CN102277686A - 一种汽车发动机舱用高阻燃毛毡及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种汽车发动机舱用高阻燃毛毡及其制作方法，由占原料总重量的44～48%再生玻纤和阻燃开松棉的混和体、39～42%纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体及13%～14%阻燃剂三种原料混和组成；先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水配置成浓度为30%～35%的水溶液，均匀喷洒在开松棉上，开松时加入再生玻纤；再将纳米SiO₂粉体与酚醛树脂混和，使纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，然后加入阻燃剂混和均匀；最后经分配器将两种混和体的粉末同时喂入气梳成网机；通过纳米粉体材料改性酚醛树脂及特殊的纤维阻燃处理技术，用阻燃开松棉与再生玻纤及改性的酚醛树脂组合，加上适量比例的阻燃剂，达到既经济又阻燃而且满足性能提升需求的最佳效果。

Description

一种汽车发动机舱用高阻燃毛毡及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种高分子化工材料，尤其涉及汽车发动机舱专用的高阻燃毛毡及该毛毡的制作方法。

背景技术

目前，常用的汽车发动机舱用毛毡主要有玻璃棉、酚醛树脂废纺棉或聚氨酯泡沫等材料制成，这些材料各有优缺点，如：玻璃棉由玻璃纤维与酚醛树脂组成，用离心方式制作而成，其吸音、阻燃性好，但对环境有污染，易引起皮肤过敏。酚醛树脂废纺棉由酚醛树脂与开松棉组成，通过气流成网方式生产，是再生技术的运用，刚性及成型性好，但缺点是重量较玻璃棉重，并且阻燃性及韧性也差。聚氨酯泡沫由聚醚多元醇及其它多元醇、催化剂、发泡剂和泡沫稳定剂等组合，与MDI以双组份形式混合发泡而成，其质轻、吸音性好，但其阻燃性及刚性、韧性不足。

伴随着现代汽车工业的发展，对汽车发动机舱用毛毡的性能要求越来越高，例如：1、阻燃要求已从水平阻燃提高到垂直阻燃或高于垂直阻燃，要求材料在未模压成型前阻燃性达到PV3357，以避免火灾隐患，而目前的纤维隔热材料却未达到阻燃要求。2、要求具备更好的吸音性能、节约能源，并降低成本。3、要求厚度增大，重量减轻，同时成型性、刚性、韧性等功能有所提高。

发明内容

本发明的目的是为克服现有汽车发动机舱用毛毡不能满足现代汽车发展的需求而提供一种有高强度、高韧性和高阻燃性复合隔热材料制成的汽车发动机舱用高阻燃毛毡，本发明同时还提供该高阻燃毛毡的制作方法，

 本发明的汽车发动机舱用高阻燃毛毡由再生玻纤和阻燃开松棉的混和体、纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体及阻燃剂这三种原料混和组成；所述再生玻纤和阻燃开松棉的混和体占原料总重量的44～48%，由再生玻纤和阻燃开松棉混和组成，其中，再生玻纤占18.64%～21.43%、阻燃开松棉占78.57%～81.36%；所述纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体是原料总重量的39～42%，由纳米SiO₂粉体和酚醛树脂混和组成，其中，纳米SiO₂粉体占1.86%～2.15%，酚醛树脂占97.85%～98.14%；所述阻燃剂占原料总重量的13%～14%，阻燃剂为粉末状的聚磷酸铵阻燃剂。

本发明的高阻燃毛毡制作方法是采用如下步骤：

1）制作阻燃开松棉：先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水配置成浓度为30%～35%的水溶液，再将水溶液均匀喷洒在开松棉上，捂好并放置24小时后在自然状态下晾干透，最后均匀开松；

 2）调配再生玻纤和阻燃开松棉的混和体：在步骤1）所述的开松时加入长度为20-60mm的再生玻纤，再生玻纤重量占18.64%～21.43%，阻燃开松棉重量占78.57%～81.36%；

3）调配纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体：将纳米SiO₂粉体与酚醛树脂经专用设备混和，使纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，纳米SiO₂粉体重量占1.86%～2.15%；酚醛树脂重量占97.85%～98.14%； 

