彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板

摘要

本发明公开了一种彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板。该彩钢复合板包括金属基板，其中，彩钢复合板还包括覆于金属基板一侧表面上的树脂复合层，树脂复合层的材料包括树脂基材和增强纤维。该彩钢复合板中，相比于金属基板，树脂复合层本身具有较高的韧性，其抗冲击性能也较高，在金属基板的上表面上覆上一层树脂复合层，能够改善金属基板的抗冲击性能，得到具有较高抗冲击强度的彩钢复合板。同时，由于树脂复合层具有较高的韧性，还能够改善金属基板的弯曲强度。另外，增强纤维还能够起到增强的作用，使彩钢复合板具有更好的使用性能。

权利要求

1.一种彩钢夹芯板，包括第一彩钢板、第二彩钢板和位于所述第一彩钢板与所述第二彩钢板之间的夹芯层(300)，其特征在于，所述第一彩钢板和所述第二彩钢板中均包括金属基板(101)和覆于所述金属基板(101)一侧表面上的树脂复合层(102)，所述树脂复合层(102)的材料包括树脂基材和增强纤维，且所述第一彩钢板和所述第二彩钢板中的所述树脂复合层(102)均与所述夹芯层(300)接触；所述夹芯层(300)包括二氧化硅气凝胶基体，所述二氧化硅气凝胶基体包括二氧化硅气凝胶和混合在所述二氧化硅气凝胶中的基体增强材料；

其中，所述夹芯层(300)还包括设置在所述二氧化硅气凝胶基体中的Z向增强材料，所述Z向增强材料为设置在所述二氧化硅气凝胶基体中，并沿所述夹芯层(300)的Z向延伸的Z向增强纤维(301)或Z向增强纤维柱(302)，所述Z向增强纤维柱(302)包括增强纤维芯层和包覆在所述增强纤维芯层表面的树脂层。

2.根据权利要求1所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述树脂复合层(102)的材料按重量份计包括：50～80份的所述树脂基材和20～50份的所述增强纤维。

3.根据权利要求2所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述树脂基体为酚醛树脂，所述增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维或酚醛纤维。

4.根据权利要求2或3所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述树脂复合层(102)的材料按重量份计还包括：4～8份的固化催化剂、1～15份的增韧剂、0.5～5份的表面活性剂和0.5～5份的阻燃剂。

5.根据权利要求4所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述固化催化剂为甲基苯磺酸、磷酸苯酯或磷酸，所述增韧剂为聚丙烯醇或聚乙烯醇，所述表面活性剂为硅烷偶联剂或十二烷基苯磺酸钠，所述阻燃剂为四溴双酚A、对溴代苯甲醛、三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸铵、二苯甲酚磷酸酯、红磷、三聚氰胺、脲、二氰二胺、硼酸或硼酸盐。

6.根据权利要求1所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述夹芯层(300)中，所述二氧化硅气凝胶基体与所述基体增强材料之间的重量比为50～70:5～15。

7.根据权利要求1所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述基体增强材料为1～50mm的玻璃纤维或石英纤维。

8.根据权利要求7所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述夹芯层(300)还包括红外遮光剂。

9.根据权利要求8所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述红外遮光剂为二氧化钛或碳化硅。

10.根据权利要求9所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶基体、所述基体增强材料与所述红外遮光剂之间的重量比为50～70:5～15:10～30。

11.根据权利要求1所述的彩钢夹芯板，其特征在于，

所述二氧化硅气凝胶基体中包括平行排列的多个沿Z向延伸的所述Z向增强纤维(301)或所述Z向增强纤维柱(302)。

12.根据权利要求11所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述Z向增强纤维(301)为玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维或高硅氧纤维；所述Z向增强纤维柱(302)中，所述增强纤维芯层为玻璃纤维或石英纤维，所述树脂层为酚醛树脂层。

13.根据权利要求12所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述Z向增强纤维(301)和所述Z向增强纤维柱(302)的直径为0.5～2mm，所述夹芯层(300)中相邻的所述Z向增强纤维(301)或所述Z向增强纤维柱(302)之间的距离为3～100mm。

14.根据权利要求1所述的彩钢夹芯板，其特征在于，所述彩钢夹芯板中，所述Z向增强材料沿Z向延伸的两端分别高于所述二氧化硅气凝胶基体的相应表面，并延伸至所述第一彩钢板或所述第二彩钢板的树脂复合层(102)中。

说明书

彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板

技术领域

[0001] 本发明涉及彩钢板制备领域，具体而言，涉及一种彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板。

背景技术

[0002] 随着科技的进步、人们环境意识的增强和人民生活水平的提高，彩钢板越来越受到各行各业的推崇，彩钢板也显示出强大的生命力和广阔的市场前景。目前，彩钢板广泛用于建筑、家电和交通运输等行业，在建筑业方面主要用于钢结构厂房、机场、库房和冷冻等工业及商业建筑的屋顶墙面和门等。

[0003] 现有的彩钢板是一类通过将有机涂料连续涂覆于钢板基层上，经烘烤固化而形成的金属板材。通常而言，彩钢板中的钢板基材厚度较薄，大约在0.2～2mm。正是由于其厚度较薄，使得彩钢板的抗冲击性能较差。另外，现有的彩钢板抗腐蚀性能较差。多方面的因素使得彩钢板的寿命较短，也严重限制了彩钢板的大范围应用。

