1.本发明属于集装箱底板技术领域，具体涉及一种轻质高模板材及其制备方法和应用。
背景技术：
2.集装箱底板主要用于承载货物，对其强度有较高要求，传统的集装箱底板多使用东南亚热带硬木生产，生产成本较高，同时随着原木资源的枯竭以及环保的压力，目前大多以竹材、刨花板等材料用于集装箱底板生产，尤其是由竹材制备的集装箱底板大受欢迎。然而不管是传统的多层实木集装箱底板还是目前使用较多的竹材集装箱底板，其密度均不小于800kg/m3，使得集装箱底板自重大，增加了运输成本和能耗。
技术实现要素：
3.有鉴于此，本发明提供了一种轻质高模板材及其制备方法和应用，本发明提供的轻质高模板材的轻质单元为中空板材，减轻了板材的密度和自重。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种轻质高模板材，包括顺次接触连接的第一面层、芯层和第二面层，所述芯层由基层单元和轻质单元间隔排列组成，所述基层单元的个数比轻质单元的个数多一个；
5.所述轻质单元为中空板材，所述中空板材的材质为竹材或竹木复合材料，所述基层单元为平板板材。
6.优选的，所述第一面层和所述第二面层的厚度独立为0.05～2.0mm，所述单个基层单元的厚度为1～6mm，所述单个轻质单元的厚度为4～24mm。
7.优选的，所述轻质单元包括蜂窝板和/或瓦楞板。
8.优选的，所述第一面层和第二面层独立的包括耐磨防水漆膜、镀膜陶瓷涂料膜或胶膜纸。
9.优选的，所述第一面层和第二面层中含有功能性填料。
10.优选的，所述平板板材包括竹质平板板材或竹木复合平板板材。
11.本发明还提供了上述技术方案所述轻质高模板材的制备方法，包括以下步骤：
12.提供若干个平板板材和中空板材；
13.将所述平板板材与中空板材交替层叠放置，所述平板板材的个数比中空板材的个数多一个，且在相邻板材之间涂覆胶粘剂，进行热压，得到芯层；
14.在所述芯层的任一面设置第一面层，在所述芯层的另一面设置第二面层，得到所述轻质高模板材。
15.优选的，所述涂覆胶粘剂的施胶量独立为80～400g/m2。
16.优选的，所述热压的温度为90～180℃，所述热压的压力为0.7～5mpa，所述热压的时间为1～30min。
17.本发明还提供了上述技术方案所述轻质高模板材或上述技术方案所述制备方法
制备得到的轻质高模板材在集装箱底板中的应用。
18.本发明提供了一种轻质高模板材，包括顺次接触连接的第一面层、芯层和第二面层，所述芯层由基层单元和轻质单元间隔排列组成，所述基层单元的个数比轻质单元的个数多一个；所述轻质单元为中空板材，所述中空板材的材质为竹材或竹木复合材料，所述基层单元为平板板材。在本发明中，轻质高模板材中的轻质单元采用中空结构材料，在保证轻质高模板材刚度的同时减轻轻质高模板材自重。利用本发明提供的轻质高模板材制备得到的集装箱底板具有较小的自重，利于运输。
附图说明
19.图1为包含两个轻质单元的芯层结构示意图，其中两个轻质单元为竹木复合蜂窝板；
20.图2为包含两个轻质单元的芯层结构示意图，其中两个轻质单元为竹木复合瓦楞板板；
21.图3为包含两个轻质单元的芯层结构示意图，其中一个轻质单元为竹木复合蜂窝板，另一个轻质单元为竹木复合瓦楞板。
具体实施方式
22.本发明提供了一种轻质高模板材，包括顺次接触连接的第一面层、芯层和第二面层，所述芯层由基层单元和轻质单元间隔排列组成，所述基层单元的个数比轻质单元的个数多一个；
23.所述轻质单元为中空板材，所述中空板材的材质为竹材或竹木复合材料，所述基层单元为平板板材。
24.在本发明中，所述芯层由基层单元和轻质单元间隔排列组成，所述单个基层单元的厚度优选为1～6mm，更优选为2～4mm；所述基层单元为平板板材，所述平板板材优选包括竹质平板板材或竹木复合平板板材。本发明对所述竹质平板的具体种类没有特殊限定，可以为任何方法制备获得的竹质平板，所述竹质平板优选包括竹集成板、竹展平板、竹碎料板、竹纤维板、竹筒旋切板或重组竹板，更优选为竹展平板、竹筒旋切板或重组竹板。本发明对所述竹质平板板材或竹木复合平板板材的加工工艺无特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的加工工艺即可。
