一种方舱大板及方舱

技术领域

本发明涉及方舱技术领域，具体地说，涉及一种方舱大板及方舱。

背景技术

方舱是指用各种坚固材料有机的组合在一起，其容积是固定或可扩展的具有防护性能，可供运载的厢式工作间。常见的方舱有：集装箱、集装箱房、专用车厢、医疗方舱、军用方舱、气象方舱、移动组合房等。方舱类似于集装箱，其标准也是参考集装箱标准制定的，根据需求不同，装载不同的设备及装置。与集装箱对比，方舱具有更高的可靠性、电磁兼容性、气密性、隔热性等。目前用于军事或者武装方面的方舱更加注重方舱的防弹性能、机动性能等，而现有技术中的方舱大板存在重量大、机动性差等问题，同时也存在制作方舱大板用材复杂、不经济等问题，例如：

申请号为CN201610145130.3中国专利文献(申请公布日为2016年7月6日)公开了一种高性能防弹方舱，由若干方舱大板围合成方舱，方舱大板包括钢骨架、防弹面板、低密度硬质聚氨酯泡沫板和内蒙皮，防弹面板、低密度硬质聚氨酯泡沫板和内蒙皮依次粘接，其中防弹面板作为方舱外蒙皮，防弹面板和内蒙皮包覆在钢骨架的两侧；防弹面板由玻璃钢、芳纶纤维层和氧化铝陶瓷层复合而成。本发明用非金属材料复合防弹面板替代传统金属板材，降低了中间泡沫保温层的厚度，虽然提升了防弹方舱的机动性，但其制作工艺复杂、成本较高。所以需要一种制作工艺简便并能具有高机动性的防弹方舱。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供了一种方舱大板及其方舱，所述方舱大板的防弹层由基于胶粘剂将芳纶压板布以及添加有交联剂的无纬布热压压制而成的芳纶压板构成，在具有高防弹性能的基础上，方舱减重明显，进而减少防弹方舱车的能耗、提高机动性和综合效能，具有较强的实用性和经济性。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种方舱大板，所述方舱大板包括内蒙皮、外蒙皮、以及设置在内蒙皮和外蒙皮之间的防弹层；所述防弹层由基于胶粘剂将芳纶压板布以及添加有交联剂的无纬布热压压制而成的芳纶压板构成。

进一步地，所述芳纶压板的面密度小于10kg/m

优选地，所述胶粘剂为聚氨酯，所述三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯的含量为6％-10％。

进一步地，所述芳纶压板热压压制过程中热压温度为100-200℃、热压压力为2-20Mpa和热压时间为5-25min；

优选地，所述芳纶压板热压压制过程中热压温度为130-160℃、热压压力为5-15Mpa和热压时间为9-18min。

进一步地，所述内蒙皮与芳纶压板之间还填充有聚氨酯泡沫板。

进一步地，所述方舱大板还包括一支撑骨架，所述支撑骨架包括一支撑框、以及固定连接在支撑框内的若干纵梁；优选地，所述支撑框由至少四根铝合金方管焊接形成，所述纵梁为固定连接在支撑框内的铝合金方管。

进一步地，所述支撑骨架和内蒙皮之间设置有隔热结构，所述隔热结构包括与所述支撑框形状大小相匹配的框形隔热板，所述框形隔热板设置在支撑框和内蒙皮之间；

优选地，所述隔热结构还包括与所述纵梁形状大小相匹配的隔热条，所述隔热条设置在纵梁和内蒙皮之间。

进一步地，所述内蒙皮为第一合金板；所述外蒙皮为第二合金板；

优选地，所述第一合金板为第一铝合金板，所述第二合金板为第二铝合金板。

本发明的另一个目的是提供一种方舱，所述方舱包括若干方舱大板；所述方舱大板之间通过若干第一角形件、若干第二角形件和若干角件连接固定形成内部具有封闭腔室的方舱。

进一步地，所述方舱包括上述若干个方舱大板；还包括若干个第一角形件、若干个第二角形件和若干个角件；所述方舱大板之间的连接，采用铆钉固定的方式将所述第一角形件与相邻两块方舱大板的外侧进行固定连接，采用铆钉固定的方式将所述第二角形件与相邻两块方舱大板的内侧进行固定连接；所述角件采用螺栓或焊接的方式与所述方舱大板连接，用于强化对方舱的固定。

