复合板材的强度，另一方面还能使复合板材具有防水功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型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实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合板材，其特征在于，包括：

三维骨架，所述三维骨架包括至少两层网格层，以及设于相邻两所述网格层之间的连接层，所述网格层包括多组相互交织的第一织丝和第二织丝，所述连接层包括第三织丝，所述第三织丝同与其相邻的两网格层连接；

气凝胶层，所述气凝胶层包覆所述三维骨架；

依次设置于所述气凝胶层底面和顶面的第一树脂层、碳纤维布层和第二树脂层。

2.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的延伸方向不同；

以x、y、z为三维直角坐标系的三个轴，所述第一织丝为x向织丝，所述第二织丝为y向织丝，所述第三织丝为z向织丝。

3.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述气凝胶层的气凝胶填充所述三维骨架的间隙。

4.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的表面均包裹有热塑性或热固性树脂层。

5.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝均至少包括以下之一：玻璃纤维、碳纤维和玄武岩纤维；

且由各个纤维合股而成。

6.如权利要求5所述的复合板材，其特征在于，所述第一织丝、所述第二织丝和所述第三织丝的材料均不同。

7.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述第一树脂层由防辐射树脂材料制得。

8.如权利要求1所述的复合板材，其特征在于，所述网格层为平面状或曲面状。

9.如权利要求1-8中任一项所述的复合板材，其特征在于，所述第三织丝成“X”形排布在所述两网格层之间。

10.如权利要求9所述的复合板材，其特征在于，“X”形第三织丝在自身的交叉点位置处连接。

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