CN103013036B - 一种无卤阻燃玻纤增强材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无卤阻燃玻纤增强材料的制备方法，该方法是：将苯酚50-70wt.%和甲醛30-50wt.%分别加入反应器，搅拌，然后将苯酚总量0.4-1wt.%的草酸催化剂的一半加入，再将剩余的催化剂加入，90-100℃保温；在160-185℃，抽真空脱水；将平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后用偶联剂进行表面处理；将酚醛树脂配制成30-60wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为30-45wt.%，使胶布的挥发分为0.1-1wt.%，流动量为3-15mm；控制压板温度、压力，保温4h后，降温、解压、出模。本发明无卤阻燃玻纤增强材料可应用于汽车、飞机、高铁、船舶和建筑等各领域。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别是一种以酚醛树脂为基体的玻璃纤维增强的无卤阻燃的新型复合材料的制备方法。
背景技术
酚醛树脂因其价格低廉，易加工成型，具有耐高、抗化学性和阻燃性等特性，得到了广泛的应用。但是，由于酚醛树脂与玻璃纤维结合力低，难于制成高强度的复合材料，以满足工程上的要求，从而限制了酚醛树脂在大型活动场所的应用。根据目前这些场所所用的建筑材料，大多数都不是阻燃型材料，一旦发生火灾，往往会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性的气体，造成二次灾难。
为了改进酚醛树脂的缺点，许多科研工作者开展了对酚醛树脂改性的研究工作，其主要目的是改进其脆性和其他物理性能，提高其对玻璃纤维的粘结性。改性的方法一般采用封锁酚醛树脂的酚羟基或引进酚羟基的醚化或酯化，这样的酚醛树脂改性，一般是对某些产品的特殊要求进行改性，往往是以牺牲其他性能为代价的，而且树脂的成本也会大大提高，限制了树脂的大量使用。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供制造一种以酚醛树脂为基体的玻璃纤维增强的无卤阻燃的新型复合材料的制备方法。创立的新酚醛树脂合成工艺，研制的酚醛树脂具有高软化点，低游离酚，高残炭率的特性，综合性能优异，以该树脂为基体，对玻璃布进行了处理，研制出的玻璃板材，阻燃性能达到UL-94 V-O级标准，也符合航空阻燃材料的要求，并且具有高的机械强度和粘结强度，其综合性能达到工程对复合板材的要求。可以应用于汽车、飞机、高铁、船舶和建筑等各领域。
1、酚醛树脂的合成
苯酚 50- 70wt.%
甲醛 30 -50wt.%
催化剂 0.4 - 1wt.%
其中所述催化剂为草酸。
具体操作过程如下：
将计量的苯酚和甲醛分别加入反应器，启动搅拌器，然后将计量的催化剂的一半加入反应器，当反应器物料放热缓和后再将剩余的催化剂加入反应器，保温2-4h，温度控制在90- 100℃。反应完全后，在温度为160-185℃，抽真空脱水，2-4h，即得到酚醛树脂。
树脂的性能指标：
（1） 软化点：110-115℃
（2） 游离酚含量：<1wt.%
（3） 残碳率：65-68wt.%
（4） 重均分子量：1000-1050。
2、玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理。
3、制板工艺
将研制的酚醛树脂配制成30-60wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为30-45 wt.%，使胶布的挥发分为0.1-1 wt.%，流动量为3-15 mm；控制压板温度为200-220℃，压力100-150kg/cm2，保温4h后，降温,，当温度降至80℃时，解压，出模。
具体实施方式
实施例1：
（1）称取苯酚20g，甲醛16g，加入反应器，充分搅拌后，加入0.1g草酸，当反应器物料放热缓和后再加入0.1g草酸，控制反应温度90℃，反应2h后，将反应料在185℃抽真空2h后，取出酚醛树脂。
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成30wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为45wt.%，使胶布的挥发分为0.1wt.%，流动量为15mm；控制压板温度为200℃，压力150kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。制成的玻纤增强板，其性能参数见表一。
实施例2:
（1）称取苯酚50g，甲醛50g，加入反应器，充分搅拌后，加入0.2g草酸，当反应器物料放热缓和后再加入0.2g草酸，控制反应温度100℃，反应3h后，将反应料在160℃抽真空3h后，取出酚醛树脂。
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成60wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为 45wt.%，使胶布的挥发分为0.1wt.%，流动量为15mm；控制压板温度为200℃，压力150kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。制成的玻纤增强板，其性能参数见表一。
实施例3:
（1）称取苯酚35g，甲醛28g，加入反应器，充分搅拌后，加入0.1g草酸，当反应器物料放热缓和后再加入0.1g草酸，控制反应温度95℃，反应2.5h后，将反应料在170℃抽真空2h后，取出酚醛树脂。
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成40wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为 35wt.%，使胶布的挥发分为0.4wt.%，流动量为7mm；控制压板温度为200℃，压力120kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。制成的玻纤增强板，其性能参数见表一。
实施例4:
称取苯酚60g，甲醛45g，加入反应器，充分搅拌后，加入0.3g草酸，当反应器物料放热缓和后再加入0.3g草酸，控制反应温度95℃，反应2h后，将反应料在180℃抽真空2h后，取出酚醛树脂。
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成50wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为40wt.%，使胶布的挥发分为0.6wt.%，流动量为10mm；控制压板温度为210℃，压力120kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。制成的玻纤增强板，其性能参数见表一。
实施例5:
（1）称取苯酚30g，甲醛25g，加入反应器，充分搅拌后，加入0.1g草酸，当反应器物料放热缓和后再加入0.1g草酸，控制反应温度100℃，反应2h后，将反应料在170℃抽真空3h后，取出酚醛树脂。
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成45wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为 35wt.%，使胶布的挥发分为0.5wt.%，流动量为8mm；控制压板温度为210℃，压力120kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。制成的玻纤增强板，其性能参数见表一。
实施例6:
（1）称取苯酚100g，甲醛85g，加入反应器，充分搅拌后，加入0.3g草酸，当反应器物料放热缓和后再加入0.3g草酸，控制反应温度96℃，反应2h后，将反应料在170℃抽真空2h后，取出酚醛树脂。
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成45wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为 38wt.%，使胶布的挥发分为0.7wt.%，流动量为12mm；控制压板温度为200℃，压力130kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。制成的玻纤增强板，其性能参数见表一。
表一 性能参数测试结果
Claims (1)
1.一种无卤阻燃玻纤增强材料的制备方法，其特征在于该方法具体操作过程如下：
（1）酚醛树脂的合成
将苯酚50-70 wt.%和甲醛30-50 wt.%的计量分别加入反应器，启动搅拌器，然后将苯酚总量0.4-1 wt.%的草酸催化剂的一半加入反应器，当反应器物料放热缓和后再将剩余的催化剂加入反应器，保温2-4h，温度控制在90-100℃；反应完全后，在温度为160-185℃，抽真空脱水2-4h，即得到酚醛树脂，该酚醛树脂的软化点为110-115℃，游离酚含量为<1 wt.%，残碳率为65-68 wt.%， 重均分子量为1000-1050；
（2）玻璃布的预处理
将0.14mm平纹无碱的玻璃布均匀通过高温灼烧后，用偶联剂进行表面处理；
（3）制板工艺
将酚醛树脂配制成30-60wt.%的乙醇溶液；控制浸胶机的速度，使得玻璃布胶含量为30- 45wt.%，使胶布的挥发分为0.1-1wt.%，流动量为3-15mm；控制压板温度为200-220℃，压力100-150kg/cm2，保温4h后，降温，当温度降至80℃时，解压，出模。
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