CN220923507U - 一种lng船用复合材料垫木 - Google Patents

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张金龙
梁玉蕊
张兴刚
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Abstract

本实用新型提供了一种LNG船用复合材料垫木,包括树脂基体、纤维增强材料层和颗粒增强材料或微孔结构,颗粒增强材料通过基体与纤维增强材料层连接,用于通过基体的固化使得颗粒增强材料设置在纤维增强材料层外侧和/或内部缝隙中,形成垫木;通过本实用新型所述的一种LNG船用复合材料垫木,能够简化垫木的结构,提高垫木的抗压强度,增强垫木的力学性能,提高垫木的稳定性和绝热性能,能够满足作为LNG船用支撑材料的高强度、高尺寸稳定性、绝热性能好的特点,而且具有良好的打孔、粘接等与木材同样的各类加工性能。

Description

一种LNG船用复合材料垫木
技术领域
本实用新型涉及复合材料领域,具体而言,涉及一种LNG船用复合材料垫木。
背景技术
为防止船舶海运过程中,船舶的晃动造成LNG储罐内液货的晃动,从而造成围护系统结构的损伤、还会引起液货的蒸发率增加。因此需要设计专用的LNG船储罐支座,支座与储罐接触位置使用层压木作为垫木。层压木不仅要承受来自液货舱的机械载荷作用,还需要为主船体结构提供绝热保护,以确保主船体材料温度始终处于可接受的水平之上。
传统层压木是将成材的硬木去皮削片后,浸透酚醛树脂,并在高温高压作用下加工成型。由于森林资源有限,长期砍伐会破坏自然环境;优质硬木生长周期长,且该种层压木成型工艺较复杂,制作周期较长,供货周期相对较长;另外木制材料长期处于恶劣的环境下,容易出现潮裂现象;在使用过程中也会有微生物侵蚀,从而造成霉腐变质等现象。
高分子泡沫材料由于独特的泡沫结构,可有效阻止热量的传递,具有极低的导热系数,在保温绝热领域获得广泛应用。在专利公开号CN 102307922A中公开了一种采用玻璃纤维毡片为增强材料的硬质聚氨酯泡沫,但材料适用于超低温环境下的保温,但其力学强度较低(压缩强度约2Ma),不能满足LNG船垫木力学性能要求。专利公开号CN 113845639 A公开了一种玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫及其成型方法,发明产品具有良好的力学强度,可用作铁路枕木,但该发明选用单向玻璃纤维增强,沿纤维方向力学性能优异,但垂直纤维方向力学性能较差,不能满足LNG船垫木垂向较高的抗压强度要求,故而研究如何提高LNG船垫木垂向较高的抗压强度具有重要意义。
在专利公开号CN112319706A中,提及C型LNG液货舱多层聚氨酯绝热系统及其构建方法,包括以下步骤:第一金属座和第二金属座安装于船内,第二金属座内安装第三层压木;第一支座和第二支座安装于低温介质罐体底部,第一支座内安装第一层压木,第二支座内安装第二层压木,第一层压木底部安装于第一金属座内,第二层压木下端面与第三层压木上端面接触;第一层压木上端部外壁和第二层压木外壁通过聚氨酯胶水安装多孔泡沫;低温介质罐体外壁通过聚氨酯胶水安装低温绝热间隔层;低温绝热间隔层外壁喷涂聚氨酯形成聚氨酯喷涂层,聚氨酯为异氰酸酯和多元醇通过喷涂机现场发泡而成,密度约为40kg/m3;聚氨酯喷涂层外安装防水涂层;第一层压木和第二层压木外壁喷涂有玛蒂脂,此外,还提及防水涂层为树脂加玻璃纤维布固化形成或树脂加钢丝网固化形成,能够一定程度的提高系统的力学强度,但是该结构较为复杂,且制备成本较高。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型旨在提出一种LNG船用复合材料垫木,以解决现有技术中存在的垫木的垂向抗压强度较低、以及力学性能较差、制备较为繁琐、成本较高的问题;以此达到能够简化垫木的结构,降低垫木的制造成本,提高垫木的垂向抗压强度,增强垫木的力学性能,提高垫木的稳定性和绝热性能。
为达到上述目的,本实用新型的技术方案是这样实现的:
本实用新型涉及的一种LNG船用复合材料垫木,包括树脂基体和纤维增强材料层,树脂基体与纤维增强材料层外侧或内部连接,树脂基体内部形成微孔,或树脂基体和/或纤维增强材料层内部设置颗粒增强材料,通过树脂基体的固化使得颗粒增强材料或微孔设置在纤维增强材料层外侧和/或内部缝隙中,形成垫木。
进一步,纤维增强材料层设置n层,n为正整数。
进一步,颗粒增强材料与树脂基体之间固化形成混合层,混合层设置在纤维增强材料层外侧和/或内部,用于提升垫木的垂向力学性能。
进一步,混合层设置m层,m为正整数。
进一步,纤维增强材料层为纤维增强材料组成。