优选地，所述角形件之间的交汇处通过焊接固定；所述铆钉为铝抽芯拉铆钉；所述第一角形件为第一铝合金角形件，所述铝抽芯拉铆钉双排交错；所述第二角形件为第二铝合金角形件。

进一步地，所述第二角形件与所述方舱大板之间设置有用于保持导电连续性的导电衬垫，其中所述导电衬垫与所述第二角形件大小一致，或略小于所述第二角形件。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明在优质防弹材料(如芳纶、无纬布)的基础上，优化芳纶压板制作的压制工艺(如胶粘剂的选择、交联剂的选择、热压温度的优化、热压时间的优化及热压压力的优化)，使获得的芳纶压板成为性价比很高的防弹基础材料，制成了具有高防弹性能的芳纶压板，在防弹性能方面等同于钢板材料的同时，面密度大幅下降，重量可实现约60％的减少；芳纶压板填充于方舱大板中，使其具备防弹功能的同时减轻了方舱大板的重量和厚度。

2.本发明将聚氨酯泡沫填充于方舱大板中，使方舱大板具备良好的阻燃、隔热、隔音的等功能，使方舱大板能够适应各种复杂的环境中，如高腐蚀、高湿、严寒等环境；采用合金薄板作为方舱大板的最外层和最内层，保证材质坚固的同时，较传统钢板减轻了夹板重量，同时具备耐腐蚀性、轻薄等优点；合金骨架与蒙皮之间设置隔热木条，可有效的起到隔热作用，基于合金骨架上会固定相关部件，比如拧入自攻螺钉，所以隔热木条也起到固定的作用。

3.由于芳纶压板布需进一步压制成型，所以使用的胶粘剂需要具备热压反应的特性，除此还应在常温下具有一定的粘度(粘度范围为80-200mPa.s)，而胶粘剂的初粘性则直接影响芳纶压板布的表观，通过对比试验不同胶粘剂对芳纶压板布表观的影响，优先选择粘度为90(mPa.s)的聚氨酯；三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯的含量优选为8％，不但芳纶压板防弹效果好，也能设置合理的原料用量，节约成本。

4.本发明所制备的方舱可有效降低防弹方舱车的能耗、提高机动性和综合效能，具有较强的实用性和经济性。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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附图。在附图中：

图1是本发明实施例中热压时间的长短对芳纶压板的防护性能的影响示意图；

图2是本发明实施例中芳纶压板的防弹测试图一；

图3是本发明实施例中芳纶压板的防弹测试图二；

图4是本发明实施例中方舱大板横断面的结构示意图；

图5是本发明实施例中角形件之间交汇处的焊接固定图；

图6是本发明实施例中角形件固定连接示意图；

图7是本发明实施例中方舱大板框架及方舱框架图；

图中：

1-内蒙皮；2-隔热结构；3-聚氨酯泡沫板；4-芳纶压板；5-外蒙皮；6-铝合金方管；7-第一铝合金角形件；8-第二铝合金角形件；9-铝抽芯拉铆钉；10-导电衬垫，11-第二铝合金角形件交汇焊接处；12-纵梁；13-角件。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是术语“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合实施例对本发明进行进一步地详细的说明。

实施例一：芳纶压板所用胶粘剂的选择及优化。

由于芳纶压板布需进一步压制成型，所以要求使用的胶粘剂首先具备热压反应的特性，除此还应在常温下具有一定的粘度(粘度范围为80～200mPa.s)，而胶粘剂的初粘性则直接影响芳纶压板布的表观。根据文献调研及小型模拟试验，从十余种胶粘剂中筛选出四种进行织造芳纶压板布的进一步对比试验，对比结果见表1所示。

表1不同胶粘剂对芳纶压板布表观的影响

从表1的对比结果进行分析可知，丙烯酸酯和环氧树脂类胶粘剂在芳纶压板布织造过程中，因胶粘剂与水的结合力较强，导致水份不宜尽快的挥发掉，造成布样有拉毛和黏手现象。根据长期的生产经验可知，布样的拉毛现象会造成芳纶布样的防弹效果变差些，布样黏手现象对后续大量布样的叠放造成一定的困难，而偶尔轻微散片现象可通过后期的热压改善布样结合的牢固程度。因此，进一步优选以聚氨酯为主成份的胶粘剂为织造芳纶压板布的胶粘剂。