4）调配阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体：将占原料总重量39%～42%的纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体放置在粉末混合器中，再加入占原料总重量13%～14%的聚磷酸铵阻燃剂混和均匀；

5）先将占原料总重量44～48%的再生玻纤和阻燃开松棉的混和体投入开包机中，同时将步骤4）所得的阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体粉末送入撒粉机中，然后将两种所述混和体在预混和机预混和，最后通过分配器将两种所述混和体的粉末同时喂入气梳成网机，出网后经烘箱高温半聚合、切断、模压成形即可。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过纳米粉体材料改性酚醛树脂及特殊的纤维阻燃处理技术，用阻燃开松棉与再生玻纤及改性的酚醛树脂组合，加上适量比例的阻燃剂，达到既经济又阻燃而且满足性能提升需求的最佳效果。

2、与阻燃浸渍烘干后的开松棉按重量比例混和后经开松机开松成纤维，玻纤的混入使产品蓬松，强度和韧性完全适应气流成网对杂乱纤维的工作要求；玻纤质轻，且有阻燃性能，因而可以减轻材料重量，纤维呈三维规律分布排列，纵横向强力差异小；合并成网技术使得毛毡多孔、疏散、有弹性且吸声性能更好。同时，由于纳米SiO₂加入后，酚醛树脂的功能得以改性，达到轻量化的目的，使同等厚度及刚性条件下的重量降低，使得车辆节油降耗。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明；

图1是本发明的汽车发动机舱用高阻燃毛毡的制作工艺流程图。

具体实施方式

汽车发动机舱用高阻燃毛毡由再生玻纤和阻燃开松棉的混和体、纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体及阻燃剂这三种原料混和组成；其中，再生玻纤和阻燃开松棉的混和体由再生玻纤和阻燃开松棉混和组成，纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体由纳米SiO₂粉体和酚醛树脂混和组成。再生玻纤和阻燃开松棉的混和体占原料总重量的44～48%，该再生玻纤和阻燃开松棉的混和体中的再生玻纤占18.64%～21.43%；阻燃开松棉占78.57%～81.36%。纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体占原料总重量的39～42%，该纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混合体中的纳米SiO₂粉体占1.86%～2.15%；酚醛树脂占97.85%～98.14%。阻燃剂占原料总重量的13%～14%，阻燃剂为聚磷酸铵（NH₄PO₃）阻燃剂。

参见图1，本发明的汽车发动机舱用高阻燃毛毡在制作时，先对阻燃开松棉、再生玻纤、阻燃剂、纳米SiO₂粉体和酚醛树脂这五种原料进行调配，包括阻燃开松棉的制作、再生玻纤和阻燃开松棉的混和体的调配、纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的调配、阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体的调配，具体如下：

1、阻燃开松棉的制作

由于纤维是易燃物质，如果仅用常规的搅拌混合法添加阻燃剂来进行阻燃处理，一旦局部不均匀则会影响阻燃效果，因此关键在于纤维要被阻燃密闭包覆,材料表面燃烧时形成致密的炭层，既可阻止内层高聚物的进一步降解及可燃物向表面的释放，又可阻止热源向高聚物的传递以及隔绝氧源，从而阻止火焰的蔓延和传播。所以，本发明采用浸渍法对开松棉在开松前阶段进行阻燃处理再使用，阻燃处理的方法如下：阻燃剂采用聚磷酸铵（NH₄PO₃）阻燃剂；先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水按重量比配置好水溶液，使水溶液中的阻燃剂的浓度为30%～35%，再将调配好的阻燃剂水溶液用喷枪均匀喷洒在需开松的开松棉上，使开松棉全部足够潮湿即可，捂好并放置24小时；然后将经阻燃处理过的阻燃开松棉在自然状态下晾干透，最后均匀开松即得阻燃开松棉。

    2、再生玻纤和阻燃开松棉的混和体的调配

再生玻纤为玻纤布的边角料，将玻纤布的边角料碎化到20-60mm长，在经阻燃处理后的阻燃开松棉开松时加入再生玻纤，混和成纤维，二者之间重量配比为：再生玻纤占18.64%～21.43%；阻燃开松棉占78.57%～81.36%。每次可按总量50kg调配。 

