彩鋼復(fù)合板、其制備方法及包括其的彩鋼夾芯板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種彩鋼復(fù)合板、其制備方法及包括其的彩鋼夾芯板。該彩鋼復(fù)合板包括金屬基板，其中，彩鋼復(fù)合板還包括覆于金屬基板一側(cè)表面上的樹脂復(fù)合層，樹脂復(fù)合層的材料包括樹脂基材和增強纖維。該彩鋼復(fù)合板中，相比于金屬基板，樹脂復(fù)合層本身具有較高的韌性，其抗沖擊性能也較高，在金屬基板的上表面上覆上一層樹脂復(fù)合層，能夠改善金屬基板的抗沖擊性能，得到具有較高抗沖擊強度的彩鋼復(fù)合板。同時，由于樹脂復(fù)合層具有較高的韌性，還能夠改善金屬基板的彎曲強度。另外，增強纖維還能夠起到增強的作用，使彩鋼復(fù)合板具有更好的使用性能。
【專利說明】彩鋼復(fù)合板、其制備方法及包括其的彩鋼夾芯板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及彩鋼板制備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種彩鋼復(fù)合板、其制備方法及包括 其的彩鋼夾芯板。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進步、人們環(huán)境意識的增強和人民生活水平的提高，彩鋼板越來越受 到各行各業(yè)的推崇，彩鋼板也顯示出強大的生命力和廣闊的市場前景。目前，彩鋼板廣泛用 于建筑、家電和交通運輸?shù)刃袠I(yè)，在建筑業(yè)方面主要用于鋼結(jié)構(gòu)廠房、機場、庫房和冷凍等 工業(yè)及商業(yè)建筑的屋頂墻面和門等。
[0003] 現(xiàn)有的彩鋼板是一類通過將有機涂料連續(xù)涂覆于鋼板基層上，經(jīng)烘烤固化而形成 的金屬板材。通常而言，彩鋼板中的鋼板基材厚度較薄，大約在0.2?2_。正是由于其厚 度較薄，使得彩鋼板的抗沖擊性能較差。另外，現(xiàn)有的彩鋼板抗腐蝕性能較差。多方面的因 素使得彩鋼板的壽命較短，也嚴(yán)重限制了彩鋼板的大范圍應(yīng)用。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明旨在提供一種彩鋼復(fù)合板、其制備方法及包括其的彩鋼夾芯板，以解決現(xiàn) 有技術(shù)中彩鋼板抗沖擊性能較差的問題。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種彩鋼復(fù)合板，包括金屬基 板，其中，彩鋼復(fù)合板還包括覆于金屬基板一側(cè)表面上的樹脂復(fù)合層，樹脂復(fù)合層的材料包 括樹脂基材和增強纖維。
[0006] 進一步地，樹脂復(fù)合層的材料按重量份計包括：50?80份的樹脂基材和20?50 份的增強纖維。
[0007] 進一步地，樹脂基體為酚醛樹脂，增強纖維為玻璃纖維、石英纖維、芳綸纖維、玄武 巖纖維、碳纖維或酚醛纖維。
[0008] 進一步地，樹脂復(fù)合層的材料按重量份計還包括：4?8份的固化催化劑、1?15 份的增韌劑、〇. 5?5份的表面活性劑和0. 5?5份的阻燃劑。
[0009] 進一步地，固化催化劑為甲基苯磺酸、磷酸苯酯或磷酸，增韌劑為聚丙烯醇或聚乙 烯醇，表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑或十二烷基苯磺酸鈉，阻燃劑為四溴雙酚A、對溴代苯甲醛、 三（2-氯乙基）磷酸酯、磷酸銨、二苯甲酚磷酸酯、紅磷、三聚氰胺、脲、二氰二胺、硼酸或硼 酸鹽。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種彩鋼復(fù)合板的制備方法，其包括以下步驟： S1、提供金屬基板；S2、在金屬基板的一側(cè)表面上形成含有樹脂基材和增強纖維的樹脂復(fù)合 層，得到彩鋼復(fù)合板。
[0011] 進一步地，步驟S1中，將可選的固化催化劑、可選的增韌劑、可選的表面活性劑和 可選的阻燃劑加至酚醛樹脂膠液，得到待固化膠液；步驟S2中，將增強纖維在待固化膠液 中浸漬，得到浸漬纖維，將浸漬纖維鋪設(shè)于金屬基板上表面上，經(jīng)固化，得到彩鋼復(fù)合板。
[0012] 進一步地，步驟S1中，將可選的固化催化劑、可選的增韌劑、可選的表面活性劑和 可選的阻燃劑加至酚醛樹脂膠液，得到待固化膠液；步驟S2中，將增強纖維編制形成纖維 布，并將纖維布鋪設(shè)于金屬基板上表面上，然后向金屬基板上的纖維布注入待固化膠液，經(jīng) 固化，得到彩鋼復(fù)合板。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種彩鋼夾芯板，包括第一彩鋼板、第二彩鋼板 和位于第一彩鋼板與第二彩鋼板之間的夾芯層，其中，第一彩鋼板和第二彩鋼板為上述的 彩鋼復(fù)合板，且第一彩鋼板和第二彩鋼板中的樹脂復(fù)合層均與夾芯層接觸。
[0014] 進一步地，夾芯層包括二氧化硅氣凝膠基體，二氧化硅氣凝膠基體包括二氧化硅 氣凝膠和混合在二氧化硅氣凝膠中的基體增強材料。