发明内容

[0004] 本发明旨在提供一种彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板，以解决现有技术中彩钢板抗冲击性能较差的问题。

[0005] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种彩钢复合板，包括金属基板，其中，彩钢复合板还包括覆于金属基板一侧表面上的树脂复合层，树脂复合层的材料包括树脂基材和增强纤维。

[0006] 进一步地，树脂复合层的材料按重量份计包括：50～80份的树脂基材和20～50份的增强纤维。

[0007] 进一步地，树脂基体为酚醛树脂，增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维或酚醛纤维。

[0008] 进一步地，树脂复合层的材料按重量份计还包括：4～8份的固化催化剂、1～15份的增韧剂、0.5～5份的表面活性剂和0.5～5份的阻燃剂。

[0009] 进一步地，固化催化剂为甲基苯磺酸、磷酸苯酯或磷酸，增韧剂为聚丙烯醇或聚乙烯醇，表面活性剂为硅烷偶联剂或十二烷基苯磺酸钠，阻燃剂为四溴双酚A、对溴代苯甲醛、三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸铵、二苯甲酚磷酸酯、红磷、三聚氰胺、脲、二氰二胺、硼酸或硼酸盐。

[0010] 根据本发明的另一方面，提供了一种彩钢复合板的制备方法，其包括以下步骤：S1、提供金属基板；S2、在金属基板的一侧表面上形成含有树脂基材和增强纤维的树脂复合层，得到彩钢复合板。

[0011] 进一步地，步骤S1中，将可选的固化催化剂、可选的增韧剂、可选的表面活性剂和可选的阻燃剂加至酚醛树脂胶液，得到待固化胶液；步骤S2中，将增强纤维在待固化胶液中浸渍，得到浸渍纤维，将浸渍纤维铺设于金属基板上表面上，经固化，得到彩钢复合板。

[0012] 进一步地，步骤S1中，将可选的固化催化剂、可选的增韧剂、可选的表面活性剂和可选的阻燃剂加至酚醛树脂胶液，得到待固化胶液；步骤S2中，将增强纤维编制形成纤维布，并将纤维布铺设于金属基板上表面上，然后向金属基板上的纤维布注入待固化胶液，经固化，得到彩钢复合板。

[0013] 根据本发明的另一方面，还提供了一种彩钢夹芯板，包括第一彩钢板、第二彩钢板和位于第一彩钢板与第二彩钢板之间的夹芯层，其中，第一彩钢板和第二彩钢板为上述的彩钢复合板，且第一彩钢板和第二彩钢板中的树脂复合层均与夹芯层接触。

[0014] 进一步地，夹芯层包括二氧化硅气凝胶基体，二氧化硅气凝胶基体包括二氧化硅气凝胶和混合在二氧化硅气凝胶中的基体增强材料。

[0015] 进一步地，夹芯层中，二氧化硅气凝胶基体与基体增强材料之间的重量比为50～70:5～15；优选基体增强材料为1～50mm的玻璃纤维或石英纤维。

[0016] 进一步地，夹芯层还包括红外遮光剂，优选红外遮光剂为二氧化钛或碳化硅，更优选二氧化硅气凝胶基体、基体增强材料与红外遮光剂之间的重量比为50～70:5～15:10～30。

[0017] 进一步地，夹芯层还包括设置在二氧化硅气凝胶基体中的Z向增强材料。

[0018] 进一步地，Z向增强材料为设置在二氧化硅气凝胶基体中，并沿夹芯层的Z向延伸的Z向增强纤维或Z向增强纤维柱，Z向增强纤维柱包括增强纤维芯层和包覆在增强纤维芯层表面的树脂层；优选二氧化硅气凝胶基体中包括平行排列的多个沿Z向延伸的Z向增强纤维或Z向增强纤维柱；Z向增强材料为设置在二氧化硅气凝胶基体中的蜂窝芯子，优选蜂窝芯子的蜂窝壁沿夹芯层的Z向延伸。

[0019] 进一步地，Z向增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维或高硅氧纤维；Z向增强纤维柱中，增强纤维芯层为玻璃纤维或石英纤维，树脂层为酚醛树脂层；蜂窝芯子为玻璃钢蜂窝芯子。

[0020] 进一步地，Z向增强纤维和Z向增强纤维柱的直径为0.5～2mm，夹芯层中相邻的Z向增强纤维或Z向增强纤维柱之间的距离为3～100mm；蜂窝芯子的蜂窝壁厚度为0.05～1.00mm，蜂窝孔径为3～50cm。

[0021] 进一步地，彩钢夹芯板中，Z向增强材料沿Z向延伸的两端分别高于二氧化硅气凝胶基体的相应表面，并延伸至第一彩钢板和第二彩钢板的树脂复合层中。

[0022] 应用本发明的彩钢复合板、其制备方法及包括其的彩钢夹芯板，上述彩钢复合板中，相比于金属基板，树脂复合层本身具有较高的韧性，其抗冲击性能也较高，在金属基板的上表面上覆上一层树脂复合层，能够改善金属基板的抗冲击性能，得到具有较高抗冲击强度的彩钢复合板。同时，由于树脂复合层具有较高的韧性，还能够改善金属基板的弯曲强度。另外，增强纤维还能够起到增强的作用，使彩钢复合板具有更好的使用性能。