实施例二：无纬布中交联剂的选择及优化。

由于三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯，3个氮丙啶基很活泼，能与丙烯酸酯胶粘剂中的羟基进行高密度交联，而且在高温高压下，氮丙啶基还能与酯基中的羰基发生交联反应，从而使形成的无纬布复合材料具有优良的耐热性、耐候性、耐光性、耐腐蚀性等，同时还能提高形成复合材料的粘结强度，并提高材料柔韧性。本实施例通过添加氮丙啶交联剂主要是提高树脂与纤维表面的界面作用，而其界面主要由表面原子及表面亚原子构成,基体与纤维表面原子的构成取决于原子间的亲和力、原子和基团的大小以及复合材料制成后界面上产生的收缩量。综合考虑无纬布的制作工艺及配胶工艺，本实施例采用三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯作为交联剂。为了提高材料的硬度，结合前期经验，采用28层无纬布在130℃、15MPa的压制工艺进行防弹复合材料的压制，考察了交联剂含量从6％～10％对制备防弹板防弹性能及材料刚性的影响，具体结果见表2所示。

表2交联剂含量对防弹性能的影响

由表2可知，当交联剂含量从6％增加至10％时，无纬布的最大粘结力递增幅度逐渐减少，这是由于添加交联剂时，丙烯酸酯胶粘剂形成空间网状结构，同时织物表面胶粘剂间的界面作用增强，范德华力及化学键力等提高，从而其最大粘结力提高，但随着交联剂含量的进一步提高，织物表面与胶粘剂胶膜间形成范德华力及化学键力等几乎无改变，界面作用力变化不大，因此，最大粘结力无变化，但随着交联剂的添加，使得树脂形成的链式反应增加，从而使得复合材料的硬度提高，刚性增加。

实施例三：芳纶压板热压工艺的优化。

根据所选胶粘剂的性能参数，暂定热压温度为140℃(根据经验值，热压温度高于胶粘剂活化温度20～50℃为宜)、热压时间为15min(根据热压时无释放气体现象而定)、热压压力为10MPa(根据类似产品的压力而定)，制备出的芳纶压板材料性能结果见表3所示。

表3芳纶材料与传统材料的对比结果

注：①表中材料的大小均为40cm×40cm；②防弹性能测试的靶片是由35层芳纶无纬布组成；打靶实验由中国兵器工业第208所测试，以公安部3级标准。

由对比可知，本实施例制备的压板材料在防弹性能方面等同于钢板材料的同时，面密度大幅下降，也即是重量可实现约60％的减少。由于压板压制工艺中的热压温度、热压时间及热压压力等参数对材料的性能有不同程度的影响，以下实施例将进一步采用逐一参数确定的方法对各工艺参数进行优化，以制备出性价比最高的防弹芳纶压板材料。

实施例四：芳纶压板热压工艺的优化-热压温度的确定。

热压温度是在参照织造芳纶压板布所用胶粘剂的活化温度的基础上，控制胶粘剂进行一定程度的交联反应，使制得缓冲材料既具有合适的强度又具有一定的韧性方可达到优良的防弹性能。不同温度对防弹材料性能及表观的影响见表4所示。

表4不同温度对芳纶压板性能的影响

从表4的数据结果不难发现，在150℃时防弹性能最好，尤其是防凹陷性能，因此热压温度进一步优选为150℃。

实施例五：芳纶压板热压工艺的优化-热压时间的确定。

热压时间是芳纶压板布的胶粘剂在高温下交联反应的时间。在相同的温度下(150℃)，热压时间的长短对芳纶压板的防护性能有不同的影响，具体实验结果见图1所示。

根据图1可知，热压时间从9min到18min变化时，缓冲材料对防贯穿性能基本没有影响，而对防非贯穿损伤的影响是比较明显的：随着时间的增加而增强防护能力。这是由于随着时间的增加，胶粘剂的交联程度越大，胶粘剂的分子量越大，所制得的防弹材料越硬，对凹陷的阻挡能力增强，凹陷值越小。因此，综合考虑进一步优选热压时间为12min。