[0015] 進一步地，夾芯層中，二氧化硅氣凝膠基體與基體增強材料之間的重量比為50? 70:5?15 ;優(yōu)選基體增強材料為1?50mm的玻璃纖維或石英纖維。
[0016] 進一步地，夾芯層還包括紅外遮光劑，優(yōu)選紅外遮光劑為二氧化鈦或碳化硅，更 優(yōu)選二氧化硅氣凝膠基體、基體增強材料與紅外遮光劑之間的重量比為50?70:5? 15:10 ?30。
[0017] 進一步地，夾芯層還包括設(shè)置在二氧化硅氣凝膠基體中的Z向增強材料。
[0018] 進一步地，Z向增強材料為設(shè)置在二氧化硅氣凝膠基體中，并沿夾芯層的Z向延伸 的Z向增強纖維或Z向增強纖維柱，Z向增強纖維柱包括增強纖維芯層和包覆在增強纖維 芯層表面的樹脂層；優(yōu)選二氧化硅氣凝膠基體中包括平行排列的多個沿Z向延伸的Z向增 強纖維或Z向增強纖維柱；Z向增強材料為設(shè)置在二氧化硅氣凝膠基體中的蜂窩芯子，優(yōu)選 蜂窩芯子的蜂窩壁沿夾芯層的Z向延伸。
[0019] 進一步地，Z向增強纖維為玻璃纖維、石英纖維、玄武巖纖維或高硅氧纖維；Z向增 強纖維柱中，增強纖維芯層為玻璃纖維或石英纖維，樹脂層為酚醛樹脂層；蜂窩芯子為玻璃 鋼蜂窩芯子。
[0020] 進一步地，Z向增強纖維和Z向增強纖維柱的直徑為0. 5?2_，夾芯層中相鄰的Z 向增強纖維或Z向增強纖維柱之間的距離為3?100mm ;蜂窩芯子的蜂窩壁厚度為0. 05? 1. 00mm，蜂窩孔徑為3?50cm。
[0021] 進一步地，彩鋼夾芯板中，Z向增強材料沿Z向延伸的兩端分別高于二氧化硅氣凝 膠基體的相應(yīng)表面，并延伸至第一彩鋼板和第二彩鋼板的樹脂復(fù)合層中。
[0022] 應(yīng)用本發(fā)明的彩鋼復(fù)合板、其制備方法及包括其的彩鋼夾芯板，上述彩鋼復(fù)合板 中，相比于金屬基板，樹脂復(fù)合層本身具有較高的韌性，其抗沖擊性能也較高，在金屬基板 的上表面上覆上一層樹脂復(fù)合層，能夠改善金屬基板的抗沖擊性能，得到具有較高抗沖擊 強度的彩鋼復(fù)合板。同時，由于樹脂復(fù)合層具有較高的韌性，還能夠改善金屬基板的彎曲強 度。另外，增強纖維還能夠起到增強的作用，使彩鋼復(fù)合板具有更好的使用性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示 意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：
[0024] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式中的彩鋼復(fù)合板的示意圖；
[0025] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式中的彩鋼夾芯板的示意圖；
[0026] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一種實施方式中彩鋼夾芯板的夾芯層的示意圖；以及
[0027] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實施方式中彩鋼夾芯板的夾芯層的示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相 互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0029] 正如【背景技術(shù)】部分所介紹的，現(xiàn)有的彩鋼板存在抗沖擊性能較差的問題。為了解 決這一問題，本發(fā)明發(fā)明人提供了一種彩鋼復(fù)合板，如圖1所示，包括金屬基板101，其中， 該彩鋼復(fù)合板100還包括覆于金屬基板101 -側(cè)表面上的樹脂復(fù)合層102,樹脂復(fù)合層102 的材料包括樹脂基材和增強纖維。相比于金屬基板，樹脂復(fù)合層本身具有較高的韌性，其抗 沖擊性能也較高，在金屬基板的上表面上覆上一層樹脂復(fù)合層，能夠改善金屬基板的抗沖 擊性能，得到具有較高抗沖擊強度的彩鋼復(fù)合板。同時，由于樹脂復(fù)合層具有較高的韌性， 還能夠改善金屬基板的彎曲強度。另外，增強纖維還能夠起到增強的作用，使彩鋼復(fù)合板具 有更好的使用性能。
[0030] 本發(fā)明所提供的上述彩鋼復(fù)合板中，樹脂復(fù)合層102中只要含有樹脂即可改善金 屬基板的抗沖擊性能。在一種優(yōu)選的實施方式中，樹脂復(fù)合層102的材料按重量份計包括 50?80份的樹脂基材和20?50份的增強纖維。在樹脂基體中加入增強纖維，能夠改善樹 脂復(fù)合層102本身的強度。同時，上述用量的增強纖維能夠貫穿整個樹脂基材，在彩鋼復(fù)合 板受到外力時，增強纖維之間形成的纖維網(wǎng)絡(luò)還能夠通過網(wǎng)絡(luò)形變起到吸收能量的效果， 基于此，能夠進一步改善彩鋼復(fù)合板的抗沖擊強度。
