CN103737992A - 纤维增强复合板的制备方法及获得的复合板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制备纤维增强复合板的方法，包括如下步骤：（1）制备发泡纤维板，其由纤维针刺毡浸渍包含热固性树脂与发泡剂的胶液得到的预浸料，经过热压发泡而形成；（2）切割该发泡纤维板，得到多个第一条棒；（3）在各第一条棒之间放置强化条，得到基体内带有强化条的第一复合板坯体；（4）封装该第一复合板坯体，在上、下面各覆一层纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。由本发明的方法获得的纤维增强复合板质轻，具有高的抗压能力、阻燃性和防水性，可以广泛用于人造板房、建筑物内隔墙、交通工具地板、集装箱底板等。

Description

纤维增强复合板的制备方法及获得的复合板

技术领域

本发明涉及板材领域，具体涉及人造复合板材，更具体涉及纤维增强的发泡板材。

背景技术

诸多领域需要非木质的板材，例如人造板房的墙壁和屋面、建筑物内隔墙、室内吊顶保温材料、通风管道、冷库、交通工具（汽车、火车、飞机等）地板、集装箱等等，此类板材需要质轻、高强度，最好具有耐候性和阻燃性。

CN103009736A披露一种集装箱底板用发泡木塑复合材料，其由发泡木塑复合材料芯板、胶黏剂层、玻璃钢皮层所组成。该板是通过将连续纤维预浸料与表面覆有胶黏剂层的芯板一起，经成型、固化、模挤压而成。CN102838844披露一种植物纤维增强生物质树脂基泡沫板材及其制备方法，其中以苎麻、亚麻、大麻、黄麻等植物纤维为增强体，附载膨胀型生物质树脂及生物质环氧树脂，制造得到轻质高性能复合材料泡沫板材。先将植物纤维通过针刺或粘接剂等制成纤维毡，将纤维毡进行阻燃或/和偶联处理。然后用包含固化剂、环氧树脂和微胶囊发泡剂的水基溶液浸渍，然后将预浸料加热固化得到植物纤维增的泡沫板材。CN103072346A涉及一种热塑性发泡聚氨酯纤维板，其包括从上而下复合在一起的A面层、B中层和C底层，其中，A面层为由TPU树脂、填充剂、阻燃剂、安定剂、润滑剂和色料按比例混合压延制备的片材，B中层为将由TPU树脂、填充剂、阻燃剂、安定剂、润滑剂、发泡剂和色料按比例混合压延制备的片材再经发泡后得到的层，C底层为由纤维布浸渍TPU组合物后烘干制得的层。CN102218828A公开了一种连续纤维多轴向织物增强热塑性复合板材的制备方法。将制备的连续纤维多轴向增强热塑性预固结片材作为复合板材的基材，并与其它功能性的材料组成新的材料体系，生产适合不同行业所用的多轴向织物增强热塑性复合板材。这些板材皆是多层结构，具有较高的横向（即板面延伸的方向）机械强度。但是密度较大，在需要制备高厚度的板材时，往往是在两层或者多层上述增强材料之间填充发泡材料，做成夹芯板。这种夹芯板的纵向（即板材的厚度方向）机械强度较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种既轻质、有具有较高纵向机械强度的纤维增强复合板的制备方法。

本发明的另一目的是获得高阻燃性的纤维增强复合板的制备方法。

根据本发明，用于制备纤维增强复合板的方法包括如下步骤：（1）制备发泡纤维板，其由纤维针刺毡浸渍包含热固性树脂与发泡剂的胶液得到的预浸料，经过热压发泡而形成；（2）切割该发泡纤维板，得到多个第一条棒；（3）在各第一条棒之间放置强化条，得到基体内带有强化条的第一复合板坯体；（4）封装该第一复合板坯体，在上、下面各覆至少一层纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。

在步骤（4）中，优选在上、下面各覆一层表面毡半固化片和纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。