附图说明

[0023] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

[0024] 图1示出了根据本发明一种实施方式中的彩钢复合板的示意图；

[0025] 图2示出了根据本发明一种实施方式中的彩钢夹芯板的示意图；

[0026] 图3示出了根据本发明一种实施方式中彩钢夹芯板的夹芯层的示意图；以及[0027] 图4示出了根据本发明另一种实施方式中彩钢夹芯板的夹芯层的示意图。

具体实施方式

[0028] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

[0029] 正如背景技术部分所介绍的，现有的彩钢板存在抗冲击性能较差的问题。为了解决这一问题，本发明发明人提供了一种彩钢复合板，如图1所示，包括金属基板101，其中，该彩钢复合板100还包括覆于金属基板101一侧表面上的树脂复合层102，树脂复合层102的材料包括树脂基材和增强纤维。相比于金属基板，树脂复合层本身具有较高的韧性，其抗冲击性能也较高，在金属基板的上表面上覆上一层树脂复合层，能够改善金属基板的抗冲击性能，得到具有较高抗冲击强度的彩钢复合板。同时，由于树脂复合层具有较高的韧性，还能够改善金属基板的弯曲强度。另外，增强纤维还能够起到增强的作用，使彩钢复合板具有更好的使用性能。

[0030] 本发明所提供的上述彩钢复合板中，树脂复合层102中只要含有树脂即可改善金属基板的抗冲击性能。在一种优选的实施方式中，树脂复合层102的材料按重量份计包括50～80份的树脂基材和20～50份的增强纤维。在树脂基体中加入增强纤维，能够改善树脂复合层102本身的强度。同时，上述用量的增强纤维能够贯穿整个树脂基材，在彩钢复合板受到外力时，增强纤维之间形成的纤维网络还能够通过网络形变起到吸收能量的效果，基于此，能够进一步改善彩钢复合板的抗冲击强度。

[0031] 本发明所提供的上述树脂复合层中，采用的树脂基体可以是任意的树脂基体，采用的增强纤维也可以是本领域技术人员所惯用的增强纤维。在一种优选的实施方式中，上述树脂基体为酚醛树脂，增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维或酚醛纤维。酚醛树脂是一种结构型树脂，其本身具有较高的抗冲击性能。同时，以酚醛树脂作为树脂基体，能够使树脂复合层与金属基板之间具有较高的粘结性能，从而使所形成的彩钢复合板具有更好的结构稳定性和性能稳定性。

[0032] 本发明所提供的上述树脂复合层中，只要含有树脂基体和增强纤维就能够在一定程度上改善彩钢复合板的抗冲击性能。在一种优选的实施方式中，上述树脂复合层按重量份计还包括4～8份的固化催化剂、1～15份的增韧剂、0.5～5份的表面活性剂和0.5～5份的阻燃剂。固化催化剂的加入有利于加快树脂基体的固化速率。增韧剂的加入能够提高金属基板与树脂复合层的粘结强度、降低彩钢复合板的成型压力以及提高金属基板与树脂复合层的层间韧性。表面活性剂能够改善增强纤维与树脂基体之间的相容性，使二者之间具有更好的界面结合力，从而进一步改善树脂复合层的抗冲击性能和其他力学性能。

[0033] 本发明所提供的上述树脂复合层中，采用的固化催化剂、增韧剂等可以是本领域技术人员所惯用的添加剂。在一种优选的实施方式中，上述固化催化剂为甲基苯磺酸、磷酸苯酯或磷酸，增韧剂为聚丙烯醇或聚乙烯醇，表面活性剂为硅烷偶联剂或十二烷基苯磺酸钠，阻燃剂为四溴双酚A、对溴代苯甲醛、三(2-氯乙基)磷酸酯、磷酸铵、二苯甲酚磷酸酯、红磷、三聚氰胺、脲、二氰二胺、硼酸或硼酸盐。

[0034] 另外，本发明还提供了一种彩钢复合板的制备方法，其包括以下步骤：S1、提供金属基板；S2、在所述金属基板的一侧表面上形成含有树脂基材和增强纤维的树脂复合层，得到所述彩钢复合板。通过上述方法制备得到的彩钢复合板，在金属基板的上表面上能够形成一层树脂复合层。这层树脂复合层能够改善金属基板的抗冲击性能，使彩钢复合板整体也具有较高的抗冲击性能。同时，树脂复合层具有较高的韧性，还能够提高彩钢复合板的弯曲强度。另外，增强纤维还能够起到增强的作用，使彩钢复合板具有更好的使用性能。

[0035] 根据本发明上述的教导，本领域技术人员有能力选择彩钢复合板的具体制备方法。在一种优选的实施方式中，上述步骤S1中，将可选的固化催化剂、可选的增韧剂、可选的表面活性剂和可选的阻燃剂加至酚醛树脂胶液，得到待固化胶液；步骤S2中，将增强纤维在待固化胶液中浸渍，得到浸渍纤维，将待浸渍纤维铺设于金属基板上表面上，经固化，得到彩钢复合板。

[0036] 上述的“酚醛树脂胶液”是将酚醛树脂单体与溶剂按照一定比例混合而成，质量比为3:7～5:5，优选的树脂胶胶液配比为4:6，其固含量优选为4～8wt％，粘度为250～500mpa·s，胶液溶剂包括但不限于丙酮、乙醇等，用酚醛树脂胶液配置上述待固化胶液时，可以通过向酚醛树脂胶液中加入可选的上述添加剂。另外，还可以根据所需待固化胶液的粘度，使用酚醛树脂胶液的溶剂进行调配。