[0031] 本發(fā)明所提供的上述樹脂復(fù)合層中，采用的樹脂基體可以是任意的樹脂基體，采 用的增強纖維也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所慣用的增強纖維。在一種優(yōu)選的實施方式中，上 述樹脂基體為酚醛樹脂，增強纖維為玻璃纖維、石英纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、碳纖維或 酚醛纖維。酚醛樹脂是一種結(jié)構(gòu)型樹脂，其本身具有較高的抗沖擊性能。同時，以酚醛樹脂 作為樹脂基體，能夠使樹脂復(fù)合層與金屬基板之間具有較高的粘結(jié)性能，從而使所形成的 彩鋼復(fù)合板具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和性能穩(wěn)定性。
[0032] 本發(fā)明所提供的上述樹脂復(fù)合層中，只要含有樹脂基體和增強纖維就能夠在一定 程度上改善彩鋼復(fù)合板的抗沖擊性能。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述樹脂復(fù)合層按重量 份計還包括4?8份的固化催化劑、1?15份的增韌劑、0. 5?5份的表面活性劑和0. 5? 5份的阻燃劑。固化催化劑的加入有利于加快樹脂基體的固化速率。增韌劑的加入能夠提 高金屬基板與樹脂復(fù)合層的粘結(jié)強度、降低彩鋼復(fù)合板的成型壓力以及提高金屬基板與樹 脂復(fù)合層的層間韌性。表面活性劑能夠改善增強纖維與樹脂基體之間的相容性，使二者之 間具有更好的界面結(jié)合力，從而進一步改善樹脂復(fù)合層的抗沖擊性能和其他力學(xué)性能。
[0033] 本發(fā)明所提供的上述樹脂復(fù)合層中，采用的固化催化劑、增韌劑等可以是本領(lǐng)域 技術(shù)人員所慣用的添加劑。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述固化催化劑為甲基苯磺酸、磷酸 苯酯或磷酸，增韌劑為聚丙烯醇或聚乙烯醇，表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑或十二烷基苯磺酸 鈉，阻燃劑為四溴雙酚A、對溴代苯甲醛、三（2-氯乙基）磷酸酯、磷酸銨、二苯甲酚磷酸酯、 紅磷、三聚氰胺、脲、二氰二胺、硼酸或硼酸鹽。
[0034] 另外，本發(fā)明還提供了一種彩鋼復(fù)合板的制備方法，其包括以下步驟：S1、提供金 屬基板；S2、在所述金屬基板的一側(cè)表面上形成含有樹脂基材和增強纖維的樹脂復(fù)合層，得 到所述彩鋼復(fù)合板。通過上述方法制備得到的彩鋼復(fù)合板，在金屬基板的上表面上能夠形 成一層樹脂復(fù)合層。這層樹脂復(fù)合層能夠改善金屬基板的抗沖擊性能，使彩鋼復(fù)合板整體 也具有較高的抗沖擊性能。同時，樹脂復(fù)合層具有較高的韌性，還能夠提高彩鋼復(fù)合板的彎 曲強度。另外，增強纖維還能夠起到增強的作用，使彩鋼復(fù)合板具有更好的使用性能。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明上述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力選擇彩鋼復(fù)合板的具體制備方 法。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述步驟S1中，將可選的固化催化劑、可選的增韌劑、可選 的表面活性劑和可選的阻燃劑加至酚醛樹脂膠液，得到待固化膠液；步驟S2中，將增強纖 維在待固化膠液中浸漬，得到浸漬纖維，將待浸漬纖維鋪設(shè)于金屬基板上表面上，經(jīng)固化， 得到彩鋼復(fù)合板。
[0036] 上述的"酚醛樹脂膠液"是將酚醛樹脂單體與溶劑按照一定比例混合而成，質(zhì)量 比為3:7?5:5,優(yōu)選的樹脂膠膠液配比為4:6,其固含量優(yōu)選為4?8wt%，粘度為250? 500mpa · s，膠液溶劑包括但不限于丙酮、乙醇等，用酚醛樹脂膠液配置上述待固化膠液時， 可以通過向酚醛樹脂膠液中加入可選的上述添加劑。另外，還可以根據(jù)所需待固化膠液的 粘度，使用酚醛樹脂膠液的溶劑進行調(diào)配。
[0037] 在實際操作過程中，增強纖維在待固化樹脂復(fù)合液中浸漬后得到的浸漬纖維，可 以將多層浸漬纖維堆砌在金屬基板上，在加壓的作用下固化形成上述彩鋼復(fù)合板。此外，本 領(lǐng)域技術(shù)人員還可以任意調(diào)整浸漬纖維在金屬基板表面上的排列方式，比如，將浸漬纖維 平行排列與金屬基板上時，得到的彩鋼復(fù)合板的樹脂復(fù)合層中，增強纖維沿金屬基板的平 面方向呈取向排列；將浸漬纖維呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)堆砌在金屬基板的表面上時，得到的彩鋼復(fù)合 板的樹脂復(fù)合層中，增強纖維呈網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)排列。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員也有能力設(shè)定具體的 固化工藝。優(yōu)選地，將浸漬纖維鋪設(shè)于金屬基板的上表面上后，在0. 05?0. 5Mpa的壓力、 100?160°C的溫度下固化6?24h，形成上述彩鋼復(fù)合板。