3、纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体的调配 

将纳米SiO₂粉体与酚醛树脂经专用设备混和，使纳米SiO₂粉体充分、均匀地分散到酚醛树脂材料中。纳米SiO₂粉体与酚醛树脂二者之间的重量配比是：纳米SiO₂粉体占1.86%～2.15%；酚醛树脂占97.85%～98.14%。每次按总量50㎏放置在专用混和机中混和15分钟，混和均匀后用专用包装袋定量包装备用，每包25㎏即可。

纳米SiO₂是一种超微细无机新材料，其粒径很小，比表面积大，表面吸附力强，表面能大，化学纯度高，分散性能好，热阻和电阻等方面都具有特异的性能。本发明的纳米SiO₂虽用量少，但纳米相在其中发挥了重要作用。由于纳米粒子易形成较大的聚集体，使纳米组份难以发挥作用，所以，本发明将纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，达到全面改善树酚醛树脂材料性能的目的。

4、阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体的调配 

先将调配好的纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体按占原料总重量39%～42%的比例用电子秤称取，每次总量75㎏，放置在制毡生产线的粉末混合器中，再加入占原料总重量13%～14%的聚磷酸铵阻燃剂，将三者混和15分钟，使粉末均匀。

对原料调配好后，先采用调配好的原料制毡，制毡由常用的专门的气梳成网生产线控制，将再生玻纤和阻燃开松棉的混和体投入开包机中，再生玻纤和阻燃开松棉的混和体占原料总重量的44～48%。同时，将阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体粉末送入撒粉机中，将两种混和体在预混和机进行预混和，然后通过分配器将再生玻纤和阻燃开松棉的混和体、阻燃剂与纳米SiO2粉体和酚醛树脂的混和体粉末同时喂入气梳成网机，经气梳成网机使纤维与粉末呈无规则的杂乱排列，出网后经过烘箱高温半聚合，然后按需切断，模压成形，制成具有一定密度与厚度的高阻燃性能毛毡。

制成的毛毡的阻燃性符合PV3357阻燃标准，短暂火焰15S，离火后火焰熄灭时间≤10s，长期火焰10分钟，离火后火焰熄灭时间≤5S；受损面积为：水平燃烧≤150mm²，垂直燃烧≤50*100mm。其阻燃性能优越，在蓬松未成型状态下经得起长达10分钟的水平及垂直燃烧且烟量较小。成型后的刚性也大大提高，由于纳米材料的添加优化了原单一酚醛树脂的热固性能，比树脂产品具有更好的流动性和更高的粘结强度，制成的复合材料热压后具有高强高韧性。

将制成的毛毡做刚性试验时，毛毡的长为1100～1260mm、宽＜520mm时，其下垂量≤30mm；毛毡的长为1100～1260mm、宽为520～635mm时，其下垂量≤50mm；毛毡的长＞1260mm、宽＞635mm时，其下垂量≤80mm。

将制成的毛毡用混响室法1400g/m²做随机入射吸音率试验为：500Hz/48以上；1000Hz/90以上；2000Hz/95以上；4000Hz/87以上。

以下提供本发明的3个实施例：

实施例1

先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水配置成浓度为30%的水溶液，将水溶液均匀喷洒在35.8㎏的开松棉上，使开松棉足够潮湿，捂好并放置24小时后在自然状态下晾干透，均匀开松。开松时加入长度为20mm的8.2㎏的再生玻纤，调配成再生玻纤和阻燃开松棉的混和体。

然后，将0.78㎏的纳米SiO₂粉体与41.2㎏的酚醛树脂经专用设备混和，使纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，调配成纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体，将该混和体放置在粉末混合器中，再加入13㎏的聚磷酸铵阻燃剂混和均匀。

最后，将再生玻纤和阻燃开松棉的混和体投入开包机中，同时将阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体粉末送入撒粉机中，将两种混和体在预混和机预混和，通过分配器将两种混和体的粉末同时喂入气梳成网机，出网后经烘箱高温半聚合、切断、模压成形即制得100 ㎏的毛毡。