[0037] 在实际操作过程中，增强纤维在待固化树脂复合液中浸渍后得到的浸渍纤维，可以将多层浸渍纤维堆砌在金属基板上，在加压的作用下固化形成上述彩钢复合板。此外，本领域技术人员还可以任意调整浸渍纤维在金属基板表面上的排列方式，比如，将浸渍纤维平行排列与金属基板上时，得到的彩钢复合板的树脂复合层中，增强纤维沿金属基板的平面方向呈取向排列；将浸渍纤维呈网络结构堆砌在金属基板的表面上时，得到的彩钢复合板的树脂复合层中，增强纤维呈网络结构排列。此外，本领域技术人员也有能力设定具体的固化工艺。优选地，将浸渍纤维铺设于金属基板的上表面上后，在0.05～0.5Mpa的压力、100～160℃的温度下固化6～24h，形成上述彩钢复合板。

[0038] 本发明所提供的上述制备方法中，将增强纤维在待固化树脂复合液中浸渍后，堆砌于金属基板上经固化，便能够得到彩钢复合板。在另一种优选的实施方式中，上述步骤S1中，将可选的固化催化剂、可选的增韧剂、可选的表面活性剂和可选的阻燃剂加至酚醛树脂胶液，得到待固化胶液；步骤S2中，将增强纤维编制形成纤维布，并将纤维布铺设于金属基板上表面上，然后向金属基板上的纤维布注入待固化胶液，经固化，得到彩钢复合板。将增强纤维编织成纤维布，能够使增强纤维之间相互搭接缠绕形成纤维网络。这样的纤维网络能够进一步提高树脂复合层的韧性，从而进一步提高彩钢复合板的抗冲击强度。当然，上述纤维布也可以是市购的纤维布。根据本发明的教导，本领域技术人员选择具体的固化工艺。优选地，将固化树脂复合液注入至金属基板上的纤维布上后，在0.05～0.5Mpa的压力、100～160℃的温度下固化6～24h，形成上述彩钢复合板。

[0039] 上述待固化树脂复合液，其粘度优选为250～500mpa·s。若粘度过低，纤维在其中浸渍时能够携带的树脂量较少。若粘度过高，待固化树脂复合液的流动性较差，易降低固化形成的树脂复合层的平滑性。此外，上述彩钢复合板中树脂复合层的厚度可以是任意的。优选地，彩钢复合板中树脂复合层与金属基板的厚度比为0.2～1:1。

[0040] 另外，本发明还提供了一种彩钢夹芯板，如图2所示，包括第一彩钢板、第二彩钢板和位于第一彩钢板与第二彩钢板之间的夹芯层300，其中，该第一彩钢板和第二彩钢板为上述的彩钢复合板100，且第一彩钢板和第二彩钢板中的树脂复合层102均与夹芯层接触。将上述具有树脂复合层的彩钢复合板作为彩钢夹芯板中的上下两层彩钢板使用，能够有效改善彩钢夹芯板的抗冲击性能。

[0041] 本发明所提供的上述彩钢夹芯板中，采用的夹芯层可以是本领域技术人员所惯用的夹芯层。在一种优选的实施方式中，该夹芯层300包括二氧化硅气凝胶基体，二氧化硅气凝胶基体包括二氧化硅气凝胶和混合在二氧化硅气凝胶中的基体增强材料。本发明所提供的上述彩钢夹芯板，是以二氧化硅气凝胶作为夹芯层300的基材。二氧化硅气凝胶具有密度小、质轻的优点，特别是其耐高温性和隔热性均优于酚醛泡沫等材料。同时，上述彩钢夹芯板的夹芯层300中同时含有增强材料。在基体增强材料的增强作用下，二氧化硅气凝胶夹芯板具有较好的韧性，克服了现有的夹芯层脆性大的缺点。同时，含有二氧化硅气凝胶的夹芯层与上下彩钢复合板的树脂复合层之间具有较好的粘结性能。以上各种因素使得本发明上述彩钢夹芯板兼具较好的综合性能。

[0042] 根据本发明上述的教导，本领域技术人员有能力选择夹芯层300中各组分之间的用量关系。在一种优选的实施方式中，夹芯层中，二氧化硅气凝胶基体与基体增强材料之间的重量比为50～70:5～15；优选上述基体增强材料为1～50mm的玻璃纤维或石英纤维。

[0043] 本发明上述夹芯层中，以二氧化硅气凝胶为基体，加以基体增强材料，就能够使夹芯层具有较好的隔热性能和韧性。在一种优选的实施方式中，上述夹芯层还包括红外遮光剂。加入红外遮光剂有利于提高夹芯层甚至彩钢夹芯板的热反射作用，能够进一步改善彩钢夹芯板的隔热性能。优选地，上述红外遮光剂包括但不限于二氧化钛或碳化硅。更优选地，二氧化硅气凝胶基体、基体增强材料与红外遮光剂之间的重量比为50～70:5～15:10～30。将夹芯板中的各组分的用量比控制在上述范围，能够在促使彩钢夹芯板具有较低的生产成本的同时，兼具良好的综合使用性能。