[0038] 本發(fā)明所提供的上述制備方法中，將增強纖維在待固化樹脂復(fù)合液中浸漬后，堆 砌于金屬基板上經(jīng)固化，便能夠得到彩鋼復(fù)合板。在另一種優(yōu)選的實施方式中，上述步驟 S1中，將可選的固化催化劑、可選的增韌劑、可選的表面活性劑和可選的阻燃劑加至酚醛樹 脂膠液，得到待固化膠液；步驟S2中，將增強纖維編制形成纖維布，并將纖維布鋪設(shè)于金屬 基板上表面上，然后向金屬基板上的纖維布注入待固化膠液，經(jīng)固化，得到彩鋼復(fù)合板。將 增強纖維編織成纖維布，能夠使增強纖維之間相互搭接纏繞形成纖維網(wǎng)絡(luò)。這樣的纖維網(wǎng) 絡(luò)能夠進一步提高樹脂復(fù)合層的韌性，從而進一步提高彩鋼復(fù)合板的抗沖擊強度。當(dāng)然，上 述纖維布也可以是市購的纖維布。根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇具體的固化工 藝。優(yōu)選地，將固化樹脂復(fù)合液注入至金屬基板上的纖維布上后，在0. 05?0. 5Mpa的壓力、 100?160°C的溫度下固化6?24h，形成上述彩鋼復(fù)合板。
[0039] 上述待固化樹脂復(fù)合液，其粘度優(yōu)選為250?500mpa · s。若粘度過低，纖維在其 中浸漬時能夠攜帶的樹脂量較少。若粘度過高，待固化樹脂復(fù)合液的流動性較差，易降低固 化形成的樹脂復(fù)合層的平滑性。此外，上述彩鋼復(fù)合板中樹脂復(fù)合層的厚度可以是任意的。 優(yōu)選地，彩鋼復(fù)合板中樹脂復(fù)合層與金屬基板的厚度比為〇. 2?1:1。
[0040] 另外，本發(fā)明還提供了一種彩鋼夾芯板，如圖2所示，包括第一彩鋼板、第二彩鋼 板和位于第一彩鋼板與第二彩鋼板之間的夾芯層300,其中，該第一彩鋼板和第二彩鋼板為 上述的彩鋼復(fù)合板100,且第一彩鋼板和第二彩鋼板中的樹脂復(fù)合層102均與夾芯層接觸。 將上述具有樹脂復(fù)合層的彩鋼復(fù)合板作為彩鋼夾芯板中的上下兩層彩鋼板使用，能夠有效 改善彩鋼夾芯板的抗沖擊性能。
[0041] 本發(fā)明所提供的上述彩鋼夾芯板中，采用的夾芯層可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所慣用 的夾芯層。在一種優(yōu)選的實施方式中，該夾芯層300包括二氧化娃氣凝膠基體，二氧化娃氣 凝膠基體包括二氧化硅氣凝膠和混合在二氧化硅氣凝膠中的基體增強材料。本發(fā)明所提供 的上述彩鋼夾芯板，是以二氧化硅氣凝膠作為夾芯層300的基材。二氧化硅氣凝膠具有密 度小、質(zhì)輕的優(yōu)點，特別是其耐高溫性和隔熱性均優(yōu)于酚醛泡沫等材料。同時，上述彩鋼夾 芯板的夾芯層300中同時含有增強材料。在基體增強材料的增強作用下，二氧化硅氣凝膠 夾芯板具有較好的韌性，克服了現(xiàn)有的夾芯層脆性大的缺點。同時，含有二氧化硅氣凝膠的 夾芯層與上下彩鋼復(fù)合板的樹脂復(fù)合層之間具有較好的粘結(jié)性能。以上各種因素使得本發(fā) 明上述彩鋼夾芯板兼具較好的綜合性能。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明上述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力選擇夾芯層300中各組分之間的 用量關(guān)系。在一種優(yōu)選的實施方式中，夾芯層中，二氧化硅氣凝膠基體與基體增強材料之間 的重量比為50?70:5?15 ;優(yōu)選上述基體增強材料為1?50mm的玻璃纖維或石英纖維。 [0043] 本發(fā)明上述夾芯層中，以二氧化硅氣凝膠為基體，加以基體增強材料，就能夠使夾 芯層具有較好的隔熱性能和韌性。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述夾芯層還包括紅外遮光 齊IJ。加入紅外遮光劑有利于提高夾芯層甚至彩鋼夾芯板的熱反射作用，能夠進一步改善 彩鋼夾芯板的隔熱性能。優(yōu)選地，上述紅外遮光劑包括但不限于二氧化鈦或碳化硅。更 優(yōu)選地，二氧化硅氣凝膠基體、基體增強材料與紅外遮光劑之間的重量比為50?70:5? 15:10?30。將夾芯板中的各組分的用量比控制在上述范圍，能夠在促使彩鋼夾芯板具有 較低的生產(chǎn)成本的同時，兼具良好的綜合使用性能。
[0044] 本發(fā)明所提供的上述彩鋼夾芯板中，只要含有基體增強材料，就能夠在一定程度 上提高二氧化娃氣凝膠夾芯層的綜合性能。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述夾芯層300中， 還包括設(shè)置在二氧化硅氣凝膠基體中的Z向增強材料。優(yōu)選地，如圖3所示，Z向增強材料 為設(shè)置在二氧化硅氣凝膠基體中，并沿夾芯層300的Z向延伸的Z向增強纖維301或Z向 增強纖維柱302, Z向增強纖維柱302包括增強纖維芯層和包覆在增強纖維芯層表面的樹脂 層；優(yōu)選二氧化硅氣凝膠基體中包括平行排列的多個沿Z向延伸的Z向增強纖維301或Z 向增強纖維柱302;或者，如圖4所示，Z向增強材料為設(shè)置在二氧化硅氣凝膠基體中的蜂窩 芯子303,優(yōu)選蜂窩芯子303的蜂窩壁沿夾芯層的Z向平行。
