一種抗沖擊吸能材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于防護材料技術領域，具體涉及一種抗沖擊吸能材料及其制備方法，用于警車、運鈔車及特種車輛的防爆轟防護材料領域，民用交通運輸車輛、軌道交通、建筑結構等抗沖擊減振吸能防護材料領域，空天飛行器、機械設施、包裝工程等爆炸及撞擊作用抗振緩沖防護材料領域。
【背景技術】
[0002]新型抗沖擊與吸能結構材料是近年來提出的一類新型材料，它的出現對于材料的選擇及其性能研究具有重要的實用價值。不同構型的新型抗沖擊吸能結構材料具有優良的力學、承載、抗沖擊、吸能特性外，還具有阻尼、減振、吸聲降噪、屏蔽電磁輻射及布設傳感器等其他功能，可以滿足航空、船舶、高速列車及特種車輛等內部結構支撐和底板等多方面的結構材料需求，近年來隨著材料制備和成形加工技術的發展出現了以多孔泡沫金屬為夾芯結構的多種吸能結構材料。
[0003]多孔泡沫金屬材料是一種兼具功能和結構雙重屬性的新型工程材料，一直以來多孔泡沫金屬就是抗沖擊和吸能結構的首選防護材料之一。泡沫金屬作為結構材料具有輕質、高比強度的特點；作為功能材料具有多孔、減振、阻尼、吸聲、隔音、散熱、吸收沖擊能、電磁屏蔽等多種物理性能。和實體結構材料相比，由于氣孔的存在，多孔泡沫金屬具有良好的可壓縮性、擁有一個較為穩定的壓縮平臺應力、可以吸收與沖擊方向無關的沖擊能量。在壓縮承載條件下所表現出來的獨特的力學性能表明泡沫金屬是一種極具潛力的沖擊緩沖材料，具有很高的沖擊吸能本領，在航空航天、汽車船舶、機械建筑和包裝運輸等防護減振領域得到了廣泛的應用，特別在汽車工業的防撞性設計以及在特種車輛上作為爆炸緩沖及防護材料具有重要的應用價值。但在實際應用中泡沫材料強度低、表面粗糙，不能單獨作為結構材料使用。將泡沫材料和其他板材結合起來組成復合材料，即以泡沫材料作為芯體組成夾層板，將發揮泡沫材料和板材優點，為泡沫材料的發展提供了廣闊的應用前景。
[0004]橡膠是一種性能優良的彈性體材料，能夠較好的吸收沖擊能量,進而緩和沖擊和震動，另外橡膠也是一種很好的異性粘接材料，經硫化處理后具有很高的粘結強度，因而被廣泛應用在異性材料連接上。另一方面，橡膠硫化制備過程中橡膠可浸入泡沫材料內部，使金屬與橡膠融為一體，大幅度提高了泡沫材料的抗沖擊吸能特性。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種具有良好的抗沖擊、吸能、阻尼減振性能的抗沖擊吸能材料。
[0006]本發明所要解決的第二個技術問題是提供一種具有良好的抗沖擊、吸能、阻尼減振性能的抗沖擊吸能材料的制備方法，制備工藝簡單、一體成型。
[0007]本發明解決上述第一個技術問題所采用的技術方案為:一種抗沖擊吸能材料，其特征在于:包括從外至內設置的金屬面板和泡沫金屬層，金屬面板和泡沫金屬層之間通過橡膠層進行硫化連接。
[0008]作為改進，所述金屬面板為一層或兩層，當金屬面板為一層時，金屬面板通過橡膠層硫化連接在泡沫金屬層的外側形成泡沫金屬復合板；當金屬面板為二層時，金屬面板分別通過橡膠層硫化連接在在泡沫金屬層的二側，形成泡沫金屬夾芯板。
[0009]作為優選，所述金屬面板為鋼板、鋁合金板、鈦合金板或者鎂合金板。
[0010]作為優選，所述泡沫金屬層選用通孔或閉孔的泡沫鋁、泡沫鎳或泡沫銅。
[0011]再優選，所述橡膠選用天然橡膠、合成橡膠或阻燃橡膠，并配合橡膠用熱硫化膠粘劑。
[0012]本發明解決上述第二個技術問題所采用的技術方案為:一種抗沖擊吸能材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0013]I)按照設計尺寸要求準備金屬面板和泡沫金屬層；
