專利名稱：一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材及 其制備方法.。技術(shù)背景聚氨酯作為一種重要的高分子阻尼材料在飛行器、裝甲車輛和艦艇等軍事領(lǐng) 域以及民用車輛和環(huán)境保護等減振降噪方面有著廣泛的應(yīng)用。聚氨酯作為阻尼材 料的優(yōu)勢在于可以通過調(diào)節(jié)軟硬段的比例而獲得寬溫域、高性能的阻尼材料。通 常的聚氨酯是由聚醚或聚酯型的多元醇與硬段為多異氰酸酯和二元醇(二元胺) 類擴鏈劑形成的一系列軟硬不同的聚合物體系，通過實驗尋找最佳的軟硬段比 例，期望獲得最好的阻尼和力學(xué)性能。同時，聚氨酯制成的泡沫材料因為具有優(yōu) 良的隔熱保溫性能(主要是硬泡)和吸聲性能(主要是軟質(zhì)泡沫)而被廣泛地用 作具有絕熱、吸聲及隔音功能的多層復(fù)合板材。從阻尼結(jié)構(gòu)上看，常見的復(fù)合板 材結(jié)構(gòu)有1.具有隔離層的復(fù)合阻尼結(jié)構(gòu)板材，是在基本彈性層與阻尼層之間增 加隔離層，隔離層是用輕質(zhì)高剛度的材料制造(如硬質(zhì)泡沫塑料、紙蜂窩、鋁蜂 窩等)。當(dāng)基本彈性層產(chǎn)生彎曲振動時，此隔離層有類似于杠桿的放大作用，這 樣便可增加拉壓變形，從而增加阻尼層材料能耗。2.吸收低頻振動的復(fù)合阻尼結(jié) 構(gòu)板材，是在基本彈性層與阻尼層之間添加較軟的聚氨酯泡沫，與一般的自由阻 尼結(jié)構(gòu)相比，該結(jié)構(gòu)更適合于低頻振動，具有寬闊的頻率范圍。3.消聲復(fù)合阻尼 結(jié)構(gòu)板材，是在兩層較為松軟的材料(如石棉或泡沫)中間，夾入一層減振阻尼 材料，只要各層厚度合適，便可起到很好的消音作用。另外，還有具有隔聲功能 的聚氨酯泡沬板材，從其隔聲構(gòu)造來看，常用的有夾芯板和中空填充板,其中夾 芯板結(jié)構(gòu)是用聚氨酯泡沫保溫材料，粘合兩面層板構(gòu)成，這種構(gòu)造的隔聲特性在 中頻范圍出現(xiàn)較大的隔聲低谷。中空填充板構(gòu)造是在中空板中填充一定厚度的 聚氨酯泡沫吸聲材料，以清除空腔中的駐波共振以及降低空腔的聲壓，這種構(gòu)造 的隔聲特性在低頻時出現(xiàn)明顯的隔聲低谷。但是，目前車輛、船舶和飛行器等的設(shè)計制造以及環(huán)境保護等都向多功能化方向發(fā)展，上述單一的阻尼結(jié)構(gòu)或隔聲結(jié) 構(gòu)的復(fù)合板材往往都難以同時滿足阻尼、降噪、吸聲、隔聲和隔熱等多方面的綜 合要求。如何克服上述所述聚氨酯泡沫復(fù)合板材所存在的缺點，研制出一種具有 阻尼、降噪、隔熱、隔聲和吸聲等綜合性能于一體的多功能聚氨酯泡沫復(fù)合板材， 是當(dāng)前本技術(shù)領(lǐng)域中亟需解決的課題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有阻尼、降噪、隔熱、隔聲和吸聲等綜合性能為 一體的多功能聚氨酯泡沫復(fù)合板材；本發(fā)明的另一個目的是還提供一種聚氨酯泡 沫復(fù)合板材的制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案 一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材， 由兩個面板和復(fù)合芯板組成，其特征在于兩個面板包括多孔阻尼面板和光平面 阻尼面板，其中，光平面阻尼面板為單面帶不干膠層的實體平面板構(gòu)成一側(cè)面板；多孔阻尼面板是在另一塊光平面阻尼面板平面上，按正方形或三角形規(guī)則排列設(shè)置了多個通孔的穿孔板作為另一側(cè)面板；復(fù)合芯板由開孔聚氨酯成型板一面與多 孔阻尼面板的不干膠層黏結(jié)形成單面芯板，單面芯板開孔聚氨酯成型板另一面與 光平面阻尼面板的無不干膠層面，有間隙的在成型模具中，通過由A、 B兩組分 聚氨酯泡沬組合料進行發(fā)泡熟化，形成閉孔聚氨酯泡沫板，并黏結(jié)在開孔聚氨酯 成型板上，其黏合界面可以是平面界面，也可以是非平面界面；黏合成型多層結(jié) 構(gòu)復(fù)合體，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù)合板材。 