[0045] 此處的"Z向"是指垂直于彩鋼夾芯板的方向。利用Z向增強材料能夠?qū)A芯層 中的二氧化硅氣凝膠起到進一步增強的作用。同時，將夾芯層沿Z向增強，還有利于進一步 提高彩鋼夾芯板的整體韌性。實際的應(yīng)用過程中，當(dāng)上述Z向增強材料為Z向增強纖維或 Z向增強纖維柱時，如圖3所示，夾芯層300中，Z向增強纖維301或Z向增強纖維柱302在 二氧化硅氣凝膠基體中沿Z向平行排列。當(dāng)Z向增強材料為蜂窩芯子時，如圖4所示，夾芯 層300中，蜂窩芯子303的蜂窩壁與夾芯層的Z向平行，二氧化硅氣凝膠填充于蜂窩芯子的 蜂窩孔中。
[0046] 本發(fā)明所提供的上述彩鋼夾芯板中，任意的增強纖維、增強纖維柱或蜂窩芯子均 可以充當(dāng)夾芯層中的Z向增強材料使用。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述Z向增強纖維為 玻璃纖維、石英纖維、玄武巖纖維或高硅氧纖維；Z向增強纖維柱中，增強纖維芯層為玻璃 纖維或石英纖維，樹脂層為酚醛樹脂層；蜂窩芯子為玻璃鋼蜂窩芯子。根據(jù)夾芯板的厚度和 面積，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力對Z向增強纖維和Z向增強纖維柱在夾芯板中的排列參數(shù)，及 蜂窩芯子的具體參數(shù)進行設(shè)定。一種更為優(yōu)選的實施方式中，出于平衡夾芯層韌性和彩鋼 夾芯板生產(chǎn)成本的考慮，上述Z向增強纖維和Z向增強纖維柱的直徑為0. 5?2_，夾芯層 中相鄰的Z向增強纖維或Z向增強纖維柱之間的距離為3?100mm;蜂窩芯子的蜂窩壁厚 度為0. 05?1. 0mm，蜂窩孔徑為3?50cm。此外，蜂窩芯子的形狀可以為四邊形、五邊形及 其他多邊形，優(yōu)選為六邊形。六邊形的蜂窩芯子具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，進而能夠促進彩鋼 夾芯板的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0047] 本發(fā)明所提供的上述彩鋼夾芯板中，只要在夾芯層中加入Z向增強材料，就能夠 大幅改善夾芯板的韌性，進而改善彩鋼夾芯板的韌性。在一種優(yōu)選的實施方式中，z向增強 材料沿Z向延伸的兩端分別高于二氧化硅氣凝膠基體的相應(yīng)表面，并延伸至上下兩層彩鋼 復(fù)合板中的樹脂復(fù)合層。這樣的情況下，Z向增強材料的兩端在上下兩層樹脂復(fù)合層的粘 結(jié)作用下，能夠進一步提高兩層樹脂復(fù)合層與夾芯層之間的粘結(jié)性，進而提高上下兩層彩 鋼復(fù)合板與夾芯板之間的粘結(jié)性，使彩鋼夾芯板具有更好的綜合使用性能。
[0048] 本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力選擇上述彩鋼夾芯板的具體制備方法。在一種優(yōu)選的實施 方式中，上述彩鋼夾芯板的制備方法包括以下步驟：A1、形成包括二氧化硅氣凝膠基體的夾 芯層，二氧化硅氣凝膠基體含有二氧化硅氣凝膠混合在二氧化硅氣凝膠中基體增強材料； A2、將夾芯層置于第一彩鋼復(fù)合板和第二彩鋼復(fù)合板之間，壓制成型后，得到彩鋼夾芯板。 [0049] 上述方法中，先形成含有二氧化硅氣凝膠和基體增強材料的夾芯層，再將該夾芯 層與上下兩層彩鋼復(fù)合板按順序擱置后壓制形成彩鋼夾芯板。該彩鋼夾芯板中，以二氧化 硅氣凝膠作為基體。二氧化硅氣凝膠具有密度小、質(zhì)輕的優(yōu)點，特別是其耐高溫性和隔熱性 均由于酚醛泡沫等材料。同時，上述彩鋼夾芯板的夾芯層中同時含有增強材料。在基體增 強材料的增強作用下，二氧化硅氣凝膠夾芯板具有較好的韌性，克服了現(xiàn)有的夾芯層脆性 大的缺點。同時，含有二氧化硅氣凝膠的夾芯層與上下彩鋼復(fù)合板之間具有較好的粘結(jié)性 能。以上各種因素使得本發(fā)明上述彩鋼夾芯板兼具較好的綜合性能。
[0050] 本發(fā)明上述方法中，按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所慣用的混合、壓制的方法即可得到含 有二氧化硅氣凝膠和基體增強材料的夾芯層。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述步驟A1中， 形成夾芯層的步驟包括：將二氧化硅氣凝膠和基體增強材料混合后，壓制形成二氧化硅氣 凝膠基體，將二氧化硅氣凝膠基體作為夾芯層使用。
[0051] 在一種優(yōu)選的實施方式中，上述步驟A1中，形成夾芯層的步驟包括：al、將二氧 化硅氣凝膠和基體增強材料混合后，壓制形成二氧化硅氣凝膠基體（優(yōu)選壓力為0. 1? 5MPa) ;a2、用縫合法或穿刺法將Z向增強纖維或Z向增強纖維柱沿夾芯層的Z向穿入二氧 化硅氣凝膠基體中形成Z向增強材料，進而形成夾芯層；優(yōu)選步驟a2中，將多個Z向增強纖 維或Z向增強纖維柱以平行排列的方式穿入二氧化硅氣凝膠基體中形成Z向增強材料。