[0014]2)將金屬面板和泡沫金屬層的粘結面分別采用橡膠用熱硫化膠粘劑進行涂覆處理；
[0015]3)按照設計厚度要求制備橡膠膠料，并以金屬面板和泡沫金屬層的尺寸大小進行下料備用；
[0016]4)將壓鑄模具預熱到能夠使橡膠進行硫化的溫度范圍；
[0017]5)將金屬面板、橡膠以及泡沫金屬層按照設計結構依次放置在模具中；
[0018]6)合模施加壓力后保壓，使橡膠在設計的溫度、壓力和時間條件下完成硫化成型；
[0019]7)退|旲后取出廣品完成抗沖擊吸能材料的制備。
[0020]作為進一步改進，所述橡膠其添加量采用定量控制技術，在板材厚度一定的條件下，使得所添加的橡膠既起到硫化連接的作用，又能適量的滲入到泡沫金屬層的泡沫材料中，橡膠的滲入量根據泡沫金屬層的厚度和實際需要進行控制，以進一步提高泡沫材料的抗沖擊吸能性能。
[0021]最后，所述橡膠作為連接體將金屬面板和泡沫金屬層多層組合、一次整體硫化成型；實現了泡沫夾芯復合板的功能結構一體化和制備工藝工程化，可以達到抗老化和簡化工藝、提聞生廣效率的目的。
[0022]與現有技術相比，本發明的優點在于:采用橡膠作為連接體將金屬面板和泡沫材料金屬層整體成型制備出新型抗沖擊吸能材料，由于這三種材料之間的彈、塑性差別很大，可在其間出現大的波阻抗，產生強烈的波反射，從而形成逐層防護體系，使前一層板上的應力波、機械力和裂紋不能傳遞到下一層板，沖擊波在間隙中多次穿透，在間隙界面處產生反射，降低沖擊波對整個復合板造成的破壞，進而提高該材料的抗沖擊吸能性能。采用橡膠作為連接體將金屬面板和泡沫材料層整體成型，實現了功能結構一體化和制備工藝工程化，可以達到抗老化和簡化工藝、提高生產效率的目的。橡膠的添加量可采用定量控制技術，在板材厚度一定的條件下，使得所添加的橡膠既可起到硫化連接的作用，又能適量的滲入到泡沫材料中，進一步提高泡沫材料的抗沖擊吸能性能，橡膠的滲入量可根據泡沫層的厚度和實際需要進行控制。通過橡膠與金屬面板和泡沫層的硫化連接，使各種材料之間產生很高的粘接強度，改進現有技術中由于硅酮膠或環氧樹脂等材料粘接強度低，導致在爆炸沖擊能量作用下泡沫夾芯復合板容易發生層間開裂的不足。由于橡膠自身具有隔離振動、吸收沖擊等特性，用其硫化連接金屬面板和泡沫材料可以進一步提高泡沫夾芯復合板的抗沖擊吸能性能。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明實施例所制備的泡沫金屬夾芯板的結構示意圖；
[0024]圖2是本發明實施例所制備的泡沫金屬復合板的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0026]一種抗沖擊吸能板材的制備方法，具體步驟如下:
[0027]1.按照設計尺寸要求準備金屬面板和泡沫金屬層；
[0028]2.將金屬面板和泡沫金屬層的粘結面分別采用專用的橡膠用熱硫化膠粘劑進行涂覆處理；
[0029]3.按照設計厚度要求制備橡膠膠料，并以金屬面板和泡沫金屬層的尺寸大小進行下料備用；
[0030]4.將壓鑄模具預熱到能夠使橡膠進行硫化的溫度范圍；
[0031]5.將金屬面板、橡膠以及泡沫金屬板按照設計結構依次放置在模具中；
[0032]6.合模施加壓力后保壓，使橡膠在設計的溫度、壓力和時間條件下完成硫化成型；
[0033]7.退模后取出產品完成該新型抗沖擊吸能復合板的制備。
[0034]采用橡膠作為連接體將金屬面板和泡沫金屬層整體成型，實現了泡沫夾芯復合板的