在优选方式中，所述热固性树脂是酚醛树脂。

在一种具体实施方式中，所述纤维针刺毡为玻璃纤维针刺毡。

进一步地，所述强化条是纤维布半固化片，该半固化片是用纤维布浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得。

进一步地，所述该强化条是纤维布半固化片与表面毡半固化片的复合物，采取表面毡半固化片—纤维布半固化片—表面毡半固化片三层复合，其中，所述纤维布半固化片是用纤维布浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得，所述表面毡半固化片是用表面毡浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得。

在另一种具体实施方式中，在各条棒的粘接面刷涂一层粘接树脂。

作为上述各实施方式的进一步优选，在进行步骤（4）之前，将所述第一复合板坯体进行进一步切割，其切割方向垂直于所述第一条棒的延伸方向，得到多个第二条棒，然后在各第二条棒之间放置所述强化条，进行类似的压合，得第二复合板坯体，然后进行步骤（4）的操作，得到复合板成品。

在各第二条棒之间优选放置一层纤维面毡—纤维布—纤维面毡组合而成的半固化片，然后进行热压。

由本发明的方法获得的纤维增强复合板不仅质轻，而且具有高的纵向方向的抗压能力。另外，由于发泡材料在板材中被分割成多个独立单元，也显著提高了阻燃性和防水性。根据本发明的纤维增强复合板可以广泛用于人造板房、建筑物内隔墙、交通工具（汽车、火车、飞机等）地板、集装箱底板等等。

附图说明

图1是本发明实施例中所述发泡纤维板的示意图；

图2是将发泡纤维板进行首次切割得到的多条条棒的示意图；

图3是在图2所示的条棒之间放置强化条的示意图；

图4是压合图3所示的多条条棒形成第一复合板坯体的示意图；

图5是根据本发明得到的一种复合板成品的示意图；

图6是对图4所示的复合板坯体进行二次切割的示意图；

图7是在图6所示的条棒之间放置强化条的示意图；

图8是根据本发明得到的第二复合板坯体的示意图。

图9是根据本发明得到的一种复合板成品的示意图。

具体实施方式

在本发明中，首先形成发泡纤维板，在一种具体实施方式中，用热固性树脂与发泡剂按一定比例混合得到胶液，用该胶液浸渍纤维毡得到预浸料，然后通过烘干除去部分水分得到纤维毡半固化片，然后在热压机中热压、发泡，得到发泡纤维板。可用于本发明的热固性树脂包括但不限于不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、顺丁二烯树脂、和有机硅树脂。不饱和聚酯树脂是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物，可以使用的例子包括邻苯二甲酸型、间苯二甲酸型、双酚A型和乙烯基酯型、和卤代不饱和聚酯树脂等等。可以用于本发明的环氧树脂包括缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、和脂环族类环氧树脂，其中优选缩水甘油醚类环氧树脂，例如二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)。可以使用的呋喃树脂的典型的例子包括糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂。在本发明的典型实施例中，使用高阻燃性、低烟低毒、高耐化学性、高粘接性的酚醛树脂。可任选地在胶液中添加适量的憎水剂、阻燃剂等辅助成分。

本发明中，用于发泡纤维板的纤维毡是针刺毡，例如玻璃纤维毡、碳纤维毡、麻毡毡等，其中优选玻璃纤维针刺毡，其可以提高产品的阻燃性。

将针刺毡浸渍发泡树脂得到的预浸料进行部分烘干，除去部分水分，也使得发泡树脂部分固化。烘干温度和时间视树脂的固化温度和时间而定，烘干后半固化片的水分低于10%即可。

接下来，将得到的针刺毡半固化片放入热压机中压制，得到发泡纤维板。压机温度可以随树脂的性质而定，在使用酚醛树脂的情况下，通常控制在100—170℃。在压机上下模之间放入限位条，控制板材厚度。热压后得到图1所示的发泡纤维板，其中分散有纤维材料，为板材提供一定的机械强度和阻燃性。