25.在本发明中，所述单个轻质单元的厚度优选为4～24mm，更优选为6～15mm；所述轻质单元为中空板材，所述轻质单元优选包括蜂窝板和/或瓦楞板，更优选为蜂窝板或瓦楞板。当轻质单元为蜂窝板和瓦楞板时，本发明对所述蜂窝板和瓦楞板的数量比无特殊限定，采用任意数量比即可；本发明对所述蜂窝板和瓦楞板的位置关系无特殊限定，采用任意位置关系即可。本发明对蜂窝板或瓦楞板的来源无特殊要求采用市售产品即可。
26.本发明对轻质单元的个数无特殊要求，根据对板材厚度的需要确定轻质单元的个数即可。
27.在本发明中，所述基层单元的个数比轻质单元的个数多一个，即所述芯层的表面为基层单元。
28.在本发明中，所述夹层结构的结构设计，具有质轻、刚度大的特点。在本发明中，具
有夹层结构的中空板材的挠度与夹层厚度的3次方成正比。在本发明中，所述中空板材减轻了板材自重的同时可显著板材刚度。
29.在本发明中，所述第一面层和第二面层独立的优选包括耐磨防水漆膜、镀膜陶瓷涂料膜或胶膜纸，更优选为镀膜陶瓷涂料膜。在本发明中，所述镀膜陶瓷涂料膜所用涂料优选为全无机陶瓷涂料，本发明实施例中的全无机陶瓷涂料购自森宝利化工，其型号为sbl-608b。在本发明中，所述第一面层和所述第二面层的厚度独立的优选为0.05～2mm，更优选为0.1～1mm。在本发明中，所述耐磨防水漆膜用漆料优选包括gn—701a高硬耐磨防腐纳米复合陶瓷涂料。本发明对第一面层和第二面层原料的来源无特殊要求，采用市售产品即可。
30.在本发明中，所述第一面层和第二面层中优选含有功能性填料；所述功能性填料优选包括碳酸钙颗粒、疏水剂和阻燃剂中的一种或多种。在本发明中，所述碳酸钙颗粒的添加质量优选为所述第一面层和第二面层总质量的1～40％，更优选为12～25％；所述碳酸钙颗粒能够提高板材的耐磨性，同时能够降低底板成本。在本发明中，所述疏水剂的添加量优选为所述第一面层和第二面层质量的1～10％，更优选为3～7％；所述疏水剂能够增加板材尺寸稳定性，使板材在水产冷链运输中达到防水需求。在本发明中，所述阻燃剂的添加量优选为所述第一面层和第二面层总质量的2～30％，更优选为10～18％；所述阻燃剂能够提高板材的阻燃性。
31.本发明还提供了上述技术方案所述轻质高模板材的制备方法，包括以下步骤：
32.提供若干个平板板材和中空板材；
33.将所述平板板材与中空板材交替层叠放置，所述平板板材的个数比中空板材的个数多一个，且在相邻板材之间涂覆胶粘剂，进行热压，得到芯层；
34.在所述芯层的任一面设置第一面层，在所述芯层的另一面设置第二面层，得到所述轻质高模板材。
35.本发明首先提供若干个平板板材和中空板材；然后将所述平板板材与中空板材交替层叠放置，所述平板板材的个数比中空板材的个数多一个，且在相邻板材之间涂覆胶粘剂，进行热压，得到芯层。在本发明中，所述胶粘剂优选包括酚醛树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、人造板用异氰酸酯胶粘剂、间苯二酚树脂胶粘剂和不饱和树脂类胶粘剂中的一种或多种，更优选为酚醛树脂胶粘剂、环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂或人造板用异氰酸酯胶粘剂。在本发明中，所述不饱和树脂类胶粘剂优选包括不饱和聚酯树脂胶粘剂，更优选包括dc191不饱和聚酯树脂胶粘剂。在本发明中，所述涂覆胶粘剂的施胶量独立的优选为80～400g/m2，更优选为200～300g/m2，最优选为260g/m2。
36.本发明优选采用冷进冷出的热压工艺，本发明进行装板时热压板的温度优选为40～60℃，进行卸板时所述热压板的温度优选为40～60℃。在本发明中，所述热压的温度优选为90～180℃，更优选为110～165℃；所述热压的压力优选为0.7～5mpa，更优选为1.5～3mpa；所述热压的时间优选为1～30min。
37.得到芯层后，本发明在所述芯层的一面设置第一面层，在所述芯层的另一面设置第二面层，得到轻质高模板材。本发明在所述芯层的两面设置第一面和第二面层时优选对芯层依次进行表面砂光、边部打磨、封边和涂防水层。本发明对所述表面砂光、边部打磨、封边、涂防水层无特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的工艺即可。