[0044] 本发明所提供的上述彩钢夹芯板中，只要含有基体增强材料，就能够在一定程度上提高二氧化硅气凝胶夹芯层的综合性能。在一种优选的实施方式中，上述夹芯层300中，还包括设置在二氧化硅气凝胶基体中的Z向增强材料。优选地，如图3所示，Z向增强材料为设置在二氧化硅气凝胶基体中，并沿夹芯层300的Z向延伸的Z向增强纤维301或Z向增强纤维柱302，Z向增强纤维柱302包括增强纤维芯层和包覆在增强纤维芯层表面的树脂层；优选二氧化硅气凝胶基体中包括平行排列的多个沿Z向延伸的Z向增强纤维301或Z向增强纤维柱302；或者，如图4所示，Z向增强材料为设置在二氧化硅气凝胶基体中的蜂窝芯子303，优选蜂窝芯子303的蜂窝壁沿夹芯层的Z向平行。

[0045] 此处的“Z向”是指垂直于彩钢夹芯板的方向。利用Z向增强材料能够对夹芯层中的二氧化硅气凝胶起到进一步增强的作用。同时，将夹芯层沿Z向增强，还有利于进一步提高彩钢夹芯板的整体韧性。实际的应用过程中，当上述Z向增强材料为Z向增强纤维或Z向增强纤维柱时，如图3所示，夹芯层300中，Z向增强纤维301或Z向增强纤维柱302在二氧化硅气凝胶基体中沿Z向平行排列。当Z向增强材料为蜂窝芯子时，如图4所示，夹芯层300中，蜂窝芯子303的蜂窝壁与夹芯层的Z向平行，二氧化硅气凝胶填充于蜂窝芯子的蜂窝孔中。

[0046] 本发明所提供的上述彩钢夹芯板中，任意的增强纤维、增强纤维柱或蜂窝芯子均可以充当夹芯层中的Z向增强材料使用。在一种优选的实施方式中，上述Z向增强纤维为玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维或高硅氧纤维；Z向增强纤维柱中，增强纤维芯层为玻璃纤维或石英纤维，树脂层为酚醛树脂层；蜂窝芯子为玻璃钢蜂窝芯子。根据夹芯板的厚度和面积，本领域技术人员有能力对Z向增强纤维和Z向增强纤维柱在夹芯板中的排列参数，及蜂窝芯子的具体参数进行设定。一种更为优选的实施方式中，出于平衡夹芯层韧性和彩钢夹芯板生产成本的考虑，上述Z向增强纤维和Z向增强纤维柱的直径为0.5～2mm，夹芯层中相邻的Z向增强纤维或Z向增强纤维柱之间的距离为3～100mm；蜂窝芯子的蜂窝壁厚度为0.05～1.0mm，蜂窝孔径为3～50cm。此外，蜂窝芯子的形状可以为四边形、五边形及其他多边形，优选为六边形。六边形的蜂窝芯子具有较好的结构稳定性，进而能够促进彩钢夹芯板的结构稳定性。

[0047] 本发明所提供的上述彩钢夹芯板中，只要在夹芯层中加入Z向增强材料，就能够大幅改善夹芯板的韧性，进而改善彩钢夹芯板的韧性。在一种优选的实施方式中，Z向增强材料沿Z向延伸的两端分别高于二氧化硅气凝胶基体的相应表面，并延伸至上下两层彩钢复合板中的树脂复合层。这样的情况下，Z向增强材料的两端在上下两层树脂复合层的粘结作用下，能够进一步提高两层树脂复合层与夹芯层之间的粘结性，进而提高上下两层彩钢复合板与夹芯板之间的粘结性，使彩钢夹芯板具有更好的综合使用性能。

[0048] 本领域技术人员有能力选择上述彩钢夹芯板的具体制备方法。在一种优选的实施方式中，上述彩钢夹芯板的制备方法包括以下步骤：A1、形成包括二氧化硅气凝胶基体的夹芯层，二氧化硅气凝胶基体含有二氧化硅气凝胶混合在二氧化硅气凝胶中基体增强材料；A2、将夹芯层置于第一彩钢复合板和第二彩钢复合板之间，压制成型后，得到彩钢夹芯板。

[0049] 上述方法中，先形成含有二氧化硅气凝胶和基体增强材料的夹芯层，再将该夹芯层与上下两层彩钢复合板按顺序搁置后压制形成彩钢夹芯板。该彩钢夹芯板中，以二氧化硅气凝胶作为基体。二氧化硅气凝胶具有密度小、质轻的优点，特别是其耐高温性和隔热性均由于酚醛泡沫等材料。同时，上述彩钢夹芯板的夹芯层中同时含有增强材料。在基体增强材料的增强作用下，二氧化硅气凝胶夹芯板具有较好的韧性，克服了现有的夹芯层脆性大的缺点。同时，含有二氧化硅气凝胶的夹芯层与上下彩钢复合板之间具有较好的粘结性能。以上各种因素使得本发明上述彩钢夹芯板兼具较好的综合性能。

[0050] 本发明上述方法中，按照本领域技术人员所惯用的混合、压制的方法即可得到含有二氧化硅气凝胶和基体增强材料的夹芯层。在一种优选的实施方式中，上述步骤A1中，形成夹芯层的步骤包括：将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合后，压制形成二氧化硅气凝胶基体，将二氧化硅气凝胶基体作为夹芯层使用。

[0051] 在一种优选的实施方式中，上述步骤A1中，形成夹芯层的步骤包括：a1、将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合后，压制形成二氧化硅气凝胶基体(优选压力为0.1～5MPa)；a2、用缝合法或穿刺法将Z向增强纤维或Z向增强纤维柱沿夹芯层的Z向穿入二氧化硅气凝胶基体中形成Z向增强材料，进而形成夹芯层；优选步骤a2中，将多个Z向增强纤维或Z向增强纤维柱以平行排列的方式穿入二氧化硅气凝胶基体中形成Z向增强材料。