将获得的发泡纤维板进行下述加工：（1）切割发泡纤维板，得到多个条棒，如图2所示；（2）在各条棒之间放置强化条（如图3所示），然后进行压合，得到基体内带有强化条的复合板坯体（如图4所示）；（3）封装该坯体，在上、下面各覆一层表面毡半固化片（可以粘接树脂代替）和纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品，如图5所示。

在本发明的典型实施方式中，步骤（2）中使用的强化条是纤维布半固化片，该半固化片是用纤维布浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得，可以使用的纤维布包括碳纤维布、玻璃纤维布、芳纶纤维布等，其中优选玻璃纤维布、碳纤维布。所使用的浸渍树脂与上述发泡纤维板使用的树脂相同。作为进一步的优选。该强化条是上述纤维布半固化片与表面毡半固化片的复合物，一个典型的例子是采取表面毡半固化片—纤维布半固化片—表面毡半固化片的复合结构。该表面毡半固化片是用表面毡浸渍热固性树脂后经过部分干燥而成，其制备工艺已为现有技术所熟知。该表面毡半固化片起到粘接条棒和纤维布半固化片的作用，而且能够与纤维布同时固化变为增强筋板。在不太优选的实施方式中，该表面毡半固化片可以省略，这时，可以在发泡层的表面涂布热固性粘结剂。本发明中，上述强化条可以放置一层或者多层，视材料的强度需求而定。

在步骤（2）中，作为优选，拼接之前，在强化条表面刷涂粘接树脂，以提高粘接强度。

经过上述加工得到的复合板，基体中具有了多条由强化条形成的支撑板，显著提高了板材的纵向力学性能。该支撑板具有较高的阻燃性，也提高了板材的阻燃性能。支撑板将基材分为许多独立单元，当其中一个进水时不会影响相邻单元，因此防水性会显著提高。

为了进一步提高产品的上述性能，在更加优选的实施方式中，在进行步骤（3）之前，将图4所示的复合板坯体进行进一步切割，其切割方向垂直于前述条棒的延伸方向，如图6中示出的虚线，得到图7所示的多个第二条棒，然后再次在各条棒之间放置上述强化条，进行类似的压合，得到图8所示的第二复合板坯体，然后进行步骤（3）的操作，得到图9所示复合板成品。

以上结合典型实施例阐述了本发明的构思，本领域的技术人员可以对一些技术细节做各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种纤维增强复合板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： 

（1）制备发泡纤维板，其由纤维针刺毡浸渍包含热固性树脂与发泡剂的胶液得到的预浸料，经过热压发泡而形成； 

（2）切割该发泡纤维板，得到多个第一条棒； 

（3）在各第一条棒之间放置强化条，得到基体内带有强化条的第一复合板坯体； 

（4）封装该第一复合板坯体，在上、下面各覆至少一层纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，在上、下面各覆一层表面毡半固化片和纤维布半固化片，然后放入压机中热固化，得到复合板成品。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维针刺毡为玻璃纤维针刺毡。 

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述热固性树脂是酚醛树脂。 

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述强化条是纤维布半固化片，该半固化片是用纤维布浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得。 

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述该强化条是纤维布半固化片与表面毡半固化片的复合物，采取表面毡半固化片—纤维布半固化片—表面毡半固化片三层复合，其中，所述纤维布半固化片是用纤维布浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得，所述表面毡半固化片是用表面毡浸渍热固性树脂后经过部分干燥而获得。 

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在各条棒的粘接面刷涂一层粘接树脂。 

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在进行步骤（4）之前，将所述第一复合板坯体进行进一步切割，其切割方向垂直于所述第一 条棒的延伸方向，得到多个第二条棒，然后在各第二条棒之间放置所述强化条，进行类似的压合，得第二复合板坯体，然后进行步骤（4）的操作，得到复合板成品。 

9.一种纤维增强复合板，其由权利要求1至8任一项所述的方法制得。 

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