CN103781829B - 可发泡组合物、泡沫复合材料、制备泡沫复合材料的方法以及泡沫复合材料的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可发泡组合物，其包含泡沫前体和利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量%的所述人造玻璃质纤维具有小于（100）微米的长度。
Description
本发明涉及用于要求具有高抗压强度、高抗压弹性模量和耐火性的建筑物的绝缘产品。更具体而言，本发明涉及具有提高的耐火性、抗压弹性模量和抗压强度的泡沫基绝缘产品。
通常，在要求建筑物绝缘材料既具有高的抗压强度和弹性模量又具有高水平的耐火性的情况下(例如用于屋面板的材料)，通常的方案是使用具有非常高的密度的矿物纤维板。虽然这样的屋面板具有非常高的抗压强度和点荷载压应力等优点，并且是不易燃的，但是，仍然期望在保持或提高这类产品的抗压强度和抗压弹性模量的同时，降低这类产品的密度和生产成本。
在过去，屋面板已经被制成泡沫板的形式。虽然这类板与高密度矿物纤维板相比较不致密，但是大多数这类板具有比矿物纤维更易燃的固有缺陷，特别是在聚氨酯泡沫的情况中更是如此，因此，通常必须用合适的绝热层对这类板进行被覆或其他处理。即使对泡沫板进行处理，它们仍然比矿物纤维基板材更易燃。
已知将包含人造玻璃质纤维(MMVF)的复合泡沫材料用于建筑工业。
例如，DE19913511A1公开了一种制备包含石墨和不燃性纤维的合成树脂聚氨酯泡沫的方法。在一个实施例中，基于石墨的重量，双组分聚氨酯泡沫的混合物具有等量的石墨和70重量％的玻璃纤维。所述纤维的长度为5mm。该发明人发现，使用具有这样长度的纤维，发泡前组合物的粘度变得非常高，使得均匀混合产生问题。
该问题在GB882296中得到了确认，该专利描述了向液体可发泡材料中添加纤维性材料会导致所述可发泡材料的粘度升高，使得在大于约10重量％的纤维(基于可发泡材料的重量计)时极难进行搅拌。据说，在粘稠的可发泡材料中搅拌纤维会使纤维断裂，导致最终产品的物理性质受损。GB882296的发明人提出采用特定的方法来解决这些问题，包括：使可发泡材料与一团交织的矿物纤维结合，在所述团周围至少部分地封闭一个区域，使所述材料发泡以填充所述区域并使所述可发泡材料定形。
US2003/0068485A1描述了在作为白蚁驱避剂的泡沫中使用短纤维或磨断纤维。实施例描述了仅掺入6％或8％的纤维并且纤维具有约0.4mm的最小长度。
DE102005060744A1描述了一种基于纤维性材料以及可固化树脂与未膨胀的热塑性颗粒的混合物的聚合物泡沫复合材料，所述颗粒在被浸渍到所述纤维性材料中时发生膨胀。纤维在最终的泡沫复合材料中的比例介于15重量％和50重量％之间。该发明人发现，当以这样的水平掺入标准的人造玻璃质纤维时，组合物变得高度粘稠，极难进行混合，通常导致产品中的纤维不能均匀分布。
WO94/29375描述了基于膨胀的聚合物泡沫材料的耐火产品，其包含以下物质的混合物：泡沫形成剂、树脂、纤维性材料和片状剥落材料。该纤维性材料可以含有人造矿物纤维和/或无机纤维。片状剥落剂和/或人造矿物纤维的总含量占所有材料的混合物的1％和90％之间。如上所讨论的，该发明人已发现添加高百分比的标准矿物纤维会导致混合过程、以及由此形成的纤维在混合物中的分布等方面产生问题。
US4839393描述了基于反应性多元醇和聚异氰酸酯的聚氨酯泡沫，其包含填充剂并且经有机官能化的硅烷改性，所述硅烷含有可水解基团和烯键式不饱和键。填充剂可以是玻璃纤维，制备方法包括制备聚氨酯泡沫片材，随后使其与填充剂材料混合。
在文献“AnwendungzerkleinerterGlasfasernalsmodifizierenderZusatzfürPolyurethanhartschaumstoffe”(PlasteundKautschuk,vol.26no.1,pg23-25)中，研究了包含长度小于0.5mm的连续E型AlBSi玻璃纤维的聚氨酯复合材料的特征。现有技术中所描述的复合材料通常并不是为了提供具有高耐火性、高抗压强度和高抗压弹性模量等的组合性质的绝缘板，而是为了提供与高密度矿物纤维板相比具有低密度的绝缘板。
此外，仍然需要具有这种组合性质的泡沫复合材料，其可以通过将纤维混入可发泡组合物中制备得到，但不包括为了使纤维均匀分布在复合材料中而进行的复杂的混合工序。