进一步,树脂基体为聚氨酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂中的任意一种树脂。
进一步,纤维增强材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维加工而成的纤维网格布、纤维毡中的任意一种材料。
进一步,颗粒增强材料为玻璃微珠、石墨烯、气象白炭黑中的任意一种或多种轻质填料。
进一步,微孔是通过材料成型过程树脂基体内的发泡剂发泡形成,或者由空心轻质填料构成。
相对于现有技术,本实用新型所述的一种LNG船用复合材料垫木,具有以下有益效果:
通过所述垫木,能够简化垫木的结构,降低垫木的制造成本,提高垫木的垂向抗压强度,增强垫木的力学性能,提高垫木的稳定性和绝热性能;此外,通过采用玻璃纤维网格布/玻璃纤维毡制备了纤维增强树脂基复合材料,并通过树脂基体内的发泡剂,或者空心填料形成材料内部的微孔结构;从而制备了低温环境下(-163℃-60℃)绝热性能好,且力学强度优异的复合材料,还能够满足作为LNG船用支撑材料的高强度、高尺寸稳定性、绝热性能好的特点,而且具有良好的打孔、粘接等与木材同样的各类加工性能。
附图说明
构成本实用新型的一部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1为LNG船复合材料垫木结构示意图。
附图标记说明:1、树脂基体;2、纤维增强材料层;3、颗粒增强材料;4、混合层。
具体实施方式
下文将使用本领域技术人员向本领域的其它技术人员传达他们工作的实质所通常使用的术语来描述本公开的实用新型概念。然而,这些实用新型概念可体现为许多不同的形式,因而不应视为限于本文中所述的实施例。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
本实施例针对复合材料垫木的,与常规的垫木相同的是,所述整体结构都是由树脂、泡沫组成的。
在现有技术中,层压木或是硬质聚氨酯泡沫的单独使用,会具有无法实现在LNG液货舱的超低温环境下兼具热绝缘和力学性能的问题,即便是部分专利中采用层压木与多孔泡沫通过树脂粘合,或是通过多层层压木通过聚氨酯胶水安装多孔泡沫,并在低温介质罐体外安装低温绝热间隔层,低温绝热间隔层外壁喷涂发泡形成的聚氨酯形成聚氨酯喷涂层,并在其外侧安装防水涂层,涂层具有玻璃纤维布古湖成型或树脂或钢丝网固化成型,但采用上述方法仍具有操作复杂,制备结构繁琐,力学性能较低的问题。
为了解决现有技术中存在的垫木的垂向抗压强度较低、以及力学性能较差、制备较为繁琐、成本较高的问题;本实施例提出一种LNG船用复合材料垫木,即一种复合材料垫木;具体涉及一种耐低温、绝热效果好且力学性能优异的轻质复合材料垫木,包括树脂基体1和纤维增强材料层2,树脂基体1与纤维增强材料层2外侧或内部连接,树脂基体1内部形成微孔,或树脂基体1和/或纤维增强材料层2内部设置颗粒增强材料3,颗粒增强材料3内部具有微孔结构,颗粒增强材料3通过树脂基体1与纤维增强材料层2连接,通过树脂基体1的固化使得颗粒增强材料3或微孔设置在纤维增强材料层2外侧和/或内部缝隙中,形成垫木,其中,颗粒增强材料3与树脂基体1之间具有微孔,有利于提高垫木的垂直高度的延展性,还能够提升其力学稳定性;其中,纤维增强材料层2设置n层,n为正整数,n的取值具体根据所需设置,本实施例中,n取3,但实际并不限于此。
优选的,一种LNG船用复合材料垫木包括树脂基体1、纤维增强材料、颗粒增强材料3和/或微孔结构,树脂基体1为连续相,纤维增强材料、颗粒增强材料3和/或微孔结构在树脂基体1内均匀分布,通过树脂基体1连接为一体。
通过本申请所提供的一种在低温下(-163℃)使用的具有较高力学性能以及绝热性能的纤维增强树脂基复合材料即所述垫木的结构设置,能够简化垫木的结构,降低垫木的制造成本,提高垫木的垂向抗压强度,增强垫木的力学性能,提高垫木的稳定性和绝热性能。
颗粒增强材料3与树脂基体1之间固化形成混合层4,混合层4设置在纤维增强材料层2外侧和/或内部,用于提升垫木的垂向力学性能;混合层4设置m层,m为正整数,m的取值具体根据所需设置;纤维增强材料层2为由纤维增强材料组成;纤维增强材料按结构尺寸分包括连续纤维增强材料及短纤维增强材料,颗粒增强材料3为颗粒状增强材料;树脂基体1为聚氨酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂中的任意一种树脂;纤维增强材料按类型分为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维加工而成的纤维网格布、纤维毡中的任意一种材料;颗粒增强材料3为玻璃微珠、石墨烯、气象白炭黑中的任意一种或多种轻质填料;纤维增强材料、颗粒增强材料3均为增强材料,微孔结构是通过材料成型过程树脂基体1内的发泡剂发泡形成,或者由空心轻质填料构成,本实施例中,m取3,但实际并不限于此。