实施例2

先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水配置成浓度为32%的水溶液，将水溶液均匀喷洒在76.8㎏的开松棉上，使开松棉足够潮湿，捂好并放置24小时后在自然状态下晾干透，均匀开松。开松时加入长度为40mm的19.2㎏的再生玻纤，调配成再生玻纤和阻燃开松棉的混和体。

然后，将1.46㎏的纳米SiO₂粉体与76.54㎏的酚醛树脂经专用设备混和，使纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，调配成纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体，将该混和体放置在粉末混合器中，再加入26㎏的聚磷酸铵阻燃剂混和均匀。

最后，将再生玻纤和阻燃开松棉的混和体投入开包机中，同时将阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体粉末送入撒粉机中，将两种混和体在预混和机预混和，通过分配器将两种混和体的粉末同时喂入气梳成网机，出网后经烘箱高温半聚合、切断、模压成形即制得200 ㎏的毛毡。

实施例3

先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水配置成浓度为35%的水溶液，将水溶液均匀喷洒在32.6㎏的开松棉上，使开松棉足够潮湿，捂好并放置24小时后在自然状态下晾干透，均匀开松。开松时加入长度为60mm的9.8㎏的再生玻纤，调配成再生玻纤和阻燃开松棉的混和体。

然后，将0.82㎏的纳米SiO₂粉体与40.18㎏的酚醛树脂经专用设备混和，使纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，调配成纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体，将该混和体放置在粉末混合器中，再加入14㎏的聚磷酸铵阻燃剂混和均匀。

最后，将再生玻纤和阻燃开松棉的混和体投入开包机中，同时将阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体粉末送入撒粉机中，将两种混和体在预混和机预混和，通过分配器将两种混和体的粉末同时喂入气梳成网机，出网后经烘箱高温半聚合、切断、模压成形即制得100 ㎏的毛毡。

Claims (2)

1.一种汽车发动机舱用高阻燃毛毡，其特征是：所述毛毡由再生玻纤和阻燃开松棉的混和体、纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体及阻燃剂这三种原料混和组成；

所述再生玻纤和阻燃开松棉的混和体占原料总重量的44～48%，由再生玻纤和阻燃开松棉混和组成，其中，再生玻纤占18.64%～21.43%、阻燃开松棉占78.57%～81.36%；

所述纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体是原料总重量的39～42%，由纳米SiO₂粉体和酚醛树脂混和组成，其中，纳米SiO₂粉体占1.86%～2.15%，酚醛树脂占97.85%～98.14%；

所述阻燃剂占原料总重量的13%～14%，阻燃剂为粉末状的聚磷酸铵阻燃剂。

2.一种如权利要求1所述毛毡的制作方法，其特征是采用如下步骤：

1）制作阻燃开松棉：先将粉末状的聚磷酸铵阻燃剂和水配置成浓度为30%～35%的水溶液，再将水溶液均匀喷洒在开松棉上，捂好并放置24小时后在自然状态下晾干透，最后均匀开松；

 2）调配再生玻纤和阻燃开松棉的混和体：在步骤1）所述开松时，加入长度为20-60mm的再生玻纤，再生玻纤重量占18.64%～21.43%，阻燃开松棉重量占78.57%～81.36%；

3）调配纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体：将纳米SiO₂粉体与酚醛树脂经专用设备混和，使纳米SiO₂粉体均匀地分散到酚醛树脂材料中，纳米SiO₂粉体重量占1.86%～2.15%；酚醛树脂重量占97.85%～98.14%； 

4）调配阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体：将占原料总重量39%～42%的纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体放置在粉末混合器中，再加入占原料总重量13%～14%的聚磷酸铵阻燃剂混和均匀；

5）先将占原料总重量44～48%的再生玻纤和阻燃开松棉的混和体投入开包机中，同时将步骤4）所得的阻燃剂与纳米SiO₂粉体和酚醛树脂的混和体粉末送入撒粉机中，然后将两种所述混和体在预混和机预混和，最后通过分配器将两种所述混和体的粉末同时喂入气梳成网机，出网后经烘箱高温半聚合、切断、模压成形即可。

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