[发明专利]一种孔眼型三维机织网架织物增强轻质板材及其制备方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种轻质板材及其制备方法，尤其是一种孔眼型三维机织物增强了的轻质板材及其制备方法。

背景技术

泡沫结构是材料轻质高强化的有效手段，其中，泡沫板材是轻质材料的一种主要结构形式。

由于泡沫结构不但质轻，而且具有良好的隔热、隔音、减震和能量吸收性能，因此在航空航天、陆运、海运、机械、能源、建筑、包装等工程领域都具有十分广阔的应用前景。

理想的泡沫材料，在实际应用中，尤其是用于高技术领域的泡沫，还要求具有好的静态和动态压缩强度、冲击强度、刚度、尺寸稳定性以及较高的抗断裂性。但现有的泡沫材料，特别是使用得量大面广的泡沫板材，在满足以上要求方面不是很理想。这是因为，目前泡沫板材一般以两种方式出现，一是由发泡高分子材料经发泡工艺制成未经增强的纯泡沫材料，其结构形态除了可以为板材外，还可以是板材的变形形式，如型材等，另一是将发泡高分子材料作为填充材料经发泡工艺制成，其结构外形由被填充体的决定，也就是说，如果是泡沫板材形式，就必须以厚度比长宽小得多的板形被填充体为模具。无论哪一种方式，都存在着不足之处，前者因为是没有增强体的纯泡沫材料，力学性能不能做得较高，影响了其用途在结构材料，尤其是在高技术领域应用的拓展；后者因受被填充体的限制，影响发泡的顺利扩展及对被填充体的全面填充发泡，这是因为其厚度较小而长宽尺寸却较大的缘故。

所以对泡沫板材施加以不会影响发泡顺利进行的增强体就成为泡沫业界的一个发展思路和方向。从提高最终性能来看，这种增强体最好能够采用玻璃纤维或诸如碳纤维等高性能纤维为原料，而织物则是这类纤维材料的集合体的常见形式。

目前，公知的泡沫板材还未见此类织物增强的有关报道。

发明内容

为了弥补上述的现有的泡沫材料的不足之处，本发明提供一种孔眼型三维机织网架织物增强轻质板材及其制备方法。因为纺织材料是纤维状材料，而纤维状材料在力学性能的充分利用上比块状或体状的材料具有更多的优势，所以，将纤维及其织物作为泡沫板材的增强材料，特别是将适合于玻璃纤维、碳纤维等高性能纤维制织的机织物用作泡沫板材的增强体来制备泡沫板材就成为本发明的目的，并且该种机织物还必须能适合泡沫板材的发泡的产业化生产的要求：能够将发泡物以对织物涂布的方式进行高效地生产，而不是从小孔或小截面进行内部填充的方式来发泡。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案及步骤是：泡沫板材中具有整体结构的孔眼型三维机织网架织物作为其增强骨架。该织物或者是上下表层均为孔眼型的组织结构，并有接结经以跨连上表面层和下表面层的方式将上下表层连接成整体的孔眼型三维网架结构的织物；或者是仅上表层或下表层中的一层为孔眼型组织结构，而另一表层为非孔眼型的平面连续组织结构，并有接结经以跨连上表面层和下表面层的方式将上下表层连接成整体的孔眼型三维网架结构的织物；其中，接结经可以V型或W型连接方式对上下两表面层进行整体间隔连接。该增强型泡沫板材的制备方法是以如下的步骤进行制备：首先是在机织布机上织造孔眼型三维机织网架织物，然后将织造下机后的织物放入发泡设备的模具中为骨架，通过公知的泡沫塑料或泡沫水泥、泡沫酚醛的发泡工艺制成增强型泡沫板材。该泡沫发泡工艺可以是软质泡沫板材发泡工艺，也可以是硬质结构泡沫板材发泡工艺。软质泡沫板材发泡工艺是先将孔眼型三维机织网架织物骨架放入发泡设备的模具后，然后再以PE、EVA塑料、SBR、CR橡胶为发泡高分子材料，加以催化剂、泡沫稳定剂和发泡剂，通过通常的物理发泡或交联发泡工艺而制成软质增强型泡沫板材的工艺；硬质结构泡沫板材发泡工艺是先将孔眼型三维机织网架织物骨架放入发泡设备的模具后，然后再以PVC、PET塑料为基础，通过贯穿的芳香酰胺聚合网络修正而制成增强型的结构泡沫板材的工艺。

本发明的有益效果是，采用适合高性能纤维制织的孔眼型机织物作增强体，这不但使大尺寸小厚度的泡沫板材的产业生产成为现实可能，而且使该泡沫板材具有良好的力学性能，尤其是抗弯折断裂、抗剪切性能等，提高了板材的刚性、变形恢复能力和抗冲击性能及其损伤容限。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的孔眼型三维机织网架织物的结构示意图。

图2是本发明实施例的孔眼型三维机织网架织物中的跨位经纱表层经纱进行跨位束缚的示意图。

图3是本发明实施例的孔眼型三维机织网架织物中一个孔眼结构单元的示意图。

图4是本发明实施例2的孔眼型三维机织网架织物的结构示意图。