[0052] 上述方法中，先将二氧化硅气凝胶与基体增强材料混合并压制后，形成二氧化硅气凝胶基体。然后将Z向增强纤维或Z向增强纤维柱以缝合或穿刺的方法放入二氧化硅气凝胶基体中，使其成为Z向增强的夹芯层。相比于单纯具有二氧化硅气凝胶和基体增强材料的情况而言，同时含有Z向增强材料，所形成的夹芯层具有更高的韧性，相应地，彩钢夹芯板具有更高的韧性。在实际的操作过程中，具体的缝合方法和穿刺方法可以是本领域技术人员所惯用的方法。优选地，当Z向增强材料为Z向增强纤维时，采用缝合的方法对二氧化硅气凝胶基体进行上下走纤，将Z向增强纤维缝入二氧化硅气凝胶基体，进而形成夹芯层。当Z向增强材料为Z向增强纤维柱时，由于纤维柱具有一定的刚性，且二氧化硅气凝胶基体本身较软，可以直接采用穿刺的方法将Z向增强纤维柱穿入二氧化硅气凝胶基体，进而形成夹芯层。

[0053] 本发明上述方法中，Z向增强材料可以是如前述的Z向增强纤维或Z向增强纤维柱。另外，也可以是蜂窝芯子。在一种优选的实施方式中，上述步骤A1中，形成夹芯层的步骤包括：b1、将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合后，形成气凝胶混合物；b2、将气凝胶混合物填充至作为Z向增强材料的蜂窝芯子的蜂窝孔，并对气凝胶混合物进行Z向加压(优选压力为0.1～5MPa)，形成设置有蜂窝芯子的二氧化硅气凝胶基体，并将设置有蜂窝芯子的二氧化硅气凝胶基体作为夹芯层使用；优选地，蜂窝芯子的蜂窝壁沿夹芯层的Z向延伸。

[0054] 将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合压制后，填充至蜂窝芯子的蜂窝孔中，形成夹芯层。将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合压制，能够使二氧化硅气凝胶和基体增强材料的混合物处于压实的状态。将压实的该混合物填充至蜂窝芯子的蜂窝孔后，得到的夹芯层具有更好的隔热性能和韧性，进而有利于进一步提高彩钢夹芯板的综合使用性能。

[0055] 本发明所提供的上述方法中，将二氧化硅气凝胶与基体增强材料进行混合压制，经后续工艺后得到的夹芯层即具有较高的综合性能。在一种优选的实施方式中，上述步骤A1中，在将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合的步骤中，同时加入红外遮光剂进行混合。加入红外遮光剂能够提高夹芯层对热量的反射作用，进而能够提高整个彩钢夹芯板的隔热性能。

[0056] 本发明上述方法中，只要将夹芯层置于第一彩钢复合板和第二彩钢复合板之间进行压制，就能够得到综合性能较高的彩钢夹芯板。在一种优选的实施方式中，加入Z向增强材料的过程中，使Z向增强材料沿Z向延伸的两端分别高于二氧化硅气凝胶基体的相应表面，并延伸至第一彩钢板和第二彩钢板的树脂复合层中。具体地，用缝合法或穿刺法将Z向增强纤维或Z向增强纤维柱穿入二氧化硅气凝胶基体的过程中，使Z向增强纤维或Z向增强纤维柱的两端暴露在二氧化硅气凝胶基体之外；或者，将二氧化硅气凝胶和基体增强材料混合压制后，填充至蜂窝芯子的蜂窝孔的过程中，使蜂窝芯子蜂窝壁的上下边缘暴露在二氧化硅气凝胶和基体增强材料的混合物层之外，使得Z向增强材料沿Z向延伸的两端高于二氧化硅气凝胶基体的相应表面。将该夹芯层置于两层未固化的彩钢复合板之间，然后进行加压固化，得到彩钢夹芯板。这样的彩钢夹芯板中，Z向增强材料能够延伸至上下两层彩钢复合板的树脂复合层中。

[0057] 根据本发明上述的教导，本领域技术人员有能力选择压制形成彩钢夹芯板的工艺。根据所需彩钢复合板的厚度和密度，压制工艺也可以进行调整。在一种优选的实施方式中，将夹芯层置于第一待压彩钢复合板和第二待压彩钢复合板之间后，利用真空袋压法在-0.01～-0.1Mpa负压下保持2～10h后，得到彩钢夹芯板。“真空袋压法”是通过真空袋将待压彩钢夹芯板密封后，利用真空泵真空袋内的空气形成负压，从而达到对待压彩钢夹芯板进行加压的目的。这种方法能够使待压彩钢夹芯板承受的压力更为均匀，使其层与层之间具有更好的粘结性能。

[0058] 以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。

[0059] 实施例1

[0060] 将玻璃纤维在粘度为500mpa·s的酚醛树脂胶液中浸渍后，得到浸渍纤维；

[0061] 将浸渍纤维按照网络排列铺设于厚度为2mm金属基板上，在0.05MPa压力、100℃温度下固化24h后，得到彩钢复合板。其中，树脂复合层中酚醛树脂和玻璃纤维的质量比为50：10。树脂复合层的厚度为0.8mm。

