[发明专利]一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料地板，特别涉及一种用于舱内结构用的兼具隔音降噪功效及低烟低毒、阻燃的复合材料地板及其制备方法，属于功能复合材料技术领域。

背景技术

具有夹芯结构的复合材料地板由于具有高的比强度和比刚度，已经在先进大型飞机上得到广泛应用，对减轻其结构重量，实现低运行成本化起着至关重要的作用。近年来，随着轨道交通的飞速发展，对车厢内饰材料的减重和防火安全性同样提出了迫切的需求，采用类似于飞机复合材料地板的产品代替现有金属制品是最可行的方案。但是，轨道交通车辆的车厢运行环境与飞机机舱内有较大不同，前者由于轮轨间振动、摩擦所产生的噪音较大，若不进行隔音降噪功能性设计，将对乘客的健康和舒适性带来极坏的影响。例如，低速城轨、地铁的地板隔音要求是31dB，高速城轨及高铁的地板隔音要求则到达了33dB。通常而言，材料的隔音降噪能力是与其密度、重量成正比的，而传统夹芯复合材料地板与在用的金属地板相比，虽然减重效果明显，但其隔音降噪能力有限，无法达到上述的指标要求，因此，需要通过结构设计以提高地板的隔音效果。目前，国外通常的做法是在皮-芯结构间添加传统的吸音棉或毡等材料，但是这种方法有两方面的弊端，一是由于上述吸音材料自身强度有限可能会影响最终复合夹芯材料的层间强度，二是这类材料价格昂贵且需用量较大，可能会影响最终产品的大面积推广应用。这也直接导致了市面上还未有性能优越的成熟产品问世。与此同时，以新型功能橡胶为代表的阻尼减振材料正成为研究热点，它能够把振动能和声能转变为热能耗散掉，从而起到降噪作用。因此，选择添加合适的阻尼橡胶层，在满足夹芯复合材料层间粘接强度的同时，实现减振、隔音、降噪功效，是制造适用于轨道车辆车厢地板的潜在可行方案。

另一方面，目前在用的复合材料地板大都使用环氧树脂为基体的蒙皮材料以满足承载、良好机械性能的设计需求，而环氧树脂存在一定的易燃性，其所带来的防火安全问题，已成为设计、制造和使用所面临的重要课题。更深入的分析研究发现材料燃烧过程中所释放的烟雾和毒性气体是造成人员死亡的最直接原因。由此可见，合格的复合材料地板首先需要具有高阻燃性及低烟低毒释放性能。与环氧树脂形成鲜明对比的是，酚醛树脂由于其基体特有的高度交联网络结构所赋予的本征阻燃性能和低烟毒释放性能，所制成的复合材料适合广泛应用于内饰部件的制造。然而，为酚醛树脂固化后基体韧性较差、表现较脆，对于复合材料地板所具有的夹芯结构来说，蒙皮较低的力学性能容易导致夹芯结构抗长梁弯曲性能、抗冲击性能等整体力学性能较差，无法满足实际使用要求。因此，需要从原材料选材特别是酚醛树脂增韧改性研究入手，利用树脂配方创新并结合预浸料制备以及复合材料夹芯结构板成型的工艺优化控制，完成酚醛树脂基夹芯复合材料板的制造。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提出一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板，该复合材料地板制备工艺简单、经济性好，具有质轻、承载，耐环境腐蚀性能、耐冲击性能和抗弯、压性能优异等特点，特别是其整体的隔音能力可达到33dB以上，显著高于传统复合材料地板的表现，满足轨道交通车辆车厢内部的隔音降噪要求，并且其烟雾及毒性气体释放较低，阻燃性能优异。

本发明的另外一个目的在于提供一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板的制备方法。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种具有隔音功能及阻燃型复合材料地板，所述复合材料地板层间结构依次包括蒙皮、阻尼橡胶层、芯材、阻尼橡胶层和蒙皮，其中阻尼橡胶层设置于蒙皮、芯材之间，并分别与蒙皮、芯材粘接连接，所述蒙皮的材料为连续纤维增强酚醛树脂预浸料，所述阻尼橡胶层的材料为丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料。

在上述复合材料地板中，所述连续纤维为无碱纤维布、玻璃纤维布或碳纤维布中的一种。

在上述复合材料地板中，所述芯材的材料为芳纶纸蜂窝或结构泡沫塑料。

在上述复合材料地板中，所述芳纶纸蜂窝为Nomex蜂窝或凯夫拉纸蜂窝，密度为64～192kg/m³；所述结构泡沫塑料为PMI、PET或PVC泡沫塑料。

在上述复合材料地板中，所述丁腈橡胶为基体的多元阻尼橡胶材料包括丁腈橡胶、酚醛树脂、受阻酚、硫化剂和促进剂，其中各组份的质量比为：100:10～50:10～70:1～10:1～10。

在上述复合材料地板中，所述复合材料地板中蒙皮、芯材、阻尼橡胶层的厚度分别为0.3～1.0mm、9.0～17.5mm、0.45～1.10mm。