聚氨酯泡沫復(fù)合板材制備工藝步驟如下a. 選擇單面帶不干膠的成型阻尼板做為一側(cè)的光平面阻尼面板、選擇相同 材料的阻尼板備用，做為另一側(cè)的多孔阻尼面板；b. 制備多孔阻尼面板，在步驟a所述的備用成型阻尼板打孔，多個通孔按照 正方形或三角形規(guī)則排列，多個通孔的穿孔率保持在1% 5%之間，構(gòu)成多孔 阻尼面板；c. 選擇開孔聚氨酯成型板，與多孔阻尼面板的不干膠層直接貼合壓實、黏接 牢固成雙層的預(yù)復(fù)合單面芯板；d. 將預(yù)復(fù)合單面芯板一面與光平面阻尼面板無不干膠層面相對并有間隙疊加 后， 一起放入相應(yīng)尺寸的模具中固定，其兩板之間形成一個間隙空間；e. 將A、 B兩組分的閉孔聚氨酯泡沫組合料混合均勻后注入模具中兩板之間的 間隙內(nèi)，經(jīng)聚氨酯發(fā)泡熟化后成為閉孔聚氨酯泡沫板，同時與開孔聚氨酯成型板 一面直接黏合成中間為復(fù)合芯板的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體；f. 開模取出黏合成型好的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù) 合板材。上述步驟a中所述成型阻尼板為粘彈性材料制成，包括橡膠阻尼板和塑料阻 尼板。上述步驟e中所述A、 B兩組分的閉孔聚氨酯泡沫組合料的A組分為異氰酸 酯(黑料)；B兩組分由多元醇和發(fā)泡助劑組成(白料)；A、 B兩組分的比例為 1:0.8-1.2。上述步驟e中所述發(fā)泡閉孔聚氨酯泡沫板與開孔聚氨酯成型板的黏合界面 可以是平面界面，也可以是非平面界面；非平面界面包括鋸齒型界面和矩形界面。 本發(fā)明的多功能復(fù)合板材，采用聚氨酯發(fā)泡直接黏合成型工藝，從阻尼特 性上講，在多層結(jié)構(gòu)中同時使用了不同玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度和模量的阻尼材料、聚氨 酯泡沫材料，這樣就可加寬溫度帶寬和頻率帶寬，多層結(jié)構(gòu)中兼有吸聲層和隔聲 層雙重功能的輕質(zhì)吸隔聲結(jié)構(gòu)，質(zhì)量輕、吸聲、隔聲性能良好；構(gòu)成多功能復(fù)合 板材的材料采用了具有隔熱功能的泡沫，尤其是隔熱性能優(yōu)良的閉孔聚氨酯泡沫 作芯層，具有良好的隔熱效果；制備工藝采用直接灌注的一次成型方法加工，在 復(fù)合加工過程中，可不用黏合劑,制備方法簡單，便于加工生產(chǎn)；而成型后的聚 氨酯泡沫復(fù)合板材因有不干膠膠層，撕去不千膠膠層上的保護膜，就可直接與鋼 板、木板、塑料板等貼合黏接，應(yīng)用安裝方便。由于采用了上述了多層復(fù)合板結(jié)構(gòu)和采用聚氨酯發(fā)泡直接黏合成型方法制 備的聚氨酯泡沫復(fù)合板材，使得本發(fā)明具有阻尼、降噪、隔熱、隔聲和吸聲多功 能為一體的綜合性能，并且制備方法簡單，安裝使用方便，達(dá)到了發(fā)明目的。


圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2開孔與閉孔聚氨酯泡沫板間矩形結(jié)合界面示意圖 圖3開孔與閉孔聚氨酯泡沫板間鋸齒型結(jié)合界面示意圖 圖4為本發(fā)明制備工藝流程示意圖具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例進一步詳細(xì)描述本發(fā)明 實施例1一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，由面板和芯板組成，兩個面板包括多孔阻尼面板 1和光平面阻尼面板4，芯板包括開孔聚氨酯成型板2及閉孔聚氨酯泡沫板3; 其中，光平面阻尼面板4為單面帶不干膠層的實體平面板構(gòu)成一側(cè)面板；多孔阻 尼面板1是在另一塊光平面阻尼面板平面上，按正方形排列設(shè)置了多個通孔形成的穿孔板作為另一側(cè)面板，多個通孔的通孔孔徑為0.8 mm，通孔中心距為10 mm;開孔聚氨酯成型板2 —面與多孔阻尼面板的不干膠層黏結(jié)形成單面芯板， 單面芯板開孔聚氨酯成型板2另一面與光平面阻尼面板4的無不干膠層面，有間 隙的對應(yīng)疊加后放入成型模具中，將由異氰酸酯和多元醇和發(fā)泡助劑組成的A、 B兩組分以1:1的比例混合注入模具中兩層板的間隙中，進行發(fā)泡熟化，熟化后 形成閉孔聚氨酯泡沫板3，并黏結(jié)在開孔聚氨酯成型板2上，其黏合面為平面界 面；開模取出黏合成型的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體后，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù)合 板材。聚氨酯泡沫復(fù)合板材的制備工藝步驟如下a. 選擇2mm厚帶單面不干膠的聚氨酯材料的成型阻尼板做為一側(cè)的光平面 阻尼面板4、選擇相同材料的阻尼板備用，做為另一側(cè)的多孔阻尼面板l;b. 制備多孔阻尼面板，在步驟a所述的備用成型阻尼板打孔，多個通孔按照 正方形規(guī)則排列，孔間距為10mm，孔內(nèi)徑為0.8mm，構(gòu)成多孔阻尼面板l;c. 選擇開孔聚氨酯成型板2為SDDG-2:厚度為10mm,密度為0.052g/cm3， 開孔率為95%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.043w/(m'k);開孔聚氨酯成型板2與多孔阻尼面 板1的不干膠層直接貼合壓實、黏接牢固成雙層的預(yù)復(fù)合單面芯板；d. 將預(yù)復(fù)合單面芯板一面與光平面阻尼面板4無不干膠層面相對并有間隙 疊加后， 一起放入相應(yīng)尺寸的模具中固定，其兩板之間形成一個間隙空間，間隙 距離為30mm。e.將A、 B兩組分的閉孔聚氨酯泡沫組合料混合均勻后注入模具中兩板之間 的間隙內(nèi)，經(jīng)聚氨酯發(fā)泡熟化后成為閉孔聚氨酯泡沫板3，其中閉孔聚氨酯為 GB07-10:厚度為30mm,密度為0.035g/cm3，閉孔率為95%,導(dǎo)熱系數(shù)為0.033w/(m k);閉孔聚氨酯泡沫板3同時與開孔聚氨酯成型板2 —面直接黏合 成中間為復(fù)合芯板的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體；f.開模取出黏合成型好的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù) 合板材。經(jīng)測試，聚氨酯泡沫復(fù)合板材的吸聲頻率特性和隔聲特性為，100 5000Hz 頻率范圍內(nèi)的駐波管法平均吸聲系數(shù)和聲強法平均隔聲量分別為0.30和21.248。 實施例2一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，制備工藝步驟如下a. 