[0062] 实施例2

[0063] 将玻璃纤维在粘度为500mpa·s的酚醛树脂胶液中浸渍后，得到浸渍纤维；

[0064] 将浸渍纤维按照网络排列铺设于厚度为2mm金属基板上，在0.05MPa压力、100℃温度下固化24h后，得到彩钢复合板。其中，树脂复合层中酚醛树脂和玻璃纤维的质量比为50：20。树脂复合层的厚度为0.8mm。

[0065] 实施例3

[0066] 将玻璃纤维在粘度为250mpa·s的酚醛树脂胶液中浸渍后，得到浸渍纤维；

[0067] 将浸渍纤维按照网络排列铺设于厚度为2mm金属基板上，在0.5MPa压力、160℃温度下固化6h后，得到彩钢复合板。其中，树脂复合层中酚醛树脂和玻璃纤维的质量比为80：50。树脂复合层的厚度为0.4mm。

[0068] 实施例4

[0069] 向酚醛树脂胶液中加入甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶联剂和四溴双酚A，得到粘度为400mpa·s的待固化树脂复合液；

[0070] 将市购的石英纤维布铺设在厚度为2mm金属基板上表面上，并将金属基板置于密封腔内，将上述待固化树脂复合液注入金属基板的纤维布上，得到待固化彩钢复合板。将该待固化彩钢复合板在0.2MPa压力、120℃温度下固化12h后，得到彩钢复合板。其中，树脂复合层中酚醛树脂、石英纤维布、甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶联剂和四溴双酚A的质量比为80:50:4:1:0.5:5。树脂复合层的厚度为2mm。

[0071] 实施例5

[0072] 向酚醛树脂胶液中加入甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶联剂和四溴双酚A，得到粘度为400mpa·s的待固化树脂复合液；

[0073] 将市购的石英纤维布铺设在厚度为2mm金属基板上表面上，并将金属基板置于密封腔内，将上述待固化树脂复合液注入金属基板的纤维布上，得到待固化彩钢复合板。将该待固化彩钢复合板在0.2MPa压力、120℃温度下固化12h后，得到彩钢复合板。其中，树脂复合层中酚醛树脂、石英纤维布、甲基苯磺酸、聚丙烯醇、硅烷偶联剂和四溴双酚A的质量比为50:20:8:15:5:0.5。树脂复合层的厚度为1mm。

[0074] 对比例1

[0075] 选取厚度为2mm的金属基板(同实施例1中的金属基板)，作为彩钢板。

[0076] 对实施例1至4中制备得到的彩钢复合板和对比例1中的彩钢板进行性能表征。

[0077] 表征方式：

[0078] (1)抗冲击性能：采用GB/T229-2007金属材料夏比摆锤冲击试验方法对实施例1至5中制备得到的彩钢复合板和对比例1中的彩钢板的抗冲击性能进行表征；

[0079] (2)拉伸强度：采用GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法对实施例1至5中制备得到的彩钢复合板和对比例1中的彩钢板的拉伸强度进行表征；

[0080] (2)弯曲强度：采用GB232-88-金属弯曲试验方法对实施例1至5中制备得到的彩钢复合板和对比例1中的彩钢板的弯曲弯曲强度进行表征；表征结果如表1所示。

[0081] 表1

[0082]抗冲击强度(KJ/m2) 拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa)
实施例1 255 680 430
实施例2 260 700 500

[0083]实施例3 265 750 450
实施例4 300 800 590
实施例5 280 770 550
对比例1 250 600 300

[0084] 由表1中的数据可知，本发明上述实施例1至5中制备得到的彩钢复合板中，在金属基板的上表面上设置了一层树脂复合层，能够有效改善彩钢板的抗冲击性能和弯曲强度。特别地，实施例4和5中，在树脂复合层中加入了表面活性剂、增韧剂等添加剂，能够使彩钢复合板在具有较高的抗冲击性能和弯曲性能的同时，兼具较高的拉伸强度。从而能够进一步改善彩钢复合板的综合使用性能。

[0085] 实施例6

[0086] 按质量比70:10:20分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)和红外遮光剂共计360g，将红外遮光剂和石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0087] 将混合物装入模具型腔，模具型腔为长方体(长300mm×宽100mm×厚20mm)，对模具上板施加5MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模并得到二氧化硅气凝胶基体(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0088] 利用穿刺法，将直径为0.5mm的Z向增强纤维柱(芯层为玻璃纤维，树脂层材料为酚醛树脂)，按照10mm的间距穿于上述二氧化硅气凝胶基体中，并使纤维柱的上下两端暴露出来，形成夹芯层；

[0089] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在100℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0090] 实施例7

[0091] 按质量比50:5:10分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)和红外遮光剂共计360g，将红外遮光剂和石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0092] 将混合物装入模具型腔，模具型腔为长方体(长300mm×宽100mm×厚20mm)，对模具上板施加5MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模并得到二氧化硅气凝胶基体(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0093] 利用缝合法，将直径为2mm的Z向增强纤维(石英纤维)，按照100mm的间距穿于上述二氧化硅气凝胶基体中，并使石英纤维的上下两端暴露在二氧化硅气凝胶基体之外，形成夹芯层；

[0094] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在100℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0095] 实施例8

[0096] 按质量比70:15:30分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)和红外遮光剂共计360g，将红外遮光剂和石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0097] 将混合物装入模具型腔，对模具上板施加0.1MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模，得到压实的混合物；

