[发明专利]钢/聚氨酯夹层板及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种钢/聚氨酯夹层板及其制备方法与应用，该夹层板包括上下钢面板，设于上下钢面板间的若干立柱，将上下钢面板相连接以形成中部空腔、四周密封结构的边界材料，以及填充于中部空腔内的聚氨酯芯材；制备时先将上下钢面板进行预处理后，在上下钢面板间设置若干立柱，并在上下钢面板设置边界以形成空腔结构，随后在其中一钢面板上设置浇筑孔，通过该浇筑孔向空腔内浇筑聚氨酯芯材，再硫化后制得夹层板；该夹层板应用于船体板材。本发明的夹层板比刚度、比强度高，减振效果强；其制法能够优化夹层板制备生产线，提高工厂生产效率，缩短工期，提升经济效益，且能够大规模批量生产。

技术领域

本发明属于夹层板的制备领域，尤其涉及一种钢/聚氨酯夹层板及其制备方法与应用。

背景技术

夹层板结构是由两层面板中夹有夹芯的复合材料结构，被广泛应用于航天航空、船舶制造、土木工程等领域，以其优异的轻质量、高强度以及一些功能性特点而成为现代科学研究的重点。新型的夹层板结构有很多种，如波纹板、蜂窝板、栅格芯材、点阵材料、纳米材料、立体桁架夹芯结构等。

聚氨酯弹性体是聚氨酯合成材料中一个较为特殊的品种，其结构由软段多元醇、硬段异氰酸酯两种链段构成，通过改变软硬段种类及比例，可以得到所需的物理状态及力学性能，即可通过调节原料来满足钢/聚氨酯夹层板不同的受力特性。

以往的船舶设计过程中，通过增加结构尺寸，结构数量来提高结构强度，以此满足规范规定的强度要求，此必将导致船舶运载能力下降，经济效益低下。而采用轻量化船体结构材料，对于减少船舶自重、增加船舶载货量、提高新船能效设计指数具有重要意义，在如今航运较为萧条的市场环境下，研制新型轻型结构和新型材料成为各高校、科研单位的关注焦点。聚氨酯材料凭借其优秀的力学性能在国内具有广阔的应用市场。然而到目前为止，钢/聚氨酯夹层板少有工程领域的相关应用，究其原因，传统的夹层板制备工艺较为复杂，且有很多工艺问题未有得到妥善的解决。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种比刚度、比强度高且减振效果强的钢/聚氨酯夹层板；

本发明的第二目的是提供该夹层板的制备方法；

本发明的第三目的是提供该夹层板的应用。

技术方案：本发明的钢/聚氨酯夹层板，包括上钢面板，下钢面板，设于上钢面板及下钢面板间的若干立柱，将上钢面板及下钢面板相连接以形成中部空腔、四周密封结构的边界，以及填充于中部空腔内的聚氨酯芯材；所述聚氨酯芯材按质量分数包括：二苯甲烷二异氰酸酯20～50％、分子量为400的聚丙烯二醇47.4～77.4％、1,4—丁二醇0.5～3％、二丁基锡二月桂酸酯0.1～0.5％及固化剂2～10％。

进一步说，边界可为中空方管或C型板，中空方管内填充聚氨酯芯材。固化剂可为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷或二甲硫基甲苯二胺。

本发明制备钢/聚氨酯夹层板的方法，包括如下步骤：

(1)将上钢面板及下钢面板进行预处理后，在两者间设置若干立柱，并在上钢面板及下钢面板间设置边界以形成中部空腔、四周密封结构；

(2)在上钢面板上设置浇筑孔，通过该浇筑孔向空腔内浇筑聚氨酯芯材，再硫化后制得夹层板。

本发明在制备时先通过在上下钢面板间设置若干立柱，不仅利于空腔的形成，能够有效避免由于上钢面板自重而导致空腔不规则变形，且能够在不改变夹层板整体重量的同时，增强夹层板的承载能力，能够承受面板内的剪切垂向平均载荷；同时，浇筑聚氨酯芯材时通过在上钢面板上设置浇筑孔，相比于直接灌入芯材，能够有效减少空腔内部起泡的形成，且有效避免浇枪堵塞等问题。