38.在本发明中，当所述第一面层或第二面层为镀膜陶瓷涂料膜时，设置第一面层或
第二面层的方法优选为将所述镀膜陶瓷涂料喷涂或刷涂在所述芯层的表面；当所述第一面层或第二面层为耐磨防水漆膜时，设置第一面层或第二面层的方法优选为喷淋、涂刷或浸渍。
39.本发明以天然的竹、木为主要原料制备轻质高模板材，制备过程简单对环境无污染，绿色环保。
40.本发明还提供了上述技术方案所述轻质高模板材或上述技术方案所述制备方法制备得到的轻质高模板材在集装箱底板中的应用。在本发明中，当所述轻质高模板材用于制备集装箱底板时，所述轻质高模板材的厚度优选为25～30mm，更优选为28mm。利用本发明提供的轻质高模板材制备的集装箱底板具有较小的密度同时具有较高的刚度。
41.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
42.实施例1
43.采用高度为10mm的竹木复合蜂窝板为中空板材，作为轻质单元，采用厚度为2mm的竹展平板为基层单元，第一面层和第二面层采用厚度为1.0mm的酚醛树脂胶膜纸贴面；
44.将三块竹展平板和二块竹木复合蜂窝板按照自上而下为竹展平板、竹木复合蜂窝板、竹展平板、木复合蜂窝板、竹展平板的顺序层叠放置，并在相邻两层板之间涂覆酚醛树脂胶粘剂，酚醛树脂胶粘剂的用量为260g/m2，得到芯层坯，将芯层坯在温度为150℃，压力为1.5mpa的条件下热压1min，得到芯层；芯层的结构示意图如图1所示；
45.分别在所述芯层两个表面粘贴酚醛树脂胶膜纸，得到以竹木复合蜂窝板为中空结构的轻质高模板材。
46.实施例2
47.采用高度为10mm的竹木复合蜂窝板为中空板材，采用厚度为1.2mm的竹筒旋切板为基层单元，第一面层和第二面层采用镀膜陶瓷涂料膜；其中竹筒旋切板采用如下步骤制备获得：将竹材旋切成单板，得到厚度为0.6mm的微薄竹；将型号为g140d的热性弹性体和异氰酸酯胶粘剂混合搅拌均匀后，得到粘结料；其中异氰酸酯胶粘剂占粘结料总质量的15％；将粘结料涂覆于微薄竹表面，其中粘结料的涂覆质量为微薄竹质量的0.6倍，将另一块微薄竹与涂覆粘结料的微薄竹进行层叠后在压力为1.5mpa、温度为150℃的条件下热压2min，热压结束后自然降温至室温，然后再保压1.2min，得到竹筒旋切板；
48.将两块竹筒旋切板和一块竹木复合蜂窝板按照自上而下为竹筒旋切板、竹木复合蜂窝板和竹筒旋切板的顺序层叠放置，并在相邻两层板之间涂覆酚醛树脂胶粘剂，酚醛树脂胶粘剂的用量为260g/m2，得到芯层坯，将芯层坯在温度为150℃，压力为1.5mpa的条件下热压1min，得到芯层；
49.在芯层表面涂覆购自森宝利化工的型号为sbl-608b的全无机陶瓷涂料，形成镀膜陶瓷涂料膜，得到质轻高模板材。
50.实施例3
51.按照实施例1方法制备轻质高模板材，不同之处在于，将竹木复合蜂窝板替换为竹木复合瓦楞板；芯层结构示意图如图2所示。
52.实施例4
53.按照实施例1方法制备轻质高模板材，不同之处在于，两个轻质单元中一个是蜂窝
板另一个是瓦楞板；芯层的结构示意图如图3所示。
54.本发明利用轻质高模板材的质量除以轻质高模板材的体积得到轻质高模板材的密度，其结果列于表1中。
55.按照t/csf 009-2019“竹木复合集装箱底板”检测实施例1～4制备得到的轻质高模板材的横向弯曲模量和纵向弯曲模量，其结果列于表1中。
56.表1实施例1～4制备得到的轻质高模板材的密度和刚度
57.实施例密度(g/cm3)横向弯曲模量(mpa)纵向弯曲模量(mpa)实施例10.40105005200实施例20.44112005500实施例30.42109004700实施例40.48118004500
58.由表1可知，本发明提供的轻质集装箱底板具有较低的密度。本发明提供的轻质高模板材的横向弯曲模量大于3500mpa，纵向弯曲模量大于10000mpa，满足t/csf 009-2019和gb/t 19536-2015中技术指标要求，能够用于制备集装箱底板。
59.尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。