因此，本发明的目的是提供一种可发泡组合物，其产生耐火的、具有高抗压强度和高抗压弹性模量的泡沫。本发明的另一目的是提供一种可发泡组合物，其中，即使混合物中的纤维量较高时，所述可发泡组合物也能相对容易地形成包含纤维的均匀混合物，由此使得本发明的泡沫复合材料具有组合的有益性能。
因此，本发明提供一种可发泡组合物，其包含发泡前体和利用级联纺纱机(cascadespinner)或纺纱杯(spinningcup)制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度。还提供一种可发泡组合物，包含：泡沫前体和利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于65微米的长度。
根据第二方面，本发明提供一种聚合物泡沫复合材料，其包含聚合物泡沫和利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度。
本发明还提供一种制备本发明的泡沫复合材料的方法，其包括：
提供利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度；
提供泡沫前体；
将所述人造玻璃质纤维与所述泡沫前体混合；以及
通过添加另外的组分或进行另外的处理步骤以诱发泡沫形成。
在另一方面，本发明提供人造玻璃质纤维基产品，其包含至少一种第一部分和至少一种第二部分，其中所述第一部分包含粘结剂被覆的人造玻璃质纤维，优选地主要由粘结剂被覆的人造玻璃质纤维组成；并且所述第二部分包含本发明的泡沫复合材料，优选地主要由本发明的泡沫复合材料组成。
另一方面，本发明提供了利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维用于提高泡沫的抗压强度的用途，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度。
根据本发明，具有高于或低于给定纤维长度的纤维的重量百分比是通过筛分法测量的。将典型的人造玻璃质纤维样品放置在振动装置中具有合适筛目尺寸(筛目尺寸为方形网孔的长度和宽度)的金属网筛上。可以按照DINISO3310利用扫描电子显微镜测量筛目尺寸。用盖子封住该装置的上端并进行振动，直到基本上没有额外的纤维通过筛目(约30分钟)。如果需要确定高于和低于一系列不同长度的纤维的百分比，可以将具有递增筛目尺寸的网筛上下叠置。然后，对留在各网筛上的纤维进行称重。
在本发明中使用的人造玻璃质纤维必须具有：按照上述方法测量，至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度。
本发明人已发现，通过减小人造玻璃质纤维的长度，可以将更大量的纤维引入可发泡组合物中，因此可以提高所得泡沫的抗压强度、耐火性、以及(特别是)抗压弹性模量。之前，据信，具有这样短长度的磨碎纤维(groundfibres)仅作为添加剂，用于提高泡沫的密度。本发明人已经惊奇地发现通过使用具有这样高比例的短纤维的矿物纤维，可以将更大量的纤维掺入泡沫前体和所得的泡沫中。这样做的结果是能够显著地提高泡沫的抗压强度和(特别是)抗压弹性模量。
优选的是，人造玻璃质纤维的长度分布为：至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于75微米的长度，更优选小于65微米的长度。
优选的是，至少60重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度，更优选小于75微米的长度，最优选小于65微米的长度。
通常，发现较长人造玻璃质纤维的存在对于可发泡组合物的粘度和混合的容易性方面是不利的。因此，优选的是，至少80％或甚至至少85％或至少90％的矿物纤维具有小于125微米的长度。类似的是，优选的是，至少95重量％、更优选至少97重量％或99重量％的人造玻璃质纤维具有小于250微米的长度。
当至少90重量％的纤维具有小于100微米的长度并且至少75重量％的纤维具有小于65微米的长度时，可以获得最大的抗压强度。
已经发现具有如上所讨论的长度分布的人造玻璃质纤维通常位于泡沫复合材料的泡孔(cell)壁中，而不会在显著程度上刺入泡孔。因此，据信，在复合材料中具有更大重量百分比的纤维有助于提高复合材料的强度，而不是仅提高其密度。
还优选的是，至少一些纤维(例如，至少0.5重量％或至少1重量％)具有小于10微米的长度。据信，这些非常短的纤维能够在泡沫形成过程中起到成核剂(nucleatingagent)的作用。非常短的纤维作为成核剂的作用有利于制备具有众多小泡孔(而不是少数大泡孔)的泡沫。
