CN103396657A - 一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料及制备方法 - Google Patents

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乔冬平
马武伟
郑劲东
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Abstract

一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，由共混树脂溶液和增强纤维组成；其中所述增强纤维占重量百分比的55%～75%，其余为共混树脂溶液；其中所述共混树脂溶液的组分按重量份为：乙烯基树脂80～120份、引发剂2～4份、双邻苯二甲腈树脂40～60份。其制备方法包括配制共混树脂溶液、裁切玻璃布、预浸料的制备和模压成型等步骤。本发明通过双邻苯二甲腈树脂共混改性乙烯基树脂制备复合材料，在保证复合材料力学性能的前提下，提高了乙烯基树脂复合材料的阻燃低烟性能。

Description

一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其是涉及一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料及制备方法。
背景技术
乙烯基树脂又称环氧丙烯酸酯树脂，是环氧树脂和含烯键的不饱和一元酸（丙烯酸或甲基丙烯酸）的加成反应产物，具有不饱和聚酯和环氧树脂的双重特性，具有较低的粘度，能常温固化，施工方便，兼备环氧树脂优异的力学性能和不饱和聚酯良好的工艺性能，在船用复合材料领域得到了广泛应用。但乙烯基树脂阻燃性能较差，作为复合材料基体在船舱内应用存在一定的安全隐患。随着国家对船舶安全问题的重视，对舱室内复合材料的阻燃低烟性能也提出了更高的要求，因此如何提高乙烯基树脂的阻燃低烟性能成为研究的热点。
提高乙烯基树脂的阻燃性能，通常采用以下两种方法：
①选择含有卤素的反应物合成含卤的乙烯基树脂，如由溴化双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸反应制备的阻燃型乙烯基树脂，因分子中含有溴元素，可赋予树脂一定的阻燃性，但这种材料在高温下发烟量大且释放的烟雾、气体中含有有毒成分，使人窒息，造成更多更大的灾害。
②在乙烯基树脂中添加无机阻燃剂，如三氧化二锑、氢氧化铝等，无机阻燃剂的加入，可使材料的阻燃性得到较大程度的提高，但要以损失材料的力学性能为代价。
另外，中北大学龚兵等在2006年第4期《纤维复合材料》关于《阻燃性乙烯基树脂复合材料研究》中，用具有阻燃特性的交联剂代替苯乙烯制备乙烯基树脂复合材料，复合材料的氧指数达到30.6%，而以苯乙烯作交联剂的乙烯基树脂复合材料的氧指数仅为23%。虽然此方法制备的复合材料，氧指数有所提高，但仍未达到船用材料对燃烧性能的要求。
发明内容
针对现有技术中乙烯基树脂的阻燃性能低，提高乙烯基树脂的阻燃性能方法在高温下发烟量大，环保性能低，以及要以损失材料的力学性能为代价等问题，本发明的目的是针对船舶对低成本阻燃低烟复合材料的需求，在乙烯基树脂中引入阻燃低毒的双邻苯二甲腈树脂制备复合材料，提高乙烯基树脂复合材料的阻燃低烟性能。采用该方法，在保证乙烯基树脂复合材料原有力学性能的前提下，提高乙烯基树脂复合材料的阻燃低烟性能，从而扩大乙烯基树脂复合材料的使用范围。
本发明的另外一个目的是提供上述阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，由共混树脂和增强纤维组成；其中所述增强纤维占重量百分比的55%～75%，其余为共混树脂；其中所述共混树脂是由共混树脂溶液的组分按重量份为：乙烯基树脂80～120份、引发剂2～4份、双邻苯二甲腈树脂40～60份。
本发明所述的乙烯基树脂为丙烯酸改性的环氧树脂。
本发明所述的所述的丙烯酸改性的环氧树脂为3200系列乙烯基树脂、430系列乙烯基树脂或MFE系列乙烯基树脂。
本发明所述的引发剂为热分解温度在100℃以上的过氧化物。
本发明所述的过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基。
本发明所述的双邻苯二甲腈树脂为氨基双邻苯二甲腈树脂、苯并噁嗪双邻苯二甲腈树脂。
本发明所述的玻璃纤维为E玻璃纤维、S玻璃纤维或碳纤维。
一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法，步骤包括：
（1）配制共混树脂溶液：将双邻苯二甲腈树脂溶于极性溶剂中制成均匀溶液，然后加入乙烯基树脂和引发剂混合均匀，形成共混树脂溶液；所述共混树脂溶液的组分按重量份为：乙烯基树脂80～120份、引发剂2～4份、双邻苯二甲腈树脂40～60份、极性溶剂40～60份。
（2）裁切玻璃布：裁切的玻璃纤维布，在（105±5）℃烘干除去其中的水分。
 （3）预浸料的制备：逐块浸润裁切好的玻璃布，室温晾置至溶剂完全挥发。
（4）模压成型：待溶剂挥发完全后，在压机上模压成型。
本发明所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法中的极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲亚砜。
本发明所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法中的模压温度为130～180℃，保温时间为80～150min。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：乙烯基树脂为丙烯酸改性的环氧树脂，在分子末端含有酯基和不饱和双键，具有较低的粘度，可室温固化，具有环氧、不饱和树脂树脂的综合性能。
采用过氧化物为引发剂，是为了实现乙烯基树脂的聚合固化，在加热或促进剂的作用下，生成对不饱和双键具有活化能力的自由基，自由基引发共聚反应形成三维网状结构。因本专利涉及的共混树脂需在150℃左右加热固化，因此选用了热分解温度在100℃以上的过氧化物过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二叔丁基等等作引发剂。
双邻苯二甲腈树脂具有热氧稳定性、化学稳定性、阻燃性、低烟等特点，可与其它树脂进行共混，提高混合树脂的阻燃低烟性能。双邻苯二甲腈树脂的结构式为                                                
Figure 2013102473096100002DEST_PATH_IMAGE001
。
本发明通过双邻苯二甲腈树脂共混改性乙烯基树脂制备复合材料，在保证复合材料力学性能的前提下，提高了乙烯基树脂复合材料的阻燃低烟性能。改性复合材料的性能见表1。
表1  采用本发明方法制备的复合材料性能
Figure 2013102473096100002DEST_PATH_IMAGE002
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此，具体实施方式如下：
实施例一：
将180重量份苯并噁嗪双邻苯二甲腈树脂溶于180重量份N,N-二甲基甲酰胺极性溶剂中，再加入430LV乙烯基树脂360重量份、过氧化二叔丁基12重量份混合均匀后，浸润184重量份0.2mm厚的S玻璃布若干块（玻璃布密度约为2.5～2.7kg/m3），待溶剂挥发完全后，在180℃模压成型，保温时间80min。制备的复合材料性能见表2。
表2  实施例1复合材料性能
Figure 2013102473096100002DEST_PATH_IMAGE003
实施例二：
将120重量份苯并噁嗪双邻苯二甲腈树脂溶于120重量份二甲亚砜极性溶剂中，再加入3201乙烯基树脂240重量份、过氧化二叔丁基6重量份混合均匀后，浸润300重量份0.2mm厚的E玻璃布若干块（玻璃布密度约为2.5～2.7kg/m3），待溶剂挥发完全后，在150℃模压成型，保温时间120min。制备的复合材料性能见表3。
表3  实施例2复合材料性能
实施例三：
将150重量份氨基双邻苯二甲腈树脂溶于150重量份N,N-二甲基乙酰胺极性溶剂中，再加入430LV乙烯基树脂300重量份、过氧化二异丙苯9重量份混合均匀后，浸润306重量份0.2mm厚的S玻璃布若干块（玻璃布密度约为2.5～2.7kg/m3），待溶剂挥发完全后，在130℃模压成型，保温时间150min。制备的复合材料性能见表4。
表4  实施例3复合材料性能
Figure DEST_PATH_IMAGE005
本发明未详述部分为现有技术。