实施例六：芳纶压板热压工艺的优化-热压压力的确定。

在热压温度和时间确定后，除了考察压力大小对防弹性能的影响，还验证了压力对缓冲材料的表观影响，具体结果见表5所示。

表5不同压力对缓冲材料的影响

由表5数据可知，压力大小对芳纶压板的防贯穿性能基本无影响，对非贯穿损伤影响不大，但对表观有明显的不同：压力大时，胶粘剂易在高温下有滑移现象，连带着芳纶纤维一起出现滑边现象。结合表观及凹陷值的大小，采用压力进一步优选为10MPa。

综上所述，使用以聚氨酯为主成分的2#胶粘剂织造芳纶压板布，然后在热压温度为150℃、热压时间为12min、热压压力为10MPa的条件下制备出防弹性能更佳的防弹芳纶压板材料。

实施例七：不同防弹等级的芳纶压板重量的控制。

采用芳纶防弹材料可以避免二次伤害，更重要的是可以减轻防护层的重量。目前，国内改装的A级防护的防暴车一般采用3mm左右的防弹钢板进行改装，其面密度为20kg/m

依照防弹测试结果，芳纶防弹材料可满足A级标准，如图2和图3所示。

依照GA668标准，结合芳纶压板的制备工艺，现将测试方案和结果汇总如下，见表6：

表6芳纶材料与钢板结合的防弹性能测试结果

由表6中数据可知，对于A级防护，完全可以利用芳纶材料代替，重量可减轻60％以上。

实施例八：方舱大板及其制备。

本实施例提供的方舱大板，采用上述实施例一至七中任一项所述的芳纶压板4作为防弹层。

如图4至图7所示，本实施例提供了一种方舱大板，所述方舱大板包括内蒙皮1、外蒙皮5、以及设置在内蒙皮1和外蒙皮5之间的防弹层；所述防弹层由基于胶粘剂将芳纶压板4布以及添加有交联剂的无纬布热压压制而成的芳纶压板4构成。

进一步地，所述芳纶压板4的面密度小于10kg/m

优选地，所述胶粘剂为聚氨酯，所述三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯的含量为6％-10％。

进一步地，所述芳纶压板4热压压制过程中热压温度为100-200℃、热压压力为2-20Mpa和热压时间为5-25min；

优选地，所述芳纶压板4热压压制过程中热压温度为130-160℃、热压压力为5-15Mpa和热压时间为9-18min。

芳纶压板4基于胶粘剂将芳纶压板4布以及添加有交联剂的无纬布热压压制而成。胶粘剂可以为聚氨酯、丙烯酸酯或环氧树脂；交联剂可以为三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯，优选地，胶粘剂为聚氨酯时更佳，三羟甲基丙烷-三(3-氮丙啶基)丙酸酯的含量为8％时更佳。芳纶压板4热压压制过程中热压温度为100-200℃、热压压力为2-20Mpa和热压时间为5-25min，优选热压温度为130-160℃、热压压力为5-15Mpa和热压时间为9-18min。最终制得的芳纶压板4面密度维持在7-8kg/m

进一步地，所述内蒙皮1与芳纶压板4之间还填充有聚氨酯泡沫板3。应当理解的是，硬质聚氨酯泡沫板3设置在第一铝合金板与芳纶压板4之间，聚氨酯泡沫板3是预制好的，填充到铝合金框架内，使方舱大板具有更好的阻燃、隔热、隔音等功能。

进一步地，所述方舱大板还包括一支撑骨架，所述支撑骨架包括一支撑框、以及固定连接在支撑框内的若干纵梁；优选地，所述支撑框由至少四根铝合金方管6焊接形成，所述纵梁为固定连接在支撑框内的铝合金方管6。

由若干铝合金方管6和多根纵梁通过焊接的方式组成方舱大板的基本框架，在此基础上将第一铝合金板、硬质聚氨酯泡沫板3、芳纶压板4、隔热木条、铝合金方管6和第一铝合金板进行粘接和压制，得到方舱大板。