選擇2mm厚帶單面不干膠的三元乙丙膠材料成型阻尼板做為一側(cè)的光平 面阻尼面板4、選擇相同材料的阻尼板備用，做為另一側(cè)的多孔阻尼面板l;b. 選擇步驟a中的三元乙丙膠材料的成型阻尼板為另一側(cè)面板，對阻尼板進 行打孔處理，構(gòu)成多孔阻尼板1，按正方形開孔，孔間距為lOmm,孔內(nèi)徑為 0.8mm;c.其他加工工藝步驟與實施例1相同，制備得到聚氨酯泡沫復(fù)合板材。 經(jīng)測試，聚氨酯泡沫復(fù)合板材的吸聲頻率特性和隔聲特性為100 5000Hz頻率范圍內(nèi)的駐波管法平均吸聲系數(shù)和聲強法平均隔聲量分別為0.30和25.1dB。實施例3一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，制備工藝步驟如下a.選擇2mm厚帶單面不干膠的聚氨酯材料的成型阻尼板做為一側(cè)光平面阻尼 面板4，選擇相同材料的阻尼板備用，做為另一側(cè)的多孔阻尼面板l;復(fù)合單面芯板選擇成型開孔聚氨酯板，其開孔聚氨酯泡沫BFPU-7G:厚度為 10mm,，密度為0.051 g/cm3，開孔率為94%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.042w/(m k);發(fā)泡熟化后的閉孔聚氨酯為WGY-1:厚度為30mm，密度為0.039g/cm3，閉孔 率為92%，導(dǎo)熱系數(shù)為0.032w/(m k);b.其他加工工藝步驟與實施例1相同，制備得到聚氨酯泡沬復(fù)合板材。 經(jīng)測試，聚氨酯泡沫復(fù)合板材的吸聲頻率特性和隔聲特性為100 5000Hz 頻率范圍內(nèi)的駐波管法平均吸聲系數(shù)和聲強法平均隔聲量分別為0.30和22.5dB。 實施例4一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，在實施例1至實施例3的基礎(chǔ)上，將開孔聚氨酯8成型板2及閉孔聚氨酯泡沫板3之間的結(jié)合界面制備為矩形非平面界面，矩形的寬度和深度均為10mm;其他加工工藝步驟與實施例1相同制備得到聚氨酯泡沫復(fù)合板材。經(jīng)測試，聚氨酯泡沫復(fù)合板材的吸聲頻率特性和隔聲特性為在100 5000Hz頻率范圍內(nèi)的駐波管法平均吸聲系數(shù)分別為0.34和25.7dB。實施例5一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，在實施例1至實施例3的基礎(chǔ)上，將開孔聚氨酯 成型板2及閉孔聚氨酯泡沫板3之間的結(jié)合界面制備為鋸齒型非平面界面，鋸齒 的寬度和深度均為10mm。其他加工工藝步驟與實施例1相同，制備得到聚氨酯泡沫復(fù)合板材。 經(jīng)測試，聚氨酯泡沫復(fù)合板材的吸聲頻率特性和隔聲特性為在100 5000Hz 頻率范圍內(nèi)的駐波管法平均吸聲系數(shù)分別為0.35和24.3 dB。
權(quán)利要求
1.一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，由兩個面板和復(fù)合芯板組成，其特征在于兩個面板包括多孔阻尼面板(1)和光平面阻尼面板(4)，其中，光平面阻尼面板(4)為單面帶不干膠層的實體平面板構(gòu)成一側(cè)面板；多孔阻尼面板(1)是在另一塊光平面阻尼面板平面上，按正方形或三角形規(guī)則排列設(shè)置了多個通孔的穿孔板作為另一側(cè)面板；復(fù)合芯板由開孔聚氨酯成型板(2)一面與多孔阻尼面板(1)的不干膠層黏結(jié)形成單面芯板，單面芯板開孔聚氨酯成型板(2)另一面與光平面阻尼面板(4)的無不干膠層面，有間隙的在成型模具中，通過由A、B兩組分聚氨酯泡沫組合料進行發(fā)泡熟化，形成閉孔聚氨酯泡沫(3)板，并黏結(jié)在開孔聚氨酯成型板(2)上，其黏合界面可以是平面界面，也可以是非平面界面；黏合成型的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù)合板材。