Claims (10)

1.一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是： 由共混树脂和增强纤维组成；其中所述增强纤维占重量百分比的55%～75%，其余为共混树脂；其中所述共混树脂是由共混树脂的组分按重量份为：乙烯基树脂80～120份、引发剂2～4份、双邻苯二甲腈树脂40～60份。
2.如权利要求1所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是：所述的乙烯基树脂为丙烯酸改性的环氧树脂。
3.如权利要求1所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是：所述的所述的丙烯酸改性的环氧树脂为3200系列乙烯基树脂、430系列乙烯基树脂或MFE系列乙烯基树脂。
4.如权利要求1所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是：所述的引发剂为热分解温度在100℃以上的过氧化物。
5.如权利要求4所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是：所述的过氧化物为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化二叔丁基。
6.如权利要求1所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是：所述的双邻苯二甲腈树脂为氨基双邻苯二甲腈树脂、苯并噁嗪双邻苯二甲腈树脂。
7.如权利要求1所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料，其特征是：所述的玻璃纤维为E玻璃纤维、S玻璃纤维或碳纤维。
8.一种如权利要求1所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法，其特征是：其步骤包括：
（1）配制共混树脂溶液：将双邻苯二甲腈树脂溶于极性溶剂中制成均匀溶液，然后加入乙烯基树脂和引发剂混合均匀，形成共混树脂溶液；所述共混树脂溶液的组分按重量份为：乙烯基树脂80～120份、引发剂2～4份、双邻苯二甲腈树脂40～60份、极性溶剂40～60份；
（2）裁切玻璃布：裁切的玻璃纤维布，在（105±5）℃烘干除去其中的水分；
 （3）预浸料的制备：逐块浸润裁切好的玻璃布，室温晾置至溶剂完全挥发；
（4）模压成型：待溶剂挥发完全后，在压机上模压成型。
9.如权利要求8所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法，其特征是：所述的极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或二甲亚砜。
10.如权利要求8所述的阻燃低烟乙烯基树脂复合材料的制备方法，其特征是：所述的模压温度为130～180℃，保温时间为80～150min。
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