一种降噪芳纶蜂窝及其制备方法与流程

本发明属于芳纶蜂窝及其制备
技术领域：
，尤其涉及一种泡沫填充芳纶蜂窝制品及其制备方法。
背景技术：
：芳纶蜂窝是芳纶纸经过涂胶、叠合、热压、拉伸、定型、浸胶、固化、片切等工艺制备而成，具有密度小、比强度高、绝缘、耐热、阻燃性能好等特点。迄今为止，飞机、游艇、高速列车等领域均有芳纶蜂窝批量化应用，但是大多芳纶蜂窝采用蜂窝夹芯板的形式(芳纶蜂窝粘接铝板或玻璃钢面板)。目前，已有部分泡沫填充蜂窝专利的报道，采用的泡沫主要是酚醛、聚氨酯、聚酰胺、聚碳酸酯泡沫。CN102199333A号中国专利文献公开了一种酚醛蜂窝芯增强先进复合材料的制造方法，将芳纶蜂窝浸渍酚醛树脂，制得开孔蜂窝芯，然后将其与表面增强材料复合，制备的复合材料质轻、强度高、阻燃性好，可广泛应用于航空、舰船及轨道交通设施领域，但是开孔酚醛蜂窝芯易掉粉，不环保。CN103587159A号中国专利文献公开了一种蜂窝夹芯板及其制造方法，其特点是采用加压设备和缓冲垫，将硬质聚氨酯泡沫压入蜂窝芯芯格，然后将内蒙皮和外蒙皮粘接到蜂窝芯上。但是聚氨酯蜂窝芯阻燃性不好，且设备投入较昂贵。CN201317133Y号中国专利文献公开了一种嵌入式泡沫蜂窝夹芯板，该嵌入式泡沫蜂窝夹芯板兼具泡沫夹芯板和蜂窝复合板的优良性能，泡沫绝热性能好，将其嵌于蜂窝中，阻止芯格内空气对流作用，从而改善蜂窝板的绝热性能。但是该专利没有提供聚氨酯的嵌入方法，且其阻燃性不够高。US005338594A号美国专利文献公布了一种聚碳酸酯泡沫填充蜂窝结构，当碳酸酯泡沫前驱体以薄膜形式发泡填充进孔格，泡沫和蜂窝界面粘接力也得到提升。但是该方法是利用蜂窝的高强度及聚碳酸酯泡沫的耐湿性，且工艺较为复杂。US005188879A号美国专利文献将聚酰胺前驱体预先加热，然后将芳纶蜂窝压入其中，再加热到最终的固化温度形成泡沫蜂窝芯。但是聚酰胺泡沫与蜂窝的结合力不够理想，需提前在蜂窝孔格涂刷胶粘剂。由上可见，现有的泡沫填充蜂窝专利文献报道较多的是聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、聚甲基丙烯酰亚胺泡沫等，这些现有的技术方案存在阻燃性差、掉粉严重，价格昂贵等缺点，且不 能用在降噪领域，不太适合航空及铁路的应用要求。另外，由于芳纶蜂窝具有回弹性，如果将泡沫嵌入芳纶蜂窝中需要采用特殊的层压设备及缓冲垫，工艺较为复杂，成本较高。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是，克服以上
背景技术：
中提到的不足和缺陷，提供一种工艺简单、成本低、设备投入小、产品品质好的降噪芳纶蜂窝的制备方法，还提供一种该制备方法制得的质轻、阻燃、压缩强度高、环保、吸声性能优异的降噪芳纶蜂窝。本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单且具有良好吸声作用的降噪芳纶蜂窝芯，制备的新型降噪芳纶蜂窝可望用于飞机、船舶、高铁等领域。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种降噪芳纶蜂窝的制备方法，包括以下步骤：①胶液的配制：取30质量份蜜胺树脂，加入1～2质量份乳化剂、2～4质量份发泡剂、1～2质量份催化剂，室温搅拌均匀，得到蜜胺发泡胶液；②浸胶：将所述蜜胺发泡胶液倒入浸胶槽，将芳纶蜂窝完全浸入胶液，翻转后再浸胶；③发泡：将浸胶后的芳纶蜂窝发泡固化；④片切：将发泡后的芳纶蜂窝进行片切，得到降噪芳纶蜂窝。上述的制备方法，优选的，所述蜜胺树脂主要由以下方法制备得到：取一定量的三聚氰胺加入到反应器中，然后按三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1∶3加入甲醛；待温度达到70℃以上时，加入碱液(优选NaOH溶液)调节pH为8～9；继续升温使温度达到90℃以上，反应至少1h后取出，得到蜜胺树脂。