[0098] 准备玻璃钢蜂窝芯子(蜂窝壁厚度为0.05mm，蜂窝孔径为3cm，蜂窝孔形状为六边形，蜂窝厚度为20mm)，将上述混合物填充至蜂窝孔中，在0.5Mpa压力下压制，并使蜂窝壁的上下两端暴露出来，芯层夹芯层；

[0099] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在100℃温度下搁置6h，即得到彩钢夹芯板。

[0100] 实施例9

[0101] 按质量比70:15:30分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)和红外遮光剂共计360g，将红外遮光剂和石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0102] 将混合物装入模具型腔，对模具上板施加0.1MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模，得到压实的混合物；

[0103] 准备玻璃钢蜂窝芯子(蜂窝壁厚度为1.00mm，蜂窝孔径为50cm，蜂窝孔形状为六边形，蜂窝厚度为20mm)，将上述混合物填充至蜂窝孔中，在0.5Mpa压力下压制，并使蜂窝壁的上下两端与填充的混合物平齐，芯层夹芯层；

[0104] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.01Mpa，并在160℃温度下搁置24h，即得到彩钢夹芯板。

[0105] 实施例10

[0106] 按质量比50:5分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)共计360g，将石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0107] 将混合物装入模具型腔，模具型腔为长方体(长300mm×宽100mm×厚20mm)，对模具上板施加5MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模并得到夹芯层(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0108] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在120℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0109] 实施例11

[0110] 按质量比70:15分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)共计360g，将石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0111] 将混合物装入模具型腔，模具型腔为长方体(长300mm×宽100mm×厚20mm)，对模具上板施加5MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模并得到夹芯层(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0112] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在120℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0113] 实施例12

[0114] 按质量比50:16分别称取二氧化硅气凝胶粉末、石英纤维(长度为50mm)共计360g，将石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0115] 将混合物装入模具型腔，模具型腔为长方体(长300mm×宽100mm×厚20mm)，对模具上板施加5MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模并得到夹芯层(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0116] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在120℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0117] 对比例2

[0118] 本对比例制备了酚醛泡沫彩钢夹芯板，具体工艺流程如下：

[0119] 按质量比50：1：4：5分别称取酚醛树脂、表面活性剂吐温-80、发泡剂正戊烷和酸固化剂甲苯磺酸，共计360g，将吐温-80、正戊烷和甲苯磺酸依次加入到酚醛树脂中，并用旋转搅拌器搅拌均匀，转速控制在100～500r/min，得到液体混合物；

[0120] 将上述混合物倒入模具型腔内(300mm×宽100mm×厚20mm)，合模后置于烘箱内在130℃下发泡10～30min。待模具随炉冷却到室温(约25℃)，拆卸模具即得到酚醛泡沫夹芯层(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0121] 将上述实施例4中制备得到的待固化彩钢复合板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于厚度为2mm的第一彩钢板和第二彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在100℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0122] 对上述实施例1至5和对比例1中制备得到的彩钢夹芯板进行性能表征。

[0123] 对比例3

[0124] 按质量比50:4:8分别称取252g二氧化硅气凝胶粉末、54g石英纤维(长度为50mm)和108g红外遮光剂共计360g，将红外遮光剂和石英纤维加入到二氧化硅气凝胶粉末中搅拌混合，得到混合物；

[0125] 将混合物装入模具型腔，模具型腔为长方体(长300mm×宽100mm×厚20mm)，对模具上板施加5MPa的压力使模具合模，合模后即可卸模并得到夹芯层(长300mm×宽100mm×厚20mm)；

[0126] 准备厚度为2mm的金属基板作为第一待压彩钢板和第二待压彩钢；将上述夹芯层置于第一待压彩钢板和第二待压彩钢板之间，装入真空袋；抽出真空袋中的空气至负压为-0.1Mpa，并在25℃温度下搁置2h，即得到彩钢夹芯板。

[0127] 表征方法：

[0128] 1)热导率：采用GB/T3399-1982塑料导热系数试验方法—护热平板法对实施例6至12和对比例2和3中制备得到的彩钢夹芯板的热导率进行表征；

[0129] 2)抗压强度：采用GB/T8813-2008硬质泡沫塑料压缩性能的测定方法对实施例6至12和对比例2和3中制备得到的彩钢夹芯板的抗压强度进行表征；

[0130] 3)耐高温性：采用GB/T5989—2008耐火材料荷重软化温度试验方法对实施例6至12和对比例2和3中制备得到的彩钢夹芯板的耐高温性进行表征；

[0131] 4)阻燃性：采用GB/T2406-1993塑料燃烧性能试验方法—氧指数法对实施例6至12和对比例2和3中制备得到的彩钢夹芯板的阻燃性进行表征；

[0132] 5)密度：采用GBT6343-2009泡沫塑料及橡胶表观密度的测定方法对实施例6至12和对比例2和3中制备得到的彩钢夹芯板的密度进行表征；表征结果如表2所示。

[0133] 表2

[0134]

[0135] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述实施例6至12中所制备的彩钢夹芯板质轻、隔热性较好的同时，更具有优异的耐高温性能和抗压性能；

[0136] 总而言之，本发明所提供的彩钢复合板具有优异的抗冲击性能和弯曲强度。采用该彩钢复合板作为彩钢夹芯板的上下彩钢板、采用二氧化硅气凝胶和基体增强材料形成的基板作为彩钢夹芯板的夹芯层，能够有效改善彩钢夹芯板的耐高温性能、抗压性能等综合性能，使其具有较好的使用性能。

[0137] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。