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述聚氨酯泡沫復(fù)合板材的方法，其工藝步驟如下a. 選擇單面帶不干膠的成型阻尼板做為一側(cè)的光平面阻尼面板(4)、選擇相 同材料的阻尼板備用，做為另一側(cè)的多孔阻尼面板(1);b. 制備多孔阻尼面板，在步驟a所述的備用成型阻尼板打孔，多個通孔按照 正方形或三角形規(guī)則排列，多個通孔的穿孔率保持在1% 5%之間，構(gòu)成多孔 阻尼面板(1);c. 選擇開孔聚氨酯成型板(2)，與多孔阻尼面板(1)的不干膠層直接貼合 壓實、黏接牢固成雙層的預(yù)復(fù)合單面芯板；d. 將預(yù)復(fù)合單面芯板一面與光平面阻尼面板(4)無不干膠層面相對并有間隙 疊加后， 一起放入相應(yīng)尺寸的模具中固定，其兩板之間形成一個間隙空間；e. 將A、B兩組分的閉孔聚氨酯泡沫組合料混合均勻后注入模具中兩板之間的 間隙內(nèi)，經(jīng)聚氨酯發(fā)泡熟化后成為閉孔聚氨酯泡沫板(3)，同時與開孔聚氨酯成 型板(2) —面直接黏合成中間為復(fù)合芯板的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體；f. 開模取出黏合成型好的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù) 合板材。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚氨酯泡沫復(fù)合板材及制備方法，其特征在 于所述步驟a中所述成型阻尼板面板(1)、 (4)為粘彈性材料制成，包括橡膠阻尼板和塑料阻尼板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚氨酯泡沫復(fù)合板材及制備方法，其特征在 于所述步驟e中所述A、 B兩組分的閉孔聚氨酯泡沫組合料的A組分為異氰酸 酯，B兩組分由多元醇和發(fā)泡助劑組成；A、 B兩組分的比例為1:0.8-1.2 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述聚氨酯泡沫復(fù)合板材及制備方法，其特征在于 所述步驟e中所述發(fā)泡閉孔聚氨酯泡沫板(3)與開孔聚氨酯成型板(2)的黏合 界面可以是平面界面，也可以是非平面界面；非平面界面包括鋸齒型界面和矩形 界面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚氨酯泡沫復(fù)合板材，由面板和復(fù)合芯板組成，兩個面板包括單面帶不干膠層的光平面阻尼板及有按正方形或三角形規(guī)則排列設(shè)置的多孔阻尼板，復(fù)合芯板由開孔聚氨酯成型板一面與多孔阻尼板粘接成單面芯板，單面芯板與光平面阻尼面板在成型模具中經(jīng)A、B兩組分聚氨酯泡沫組合料進行發(fā)泡熟化黏合成多層結(jié)構(gòu)復(fù)合體，經(jīng)修邊處理后得到聚氨酯泡沫復(fù)合板材。本發(fā)明具有阻尼、降噪、隔熱、隔聲和吸聲多功能為一體的綜合性能，并且制備方法簡單，安裝使用方便，利于推廣應(yīng)用。
文檔編號B32B3/24GK101618611SQ200910090090
公開日2010年1月6日 申請日期2009年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月31日
發(fā)明者周成飛, 巍 曹, 曾心苗, 彤 翟, 郭建梅 申請人:北京市射線應(yīng)用研究中心