上述的制备方法，优选的，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、二丁基萘磺酸钠及辛基苯酚聚氧乙烯醚-10中的一种或几种的组合；所述发泡剂为正戊烷、正己烷及石油醚中的一种或几种的组合；所述催化剂为甲酸、磷酸及柠檬酸中的一种或几种的组合。上述的制备方法，优选的，所述胶液的配制过程中，还添加有不超过3质量份的改性剂，所述改性剂为邻苯二甲酸二丁酯、聚乙烯醇及聚氨酯预聚体中的一种或几种的组合。上述的制备方法，优选的，所述步骤②中选用的芳纶蜂窝的密度为32～96kg/m3，孔径为3.2～4.8mm。上述的制备方法，优选的，所述步骤③中的发泡固化为加热发泡固化或微波发泡固化方式。采用加热发泡固化方式时，更优选的，先加热升温至60℃～80℃并保温至少2h，然后加热至100℃～120℃并保温至少2h。采用微波发泡固化方式时，更优选的，微波功率控制在3～5kW，微波发泡时间控制为30～90s。作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的制备方法制得的降噪芳纶蜂窝，所述 降噪芳纶蜂窝在100～1600Hz下的平均吸声系数>0.3，其厚度一般为10mm～20mm，且本发明制得的泡沫为全开孔结构。本发明制备的降噪芳纶蜂窝具有阻燃、压缩强度高、吸声性能好的优点，该降噪蜂窝可用作飞机、船舶及高铁的降噪材料。本发明出发点是利用全开孔的蜜胺泡沫的优良的吸声性能和芳纶蜂窝优异的力学性能相结合。与现有技术相比，本发明的优点在于：1.本发明创造性地采用蜜胺泡沫填充芳纶蜂窝，可有效结合芳纶蜂窝的高强度及蜜胺泡沫的吸声作用，进而制得降噪芳纶蜂窝材料；2.相比现有的酚醛泡沫等其他泡沫材料填充蜂窝的配制方法，本发明的胶液配方中还特别添加了发泡剂，这些发泡剂优选采用正戊烷、正己烷及石油醚，本发明的方法可发泡制得全开孔泡沫，其吸声效果较现有的泡沫填充蜂窝材料更好；3.相比现有的酚醛泡沫等其他泡沫材料填充蜂窝的配制方法，本发明克服了其脆性大、容易掉粉等缺陷，通过添加相关的改性剂使得本发明的降噪芳纶蜂窝更为环保；4.本发明的工艺步骤简单、设备投入小、成本低，产品的品质好，制备得到的新型降噪芳纶蜂窝有望用于飞机、船舶、高铁等领域。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例1制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图。图2为本发明实施例2制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图。图3为本发明实施例3制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图。图4为本发明实施例4制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图。具体实施方式为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。实施例1：一种本发明的降噪芳纶蜂窝的制备方法，包括以下步骤：①胶液的配制：取30质量份的蜜胺树脂，加入1质量份十二烷基苯磺酸钠、2质量份正戊烷及1质量份的甲酸，室温搅拌均匀，得到蜜胺发泡胶液。②浸胶：将得到的蜜胺发泡胶液倒入浸胶槽，将密度为32kg/m3、孔径为3.2mm的芳纶蜂窝完全浸入胶液，翻转后再浸胶。③发泡：将浸胶后的芳纶蜂窝置于60℃烘箱中烘2h，然后在100℃温度下发泡2h。④片切：将发泡后的芳纶蜂窝放在片切机上进行片切，得到10mm厚的降噪芳纶蜂窝。