[0052] 上述方法中，先將二氧化硅氣凝膠與基體增強材料混合并壓制后，形成二氧化硅 氣凝膠基體。然后將Z向增強纖維或Z向增強纖維柱以縫合或穿刺的方法放入二氧化硅氣 凝膠基體中，使其成為Z向增強的夾芯層。相比于單純具有二氧化硅氣凝膠和基體增強材 料的情況而言，同時含有Z向增強材料，所形成的夾芯層具有更高的韌性，相應(yīng)地，彩鋼夾 芯板具有更高的韌性。在實際的操作過程中，具體的縫合方法和穿刺方法可以是本領(lǐng)域技 術(shù)人員所慣用的方法。優(yōu)選地，當(dāng)Z向增強材料為Z向增強纖維時，采用縫合的方法對二氧 化硅氣凝膠基體進行上下走纖，將Z向增強纖維縫入二氧化硅氣凝膠基體，進而形成夾芯 層。當(dāng)Z向增強材料為Z向增強纖維柱時，由于纖維柱具有一定的剛性，且二氧化硅氣凝膠 基體本身較軟，可以直接采用穿刺的方法將Z向增強纖維柱穿入二氧化硅氣凝膠基體，進 而形成夾芯層。
[0053] 本發(fā)明上述方法中，Z向增強材料可以是如前述的Z向增強纖維或Z向增強纖維 柱。另外，也可以是蜂窩芯子。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述步驟A1中，形成夾芯層的 步驟包括：bl、將二氧化硅氣凝膠和基體增強材料混合后，形成氣凝膠混合物；b2、將氣凝 膠混合物填充至作為Z向增強材料的蜂窩芯子的蜂窩孔，并對氣凝膠混合物進行Z向加壓 (優(yōu)選壓力為〇. 1?5MPa)，形成設(shè)置有蜂窩芯子的二氧化硅氣凝膠基體，并將設(shè)置有蜂窩 芯子的二氧化硅氣凝膠基體作為夾芯層使用；優(yōu)選地，蜂窩芯子的蜂窩壁沿夾芯層的Z向 延伸。
[0054] 將二氧化硅氣凝膠和基體增強材料混合壓制后，填充至蜂窩芯子的蜂窩孔中，形 成夾芯層。將二氧化硅氣凝膠和基體增強材料混合壓制，能夠使二氧化硅氣凝膠和基體增 強材料的混合物處于壓實的狀態(tài)。將壓實的該混合物填充至蜂窩芯子的蜂窩孔后，得到的 夾芯層具有更好的隔熱性能和韌性，進而有利于進一步提高彩鋼夾芯板的綜合使用性能。
[0055] 本發(fā)明所提供的上述方法中，將二氧化硅氣凝膠與基體增強材料進行混合壓制， 經(jīng)后續(xù)工藝后得到的夾芯層即具有較高的綜合性能。在一種優(yōu)選的實施方式中，上述步驟 A1中，在將二氧化硅氣凝膠和基體增強材料混合的步驟中，同時加入紅外遮光劑進行混合。 加入紅外遮光劑能夠提高夾芯層對熱量的反射作用，進而能夠提高整個彩鋼夾芯板的隔熱 性能。
[0056] 本發(fā)明上述方法中，只要將夾芯層置于第一彩鋼復(fù)合板和第二彩鋼復(fù)合板之間進 行壓制，就能夠得到綜合性能較高的彩鋼夾芯板。在一種優(yōu)選的實施方式中，加入Z向增強 材料的過程中，使Z向增強材料沿Z向延伸的兩端分別高于二氧化硅氣凝膠基體的相應(yīng)表 面，并延伸至第一彩鋼板和第二彩鋼板的樹脂復(fù)合層中。具體地，用縫合法或穿刺法將Z向 增強纖維或Z向增強纖維柱穿入二氧化硅氣凝膠基體的過程中，使Z向增強纖維或Z向增 強纖維柱的兩端暴露在二氧化硅氣凝膠基體之外；或者，將二氧化硅氣凝膠和基體增強材 料混合壓制后，填充至蜂窩芯子的蜂窩孔的過程中，使蜂窩芯子蜂窩壁的上下邊緣暴露在 二氧化硅氣凝膠和基體增強材料的混合物層之外，使得Z向增強材料沿Z向延伸的兩端高 于二氧化娃氣凝膠基體的相應(yīng)表面。將該夾芯層置于兩層未固化的彩鋼復(fù)合板之間，然后 進行加壓固化，得到彩鋼夾芯板。這樣的彩鋼夾芯板中，Z向增強材料能夠延伸至上下兩層 彩鋼復(fù)合板的樹脂復(fù)合層中。
[0057] 根據(jù)本發(fā)明上述的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力選擇壓制形成彩鋼夾芯板的工 藝。根據(jù)所需彩鋼復(fù)合板的厚度和密度，壓制工藝也可以進行調(diào)整。在一種優(yōu)選的實施方 式中，將夾芯層置于第一待壓彩鋼復(fù)合板和第二待壓彩鋼復(fù)合板之間后，利用真空袋壓法 在-0. 01?-0. IMpa負(fù)壓下保持2?10h后，得到彩鋼夾芯板。"真空袋壓法"是通過真空 袋將待壓彩鋼夾芯板密封后，利用真空泵真空袋內(nèi)的空氣形成負(fù)壓，從而達到對待壓彩鋼 夾芯板進行加壓的目的。這種方法能夠使待壓彩鋼夾芯板承受的壓力更為均勻，使其層與 層之間具有更好的粘結(jié)性能。
[0058] 以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本 發(fā)明所要求保護的范圍。
[0059] 實施例1
[0060] 將玻璃纖維在粘度為500mpa · s的酚醛樹脂膠液中浸漬后，得到浸漬纖維；
[0061] 將浸漬纖維按照網(wǎng)絡(luò)排列鋪設(shè)于厚度為2mm金屬基板上，在0· 05MPa壓力、100°C 溫度下固化24h后，得到彩鋼復(fù)合板。其中，樹脂復(fù)合層中酚醛樹脂和玻璃纖維的質(zhì)量比為 50 :10。樹脂復(fù)合層的厚度為0· 8mm。
[0062] 實施例2
[0063] 將玻璃纖維在粘度為500mpa · s的酚醛樹脂膠液中浸漬后，得到浸漬纖維；