通过采用纤维网格布/玻璃纤维毡制备了纤维增强树脂基复合材料,并通过树脂基体1内的发泡剂,或者空心填料形成材料内部的微孔结构;从而制备了低温环境下(-163℃-60℃)绝热性能好,且力学强度优异的复合材料,可满足作为LNG船用支撑材料的高强度、高尺寸稳定性、绝热性能好的特点,而且具有良好的打孔、粘接等与木材同样的各类加工性能,此外,本发明所提出一种微孔型纤维增强型聚合物复合材料用于LNG液货舱支撑系统,这种材料具有在超低温环境下(-163℃)保持高强度、高热绝缘性能,能够满足LNG液货舱使用要求,并且可以根据需求降低导热系数,提升热绝缘性能。
实施例1:
如图1所示,本实用新型提供了一种LNG船用复合材料板,所述复合材料板,包括:聚氨酯树脂基体1和纤维增强材料层2,聚氨酯树脂基体1内部发泡形成微孔泡沫结构,具体的,微孔为聚氨酯树脂形成的闭孔泡沫,可起到减重、保温的效果。
所述聚氨酯树脂基体1,为硬质聚氨酯闭孔泡沫,具有良好的保温效果;
所述纤维增强材料层2包括玻璃纤维连续毡,与聚氨酯树脂浸渍均匀,具有良好的增强效果。
所述复合材料板密度为800~1800kg/m3,通过调整聚氨酯泡沫密度和玻纤含量,可以得到不同密度的复合板,从而获得不同力学性能、保温效果的复合材料板材。
实施例2:
如图1所示,本实用新型提供了一种LNG船用复合材料板,所述复合材料板,包括:环氧树脂基体1,纤维增强材料层2和颗粒增强材料3即轻质填料。
所述环氧树脂基体1为普通环氧树脂或丙烯酸树脂改性的环氧乙烯基酯树脂,具有较高的力学强度、耐水性和防腐蚀性;
所述纤维增强材料层2包括玻璃纤维网格布、双轴向布、双轴向布复合毡中的任意一种或多种材料,与环氧树脂浸渍均匀,具有良好的增强效果;
所述的轻质填料为玻璃微珠、石墨烯、气象白炭黑中的任意一种或多种轻质填料;
所述复合材料板密度为800~1800kg/m3,通过调整玻纤增强材料和/或轻质填料含量,能够得到不同密度的复合板,从而获得不同力学性能、保温效果的复合材料板材。
在本实用新型中,对于任意复合材料垫木而言,可以包括本实施例中所述一种LNG船用复合材料垫木结构,且在本实施例提供的纤维增强材料层2、微孔的相关结构及装配关系的基础上,所述复合材料垫木还包括树脂、泡沫等结构在内的常规构件,鉴于其均为现有技术,在此不进行赘述。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,包括树脂基体(1)和纤维增强材料层(2),树脂基体(1)与纤维增强材料层(2)外侧或内部连接,树脂基体(1)内部形成微孔,或树脂基体(1)和/或纤维增强材料层(2)内部设置颗粒增强材料(3),通过树脂基体(1)的固化使得颗粒增强材料(3)或微孔设置在纤维增强材料层(2)外侧和/或内部缝隙中,形成垫木。
2.根据权利要求1所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述纤维增强材料层(2)设置n层,n为正整数。
3.根据权利要求2所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述颗粒增强材料(3)与树脂基体(1)之间固化形成混合层(4),混合层(4)设置在纤维增强材料层(2)外侧和/或内部,用于提升垫木的垂向力学性能。
4.根据权利要求3所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述混合层(4)设置m层,m为正整数。
5.根据权利要求2所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述纤维增强材料层(2)为纤维增强材料组成。
6.根据权利要求1所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述树脂基体(1)为聚氨酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂中的任意一种树脂。
7.根据权利要求5所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述纤维增强材料为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维加工而成的纤维网格布、纤维毡中的任意一种材料。
8.根据权利要求1所述的一种LNG船用复合材料垫木,其特征在于,所述微孔是通过材料成型过程树脂基体(1)内的发泡剂发泡形成,或者由空心轻质填料构成。
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