[发明专利]一种耐冲击高速列车设备舱复合底板及其制备方法和应用

说明书

本发明属于轨道交通应用领域，具体涉及一种耐冲击防火高速列车设备舱复合底板及其制备方法和应用。所述复合板由内至外包括：第一层：碳纤维单向布预浸料；第二层：PET泡沫或NOMEX纸蜂窝；第三层：碳纤维单向布预浸料；第四层：混杂纤维预浸料；所述混杂纤维是由超高分子量聚乙烯与碳纤维混编而成；第五层：碳纤维平纹织物预浸料；第六层：聚氨酯防火涂层。本发明所述耐冲击高速列车设备舱复合底板不仅比现有复合底板轻，而且抗冲击性能显著提升，特别是耐尖锐物的低能量冲击稳定性得到大幅提高，同时还具有良好的防火性能。

技术领域

本发明属于轨道交通应用领域，具体涉及一种耐冲击高速列车设备舱复合底板及其制备方法和应用。

背景技术

高铁设备舱底板是动车组设备舱的重要组成部分，在实际运用中，底板承载能力、阻燃能力及抗冲击能力等有一定要求，所以在设计铺层、使用材料、设计工艺方面需要综合考虑。

现有的高速列车设备舱复合底板主要是采用碳纤维+玻璃纤维+芳纶复合材料，利用真空袋辅助成型工艺制得的，其具有重量轻的特点。但在列车高速运行中，有轧轨道上的石子对列车底部冲击破坏性非常大，而常规的碳纤维复合底板难以抵抗这种高速低能量冲击力，需要经常更换；此外，此类复合地板的防火性能也不达标。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有高铁设备舱底板存在的耐冲击性差、防火性能差的问题，提供了一种耐冲击防火高速列车设备舱复合底板。本发明所述耐冲击高速列车设备舱复合底板不仅比现有复合底板轻，而且抗冲击性能显著提升，特别是耐尖锐物的低能量冲击稳定性得到大幅提高，同时还具有良好的防火性能。

本发明所述的复合板，由内至外包括：

第一层：碳纤维单向布预浸料；

第二层：PET泡沫或NOMEX纸蜂窝；

第三层：碳纤维单向布预浸料；

第四层：混杂纤维预浸料；所述混杂纤维是由超高分子量聚乙烯与碳纤维混编而成；

第五层：碳纤维平纹织物预浸料；

第六层：聚氨酯防火涂层。

本发明采用超高分子量聚乙烯与碳纤维混编而成的混杂纤维替换现有设备舱底板中常用的芳纶和玻璃纤维，同时对各层材质作适配性调整，使各层材质之间产生较强的界面结合力及良好的抗低速冲击能量性能的协同作用，从而在减轻重量的同时，进一步增强复合板的耐冲击性及耐尖锐物的低能量冲击稳定性。采用的混编织物预浸料与碳纤维预浸料具有较好的界面结合性能，降低分层概率，提高界面结合力，综合利用复合材料的多种性能优势。表面的聚氨酯防护涂层，有效隔离氧气与内部树脂基体，起到了防护隔离作用，同时具有较好的防污隔热作用。

在本发明的一些实施例中，所述复合板包括：第一层包括3～6层碳纤维单向布预浸料，第二层包括厚度为5-7mm PET泡沫或NOMEX纸蜂窝，第三层包括2～5层碳纤维单向布预浸料，第四层包括2～3层混杂纤维预浸料，第五层包括1层预浸料碳纤维平纹织物。本发明发现，在各层材质选择基础上，通过对各层层数的优化调整，各层之间形成较强的界面结合力及良好的抗低速冲击能量性能的协同作用、通过采用fibersim软件的计算，第一层和第三层均采用0°、±45°或90°的铺层方式，具有较好的层间剪切强度。第四层混杂纤维预浸料为碳纤维与超高分子量聚乙烯的混编预浸料，与第三层和第五层能够很好的结合，从而进一步提高复合板的耐冲击性能及耐尖锐物的低能量冲击稳定性。

在本发明的一些实施例中，所述第二层分别与所述第一层、第三层的单向布铺层角度为0°、±45°或90°。按此铺设方式铺层，更有利于提高复合板的耐冲击性和耐尖锐物的低能量冲击稳定性。

为了进一步提高复合板的防火性能，所述碳纤维单向布或碳纤维平纹织物中的碳纤维选自防火等级达到EN45545标准SL3级别的复合碳纤维材料。