[0064] 將浸漬纖維按照網(wǎng)絡(luò)排列鋪設(shè)于厚度為2mm金屬基板上，在0· 05MPa壓力、100°C 溫度下固化24h后，得到彩鋼復(fù)合板。其中，樹脂復(fù)合層中酚醛樹脂和玻璃纖維的質(zhì)量比為 50 :20。樹脂復(fù)合層的厚度為0· 8mm。
[0065] 實施例3
[0066] 將玻璃纖維在粘度為250mpa · s的酚醛樹脂膠液中浸漬后，得到浸漬纖維；
[0067] 將浸漬纖維按照網(wǎng)絡(luò)排列鋪設(shè)于厚度為2mm金屬基板上，在0. 5MPa壓力、160°C溫 度下固化6h后，得到彩鋼復(fù)合板。其中，樹脂復(fù)合層中酚醛樹脂和玻璃纖維的質(zhì)量比為80 : 50。樹脂復(fù)合層的厚度為0.4mm。
[0068] 實施例4
[0069] 向酚醛樹脂膠液中加入甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶聯(lián)劑和四溴雙酚A，得到粘 度為400mpa · s的待固化樹脂復(fù)合液；
[0070] 將市購的石英纖維布鋪設(shè)在厚度為2mm金屬基板上表面上，并將金屬基板置于密 封腔內(nèi)，將上述待固化樹脂復(fù)合液注入金屬基板的纖維布上，得到待固化彩鋼復(fù)合板。將該 待固化彩鋼復(fù)合板在〇. 2MPa壓力、120°C溫度下固化12h后，得到彩鋼復(fù)合板。其中，樹脂 復(fù)合層中酚醛樹脂、石英纖維布、甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶聯(lián)劑和四溴雙酚A的質(zhì)量 比為80:50:4:1:0. 5:5。樹脂復(fù)合層的厚度為2mm。
[0071] 實施例5
[0072] 向酚醛樹脂膠液中加入甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶聯(lián)劑和四溴雙酚A，得到粘 度為400mpa · s的待固化樹脂復(fù)合液；
[0073] 將市購的石英纖維布鋪設(shè)在厚度為2mm金屬基板上表面上，并將金屬基板置于密 封腔內(nèi)，將上述待固化樹脂復(fù)合液注入金屬基板的纖維布上，得到待固化彩鋼復(fù)合板。將該 待固化彩鋼復(fù)合板在〇. 2MPa壓力、120°C溫度下固化12h后，得到彩鋼復(fù)合板。其中，樹脂 復(fù)合層中酚醛樹脂、石英纖維布、甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶聯(lián)劑和四溴雙酚A的質(zhì)量 比為50:20:8:15:5:0. 5。樹脂復(fù)合層的厚度為1mm。
[0074] 對比例1
[0075] 選取厚度為2mm的金屬基板（同實施例1中的金屬基板），作為彩鋼板。
[0076] 對實施例1至4中制備得到的彩鋼復(fù)合板和對比例1中的彩鋼板進行性能表征。
[0077] 表征方式：
[0078] (1)抗沖擊性能：采用GB/T229-2007金屬材料夏比擺錘沖擊試驗方法對實施例1 至5中制備得到的彩鋼復(fù)合板和對比例1中的彩鋼板的抗沖擊性能進行表征；
[0079] (2)拉伸強度：采用GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法對實施例1至5中 制備得到的彩鋼復(fù)合板和對比例1中的彩鋼板的拉伸強度進行表征；
[0080] ⑵彎曲強度：采用GB232-88-金屬彎曲試驗方法對實施例1至5中制備得到的 彩鋼復(fù)合板和對比例1中的彩鋼板的彎曲彎曲強度進行表征；表征結(jié)果如表1所示。
[0081] 表 1
[0082]
【權(quán)利要求】
1. 一種彩鋼復(fù)合板，包括金屬基板（101)，其特征在于，所述彩鋼復(fù)合板（100)還包括 覆于所述金屬基板（101) -側(cè)表面上的樹脂復(fù)合層（102)，所述樹脂復(fù)合層（102)的材料包 括樹脂基材和增強纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩鋼復(fù)合板，其特征在于，所述樹脂復(fù)合層（102)的材料按重 量份計包括：50?80份的所述樹脂基材和20?50份的所述增強纖維。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的彩鋼復(fù)合板，其特征在于，所述樹脂基體為酚醛樹脂，所述增 強纖維為玻璃纖維、石英纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、碳纖維或酚醛纖維。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的彩鋼復(fù)合板，其特征在于，所述樹脂復(fù)合層（102)的材料 按重量份計還包括：4?8份的固化催化劑、1?15份的增韌劑、0. 5?5份的表面活性劑 和0. 5?5份的阻燃劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的彩鋼復(fù)合板，其特征在于，所述固化催化劑為甲基苯磺酸、磷 酸苯酯或磷酸，所述增韌劑為聚丙烯醇或聚乙烯醇，所述表面活性劑為硅烷偶聯(lián)劑或十二 烷基苯磺酸鈉，所述阻燃劑為四溴雙酚A、對溴代苯甲醛、三（2-氯乙基）磷酸酯、磷酸銨、二 苯甲酚磷酸酯、紅磷、三聚氰胺、脲、二氰二胺、硼酸或硼酸鹽。
