[發(fā)明專利]一種金屬-聚氨酯-金屬夾層板材及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710028926.1
• 申請日: 2007-07-02
• 公開（公告）號: CN101100121A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張海;石朝鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州華工百川科技股份有限公司
• 主分類號: B32B15/095
• 分類號: B32B15/095;B32B37/15;B32B38/16;B29C39/12;B29C39/24;C08G18/48;C08G18/72;B29K75/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 盛佩珍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合結(jié)構(gòu)材料，更具體地說涉及一種可用作結(jié)構(gòu)材料的金屬-聚氨酯-金屬夾層板材及其制造方法。

技術(shù)背景

聚氨酯-金屬夾層板是在兩層金屬板之間注入聚氨酯彈性體，由聚氨酯彈性體芯材與金屬內(nèi)表層牢固粘接而形成的金屬、聚氨酯彈性體、金屬復(fù)合結(jié)構(gòu)。與鋼板相比，該夾層板材具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、加工方便、抗沖擊、耐疲勞、減震、消音、隔熱等優(yōu)點，可作為能承受較大外力的結(jié)構(gòu)組件，替代鋼質(zhì)構(gòu)件應(yīng)用于船舶、橋梁、渡橋、高層建筑、地下工程、道路工程等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景，為此受到國內(nèi)外研發(fā)人員的高度關(guān)注。例如中國專利00806796.1公開了由聚異氰酸酯加聚產(chǎn)物組成的復(fù)合零部件，該專利為克服現(xiàn)有技術(shù)中金屬板與聚合物之間易發(fā)生分離的現(xiàn)象，采用聚異氰酸酯加聚產(chǎn)物含有0.1～50％的至少一種氣體，可避免聚合物的收縮及由此引起的金屬板與聚合物之間粘附力的損傷。但氣體的存在會在上下金屬板之間存在無效空間而影響夾層材料的結(jié)構(gòu)強度，導(dǎo)致該復(fù)合件不能充當(dāng)結(jié)構(gòu)材料使用。中國專利99807065.3介紹了包含密實型多異氰酸酯加聚產(chǎn)物的復(fù)合體組件。該技術(shù)仍存在以下不足：(1)為了達到復(fù)合體組件的阻燃要求，需要加入5～50％重量的阻燃劑。為了降低復(fù)合體組件聚氨酯芯材的熱膨脹系數(shù)，需要加入10～70％重量的填料。由于這些阻燃劑和填料大部分為固體物質(zhì)，熔點較高，有些是無機物，基本上不熔不溶。這些添加的材料以固體形式存在于液態(tài)的多元醇中，極易沉降，造成多元醇組分不均勻而影響芯材性能。甚至?xí)?dǎo)致管道堵塞而不能正常施工；(2)為了保障聚氨酯芯材與金屬面板粘接牢固，金屬板使用前需要噴砂處理，該技術(shù)受復(fù)合體組件尺寸和施工形式的限制，在復(fù)合體組件尺寸大和現(xiàn)場施工的條件下，該工藝無法正常實施；(3)為了保證芯材聚氨酯的性能，需要在50～150℃下反應(yīng)。該反應(yīng)條件增加了現(xiàn)場施工的難度，在實際操作中，特別是大型結(jié)構(gòu)件的制作中，該溫度條件是難以達到的，即使能達到也要消耗大量的能源，且需要增添額外的輔助設(shè)備；(4)該技術(shù)在澆注過程中采用同一澆注速度，由于澆注量通常為200Kg/min左右，澆注速度比較快，容易造成排氣口排氣不順而產(chǎn)生氣泡，同時也由于澆注速度快，澆注料與金屬面板的沖擊也容易產(chǎn)生氣泡。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服上述聚氨酯-金屬復(fù)合體組件的不足之處，通過改進芯材的配方，提出一種由性能優(yōu)良，聚氨酯體系組成均勻的聚氨酯彈性體作芯材，并與金屬板內(nèi)表層牢固粘接而形成的金屬-聚氨酯-金屬夾層板材。該夾層板可用作船舶、橋梁、渡橋、高層建筑等結(jié)構(gòu)材料。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種成型工藝簡單，聚氨酯彈性體芯材與金屬板內(nèi)表層粘接牢固，并設(shè)備投資少，容易工業(yè)化的金屬-聚氨酯-金屬夾層板材的制造方法。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)。

一種金屬-聚氨酯-金屬夾層板材，選用該領(lǐng)域通用的金屬材料作為上下面板，根據(jù)使用條件的不同選擇其種類、厚度，厚度在4～50mm之間；夾層板芯材采用密實型聚氨酯彈性體，該聚氨酯彈性體由聚合物多元醇A與異氰酸酯B反應(yīng)制得，厚度在20～120mm之間。

聚合物多元醇A由占A總質(zhì)量60～80％的四氫呋喃-環(huán)氧丙烷共聚醚、10～40％的阻燃聚醚和3～10％的醇類擴鏈劑組成；異氰酸酯B由占B總質(zhì)量70～95％的二異氰酸酯和5～30％的多異氰酸酯組成。

所述四氫呋喃-環(huán)氧丙烷共聚醚和阻燃聚醚優(yōu)選平均官能度為1.5～3之間，分子量為500～1500之間。

所述二異氰酸酯優(yōu)選液化二苯基甲烷二異氰酸酯或異佛爾酮二異氰酸酯，所述多異氰酸酯優(yōu)選多亞甲基多苯基異氰酸酯、TDI三聚體或三苯基甲烷三異氰酸酯。

本發(fā)明金屬-聚氨酯-金屬夾層板材的制造方法，包括下列步驟：

先將金屬板內(nèi)表面打磨，清潔干凈，然后將金屬板平行固定，兩板之間的間距在20～120mm范圍內(nèi)，四周密封形成澆注空腔；

然后將聚合物多元醇A與異氰酸酯B按質(zhì)量比100∶50～90比例于20～40℃混合均勻，并采用先快后慢的兩步法澆注工藝澆注到空腔中，根據(jù)夾心板尺寸大小，開始采用150～240Kg/min的速度澆注至空腔2/3～4/5位置時，再采用50～100Kg/min的速度澆注，直到空腔澆注滿，室溫固化3～5小時后即成為制品。

與現(xiàn)有聚氨酯-金屬復(fù)合體組件相比，本發(fā)明的夾層板材的聚氨酯配方體系均勻、加工適用性廣、粘接牢固、芯材氣泡少、芯材成型收縮小等優(yōu)點，優(yōu)點分述如下：