本实施例制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图如图1所示，经检测后的性能指标如下表1所示。由图1和表1可见，加热发泡得到的泡沫泡孔为全开孔结构，但是泡孔的筋络较粗，泡沫较脆，压缩强度较小。表1：实施例1所得降噪芳纶蜂窝的性能指标性能压缩强度/MPa0.72氧指数37100～1600Hz下平均吸声系数0.33实施例2：一种本发明的降噪芳纶蜂窝的制备方法，包括以下步骤：①胶液的配制：取30质量份的蜜胺树脂，加入2质量份十二烷基苯磺酸钠、4质量份正戊烷、1质量份邻苯二甲酸二丁酯及2质量份的甲酸，室温搅拌均匀，得到蜜胺发泡胶液。②浸胶：将得到的蜜胺发泡胶液倒入浸胶槽，将密度为96kg/m3、孔径为3.2mm的芳纶蜂窝完全浸入胶液，翻转后再浸胶。③发泡：将浸胶后的芳纶蜂窝放入微波发泡炉中发泡，微波功率为3kW，微波发泡时间为30s。④片切：将发泡后的芳纶蜂窝放在片切机上进行片切，得到20mm厚的降噪芳纶蜂窝。本实施例制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图如图2所示，经检测后的性能指标如下表2所示。由图2和表2可见，微波发泡得到的泡孔为全开孔结构，泡沫的筋络较为细长，长径比小，因而吸声效果佳。表2：实施例2所得降噪芳纶蜂窝的性能指标性能压缩强度/MPa6.1氧指数37100～1600Hz下平均吸声系数0.69实施例3：一种本发明的降噪芳纶蜂窝的制备方法，包括以下步骤：①胶液的配制：取30质量份的蜜胺树脂，加入1.5质量份辛基苯酚聚氧乙烯醚-10、3质量份正己烷、2质量份聚乙烯醇及1.5质量份磷酸，室温搅拌均匀，得到蜜胺发泡胶液。②浸胶：将得到的蜜胺发泡胶液倒入浸胶槽，将密度为64kg/m3、孔径为3.2mm的芳纶蜂窝完全浸入胶液，翻转后再浸胶。③发泡：将浸胶后的芳纶蜂窝置于80℃烘箱中烘干2h，然后在120℃温度下发泡2h。④片切：将发泡后的芳纶蜂窝放在片切机上进行片切，得到15mm厚的降噪芳纶蜂窝。本实施例制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图如图3所示，经检测后的性能指标如下表3所示。由图3和表3可见，相对于实施例1而言，其泡孔虽也是全开孔结构，但泡孔的筋络明显变短，可能是加热温度变高且加热时间变长所致。表3：实施例3所得降噪芳纶蜂窝的性能指标性能压缩强度/MPa3.2氧指数36100～1600Hz下平均吸声系数0.47实施例4：一种本发明的降噪芳纶蜂窝的制备方法，包括以下步骤：①胶液的配制：取30质量份的蜜胺树脂，加入1.5质量份二丁基萘磺酸钠、3质量份石油醚、3质量份聚氨酯预聚体及1.5质量份柠檬酸，室温搅拌均匀，得到蜜胺发泡胶液。②浸胶：将得到的蜜胺发泡胶液倒入浸胶槽，将密度为64kg/m3、孔径为4.8mm的芳纶蜂窝完全浸入胶液，翻转后再浸胶。③发泡：将浸胶后的芳纶蜂窝放入微波发泡炉中发泡，微波功率为5kW，微波发泡时间为90s。④片切：将发泡后的芳纶蜂窝放在片切机上进行片切，得到15mm厚的降噪芳纶蜂窝。本实施例制得的降噪芳纶蜂窝的泡孔SEM图如图4所示，经检测后的性能指标如下表4所示。由图4和表4可见，其泡孔也是全开孔结构，相对于实施例2而言，其泡孔长径比变小，这可能是微波的功率变高且微波时间变长所致。表4：实施例4所得降噪芳纶蜂窝的性能指标性能压缩强度/MPa3.1氧指数34100～1600Hz下平均吸声系数0.54上述各实施实例中用到的蜜胺树脂的制备方法如下：取一定量的三聚氰胺加入到三口烧瓶反应器中，然后按三聚氰胺与甲醛的摩尔比为1∶3加入甲醛；待温度达到70℃，加入NaOH溶液调节pH为8～9；当温度升高到90℃，反应1h取出，得到蜜胺树脂。当前第1页1 2 3