6. -種權(quán)利要求1至5中任一項所述的彩鋼復(fù)合板的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： 51、 提供金屬基板； 52、 在所述金屬基板的一側(cè)表面上形成含有樹脂基材和增強纖維的樹脂復(fù)合層，得到 所述彩鋼復(fù)合板。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，將可選的固化催化 齊U、可選的增韌劑、可選的表面活性劑和可選的阻燃劑加至酚醛樹脂膠液，得到待固化膠 液； 所述步驟S2中，將增強纖維在所述待固化膠液中浸漬，得到浸漬纖維，將所述浸漬纖 維鋪設(shè)于所述金屬基板上表面上，經(jīng)固化，得到所述彩鋼復(fù)合板。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1中，將可選的固化催化 齊U、可選的增韌劑、可選的表面活性劑和可選的阻燃劑加至酚醛樹脂膠液，得到待固化膠 液； 所述步驟S2中，將增強纖維編織形成纖維布，并將所述纖維布鋪設(shè)于所述金屬基板上 表面上，然后向所述金屬基板上的纖維布注入所述待固化膠液，經(jīng)固化，得到所述彩鋼復(fù)合 板。
9. 一種彩鋼夾芯板，包括第一彩鋼板、第二彩鋼板和位于所述第一彩鋼板與所述第二 彩鋼板之間的夾芯層（300)，其特征在于，所述第一彩鋼板和所述第二彩鋼板為權(quán)利要求1 至5中任一項所述的彩鋼復(fù)合板（100)，且所述第一彩鋼板和所述第二彩鋼板中的樹脂復(fù) 合層（102)均與所述夾芯層（300)接觸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述夾芯層（300)包括二氧化硅 氣凝膠基體，所述二氧化硅氣凝膠基體包括二氧化硅氣凝膠和混合在所述二氧化硅氣凝膠 中的基體增強材料。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述夾芯層（300)中，所述二氧 化硅氣凝膠基體與所述基體增強材料之間的重量比為50?70:5?15 ;優(yōu)選所述基體增強 材料為1?50mm的玻璃纖維或石英纖維。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述夾芯層（300)還包括紅外遮 光劑，優(yōu)選所述紅外遮光劑為二氧化鈦或碳化硅，更優(yōu)選所述二氧化硅氣凝膠基體、所述基 體增強材料與所述紅外遮光劑之間的重量比為50?70:5?15:10?30。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述夾芯層（300)還包括設(shè)置在 所述二氧化硅氣凝膠基體中的Z向增強材料。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的彩鋼夾芯板，其特征在于， 所述Z向增強材料為設(shè)置在所述二氧化硅氣凝膠基體中，并沿所述夾芯層（300)的Z 向延伸的Z向增強纖維（301)或Z向增強纖維柱（302)，所述Z向增強纖維柱（302)包括增 強纖維芯層和包覆在所述增強纖維芯層表面的樹脂層；優(yōu)選所述二氧化硅氣凝膠基體中包 括平行排列的多個沿Z向延伸的所述Z向增強纖維（301)或所述Z向增強纖維柱（302); 所述Z向增強材料為設(shè)置在所述二氧化硅氣凝膠基體中的蜂窩芯子（303)，優(yōu)選所述 蜂窩芯子（303)的蜂窩壁沿所述夾芯層（300)的Z向延伸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述Z向增強纖維（301)為玻璃 纖維、石英纖維、玄武巖纖維或高硅氧纖維；所述Z向增強纖維柱（302)中，所述增強纖維芯 層為玻璃纖維或石英纖維，所述樹脂層為酚醛樹脂層；所述蜂窩芯子（303)為玻璃鋼蜂窩 芯子。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述Z向增強纖維（301)和所述 Z向增強纖維柱（302)的直徑為0. 5?2mm，所述夾芯層（300)中相鄰的所述Z向增強纖維 (301)或所述Z向增強纖維柱（302)之間的距離為3?100mm ;所述蜂窩芯子（303)的蜂窩 壁厚度為〇· 05?1. 00mm，蜂窩孔徑為3?50cm。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的彩鋼夾芯板，其特征在于，所述彩鋼夾芯板中，所述Z向增強 材料沿Z向延伸的兩端分別高于所述二氧化硅氣凝膠基體的相應(yīng)表面，并延伸至所述第一 彩鋼板或所述第二彩鋼板的樹脂復(fù)合層（102)中。
【文檔編號】B32B9/04GK104044312SQ201410288562
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】吳忠 申請人:赤峰恒裕型鋼有限公司