进一步地，所述支撑骨架和内蒙皮1之间设置有隔热结构2，所述隔热结构2包括与所述支撑框形状大小相匹配的框形隔热板，所述框形隔热板设置在支撑框和内蒙皮1之间；

优选地，所述隔热结构2还包括与所述纵梁形状大小相匹配的隔热条，所述隔热条设置在纵梁和内蒙皮1之间。所述框形隔热板和隔热条采用木条制成。

铝合金方管6之间设置有聚氨酯泡沫板3和芳纶压板4；铝合金方管6与第一铝合金板(内侧蒙皮或称为内侧铝合金薄板)之间设置有隔热木条，隔热木条的宽度与铝合金方管6的宽度一致；隔热木条主要作用是隔热，这样就形成平整一张大板，形成舱体后，铝合金方管6上一般会固定东西，比如拧入自攻螺钉，因此木条也可起到固定的作用。

优选地，方舱大板采用40×2.5mm铝合金方管6与纵梁焊接成为一个整体框架，在整体框架中焊接多个纵梁，在整体铝合金框架基础上按照工艺流程充填芳纶压板4、硬质聚氨酯泡沫板3、隔热木条等板材，采用粘接工艺，通过压制工艺将上述板材粘接成一块复合夹心结构板，即方舱大板。

进一步地，所述内蒙皮1为第一合金板；所述外蒙皮5为第二合金板；

优选地，所述第一合金板为第一铝合金板，所述第二合金板为第二铝合金板。

具体的，铝合金方管6的规格可以为40×1mm至40×4mm，第一铝合金板和第二铝合金板的厚度可以为0.5-3mm，其他板材参数不做具体限制，可根据本领域技术选择或实际需要选择。

实施例九：方舱。

如图5-7所示，方舱包括上述的若干方舱大板、若干个第一铝合金角形件7(外侧铝合金角形件)、若干个第二铝合金角形件8(内侧铝合金角形件)和若干个角件13。所述方舱大板之间通过若干第一角形件、若干第二角形件和若干角件13连接固定形成内部具有封闭腔室的方舱。

所述方舱包括上述若干个方舱大板；还包括若干个第一角形件、若干个第二角形件和若干个角件13；所述方舱大板之间的连接，采用铆钉固定的方式将所述第一角形件与相邻两块方舱大板的外侧进行固定连接，采用铆钉固定的方式将所述第二角形件与相邻两块方舱大板的内侧进行固定连接；所述角件13采用螺栓或焊接的方式与所述方舱大板连接，用于强化对方舱的固定。

优选地，所述角形件之间的交汇处通过焊接固定；所述铆钉为铝抽芯拉铆钉；所述第一角形件为第一铝合金角形件7，所述铝抽芯拉铆钉双排交错；所述第二角形件为第二铝合金角形件8。

进一步地，所述第二角形件与所述方舱大板之间设置有用于保持导电连续性的导电衬垫10，其中所述导电衬垫10与所述第二角形件大小一致，或略小于所述第二角形件。

方舱大板之间连接的连接一般是垂直连接，所以可以采用角形件对方舱大板进行进一步固定，可以采用铝抽芯拉铆钉将外侧铝合金角形件与相邻两块方舱大板的外侧进行固定连接，采用铝抽芯拉铆钉将内侧铝合金角形件与相邻两块方舱大板的内侧进行固定连接；角形件之间的交汇处，即第二铝合金角形件交汇焊接处11通过焊接固定，如图5所示；内侧铝合金角形件与方舱大板之间设置有导电衬垫10。角件13采用螺栓或焊接的方式与方舱大板连接，用于强化对方舱的固定。

具体的，方舱的六块大板，用可以用L形角铝件和八个角件13拼接固定，在方舱拼接时，六块大板的连接靠内外包边加铆钉连接而成，如图6所示，第一铝合金角形件7为3×80×80铝合金角铝，用φ5×18铝抽芯拉铆钉9与方舱带胶连接，拉铆钉双排交错，单排孔距40mm；第二铝合金角形件8为2.5×40×40铝合金角铝，用φ5×18铝抽芯拉铆钉9与方舱连接，单排孔距20mm，保证角铝与内壁板完全贴合。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。