一种气凝胶-FRP-金属高性能复合层合板及其制备方法

本发明涉及复合材料、隔热材料和结构工程，尤其是涉及一种气凝胶-frp(fiber reinforced polymer，纤维增强聚合物)-金属高性能复合层合板及其制备方法。

背景技术：

1、在建筑、航空航天等领域，隔热材料的应用对于保护结构的稳定性至关重要。传统的隔热材料如矿棉等存在密度高等问题，限制了其在轻量化和高性能需求的工程中的应用。

2、现有技术中，气凝胶材料因其低密度、优异的隔热性能和轻质化特性而备受关注。气凝胶是一种具有多孔结构的材料，其孔隙结构使其具有极低的导热性能和较高的表面积。气凝胶毛毡能够有效减少热传导和热辐射，具有优异的隔热保护能力，但其较低的强度和韧性等限制了材料的广泛应用。为提高气凝胶材料的韧性和强度，各种增强材料(比如金属/氧化物、无纺布和薄膜等)与气凝胶材料进行复合后制得了具有独特性能的气凝胶复合材料。金属材料作为传统的结构材料，具有高强度和稳定性的特点，但由于其较高的导热系数，往往存在抗火性能较差的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板及其制备方法，能够实现一种轻质、高强、耐高温、抗疲劳、耐腐蚀的复合材料。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，包括气凝胶毛毡层和金属板层，所述气凝胶毛毡层与金属板层之间粘接有frp层。

3、进一步地，所述frp层由多个不同角度的纤维铺层编织形成。

4、进一步地，所述frp层由多个不同角度的纤维铺层堆叠形成。

5、进一步地，所述frp层包括依次堆叠的第一角度纤维铺层、第二角度纤维铺层和第三角度纤维铺层。

6、进一步地，所述金属板层具体由金属材料制作而成，比如铝合金或钢材等。

7、进一步地，所述气凝胶毛毡层和frp层依次交替堆叠。

8、一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板的制备方法，采用真空灌注工艺，结合设置的模具制备得到气凝胶-frp-金属高性能复合层合板。

9、进一步地，所述采用真空灌注工艺制备方法的具体过程为：

10、在模具上依次堆叠脱模布、金属板层、frp层、气凝胶毛毡层和脱模布，通过真空灌注、树脂浸胶和去除气泡处理，制备得到气凝胶-frp-金属高性能复合层合板。

11、一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板的制备方法，采用模压工艺，结合设置的凸模和凹模制备得到气凝胶-frp-金属高性能复合层合板。

12、进一步地，所述采用模压工艺制备方法的具体过程为：

13、叠放金属板、frp和气凝胶毛毡，并进行预压后整体放入凹模中，再通过填充树脂、加热、凸模施加压力、固化处理，制备得到气凝胶-frp-金属高性能复合层合板。

14、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

15、本发明通过在气凝胶毛毡层与金属板层之间粘接frp层，利用frp良好的耐腐蚀和抗疲劳性能，能够在恶劣环境条件下长时间保证金属结构的性能，延长构件的使用寿命，此外，气凝胶毛毡具有低密度的特点，与frp和金属板相结合后，整体构件仍然保持较低的重量，这有助于降低结构的负荷和重量。由此得到一种轻质、高强、耐高温、抗疲劳、耐腐蚀的气凝胶-frp-金属复合层合板，能够满足不同领域对隔热性能、强度和轻质化的需求，提供可靠的隔热保护和结构支撑。

16、本发明中，frp层可根据实际工程需求由多种不同角度的纤维铺层编织或堆叠形成，从而进一步为金属构件提供额外的强度和刚度。

17、本发明可采用真空灌注工艺或模压工艺制备得到气凝胶-frp-金属复合层合板，仅需设计相应的模具，即可简单高效可靠地完成制备过程。

技术特征：

1.一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，其特征在于，包括气凝胶毛毡层(1)和金属板层(5)，所述气凝胶毛毡层(1)与金属板层(5)之间粘接有frp层(6)。

2.根据权利要求1所述的一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，其特征在于，所述frp层(6)由多个不同角度的纤维铺层编织形成。

3.根据权利要求1所述的一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，其特征在于，所述frp层(6)由多个不同角度的纤维铺层堆叠形成。

4.根据权利要求3所述的一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，其特征在于，所述frp层(6)包括依次堆叠的第一角度纤维铺层(2)、第二角度纤维铺层(3)和第三角度纤维铺层(4)。

5.根据权利要求1所述的一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，其特征在于，所述金属板层(5)具体由金属材料制作而成。

6.根据权利要求1所述的一种气凝胶-frp-金属高性能复合层合板，其特征在于，所述气凝胶毛毡层(1)和frp层(6)依次交替堆叠。

7.一种用于制备如权利要求1所述气凝胶-frp-金属高性能复合层合板的方法，其特征在于，采用真空灌注工艺，结合设置的模具制备得到气凝胶-frp-金属高性能复合层合板。

8.根据权利要求7所述的一种用于制备气凝胶-frp-金属高性能复合层合板的方法，其特征在于，所述采用真空灌注工艺的制备方法具体过程为：

9.一种用于制备如权利要求1所述气凝胶-frp-金属高性能复合层合板的方法，其特征在于，采用模压工艺，结合设置的凸模和凹模制备得到气凝胶-frp-金属高性能复合层合板。

10.根据权利要求9所述的一种用于制备气凝胶-frp-金属高性能复合层合板的方法，其特征在于，所述采用模压工艺的制备方法具体过程为：

技术总结本发明涉及一种气凝胶‑FRP‑金属高性能复合层合板及其制备方法，该组合构件包含：气凝胶毛毡层、FRP层和金属板层。其中，FRP层可由不同角度的纤维铺层编织或堆叠组成。该气凝胶‑FRP‑金属高性能复合层合板可通过真空灌注工艺和模压工艺等方法制成。由于气凝胶毛毡层具有低密度和优异的隔热性能，能够有效减少热传导和热辐射，提供良好的隔热保护；FRP层则具有高强度、抗疲劳和耐腐蚀性能，可按照实际工程需求设置不同纤维方向的铺层增加构件的力学性能和耐久性，与现有技术相比，本发明将气凝胶毛毡层、FRP层和金属板层相互组合，该组合结构充分发挥了各层材料的优势，实现了轻质、高强、耐高温、抗疲劳、耐腐蚀的综合性能，能够满足多领域的工程应用需求。技术研发人员：胡黎俐,梁旭,蒋程,毕文斋受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26