纤维可以是任何类型的人造玻璃质纤维，但优选地是石纤维(stonefiber)。通常，石纤维具有如下氧化物含量：
这些值均描述为重量％氧化物，如通常使用的那样，铁表示为Fe2O3。
使用具有这种组成的纤维(尤其是用于上下文的聚氨酯泡沫中)的优点在于：该纤维中的高含量的铁和氧化铝能够用作泡沫形成的催化剂。当纤维中的至少一部分铁以通常的三价铁存在和/或Al2O3的量特别高(例如15％至28％、或18％至23％)时，这一效果是特别有意义的。
还发现，与其中所用的填充剂不包含显著水平的铁的复合材料相比，包含具有上述组成的石纤维的复合材料具有提高的耐火性。
用于本发明的可替代的石棉组合物(stonewoolcomposition)具有以下范围的氧化物含量：
同样，具有这样组成的纤维中的高含量的氧化铝能够用作聚氨酯泡沫形成的催化剂。虽然石纤维是优选的，但是也可以使用玻璃纤维、矿渣纤维(slagfibre)和陶瓷纤维(ceramicfibre)。
在本发明中使用的人造玻璃质纤维是利用级联旋转器或纺纱杯制备的。优选的是，本发明的方法包括利用级联旋转器或纺纱杯制备纤维的步骤。通常，通过这些方法制备的纤维已经被用于绝缘，同时连续的玻璃纤维已经被用于复合材料的加强。已知连续纤维(例如，连续的E玻璃纤维)比通过级联旋转器或纺纱杯制备的不连续纤维更结实(参见"ImpactofDrawingStressontheTensileStrengthofOxideGlassFibres",J.Am.Ceram.Soc,93[10]3236-3243(2010))。然而，本发明人已经惊奇地发现包含短的不连续纤维的泡沫复合材料具有至少与包含连续的具有相似长度的玻璃纤维的泡沫复合材料相当的抗压强度。这种不可预料的强度水平能够与良好的耐火性、高水平的隔热性和成本有效性兼备。
为了获得所需长度分布的纤维，通常需要在标准制备之后对纤维进行进一步处理。进一步处理通常包括将纤维研磨或碾磨足够的时间以获得所需的长度分布。
通常，纤维的平均直径为2至7微米，优选2至6微米、或3至6微米。在优选的实施方案中，纤维的平均直径为3至4微米。在另一个优选的实施方案中，纤维的平均直径为5至6微米。据信，与较粗的纤维相比，在本发明中优选的细纤维能够为复合材料提供更高水平的隔热性，但是其并没有像预期的那样，相对于较粗的纤维而言显著降低强度。根据本发明，通过截取法和扫描电子显微镜或光学显微镜(1000×放大倍率)测量至少200根单个纤维的直径，从而确定典型样品的平均纤维直径。
可发泡组合物包含泡沫前体和人造玻璃质纤维。泡沫前体是进行聚合(通常与另一种物质)从而形成聚合物泡沫的材料，或者是能够利用起泡剂膨胀从而形成聚合物泡沫的聚合物。这样的组合物可以是通过添加另外的组分或者进行另外的处理步骤能够形成泡沫的任何组合物。
优选的可发泡组合物是能够形成聚氨酯泡沫的组合物。聚氨酯泡沫是通过在起泡剂的存在下使多元醇与异氰酸酯反应而制备的。因此，在一个实施方案中，可发泡组合物除了包含人造玻璃质纤维之外，还包含作为泡沫前体的多元醇。在另一个实施方案中，可发泡组合物除了包含人造玻璃质纤维之外，还包含作为泡沫前体的异氰酸酯。在另一个实施方案中，该组合物包含异氰酸酯与多元醇的混合物作为泡沫前体。
如果泡沫前体是多元醇，那么可以通过添加包含异氰酸酯的另外组分来诱发起泡。如果泡沫前体是异氰酸酯，那么可以通过添加包含多元醇的另外组分来诱发起泡。
被用作泡沫前体或作为另外组分而添加至可发泡组合物以诱发泡沫形成的合适的多元醇是可商购的多元醇混合物，例如得自BayerMaterialScience、BASF或DOWChemicals。可商购的多元醇组合物通常包含水，其在泡沫形成过程中起到化学起泡剂的作用。
基于泡沫复合材料中所需的密度和强度以及基于毒性来选择被用作泡沫前体或作为另外组分而添加至可发泡组合物以诱发泡沫形成的异氰酸酯。例如，其可以选自亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)以及异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，优选MDI。一个特别合适的例子是二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯。其他合适的异氰酸酯是可商购的，例如得自BayerMaterialScience、BASF或DOWChemicals。
为了形成泡沫复合材料，需要使用起泡剂。起泡剂可以是化学起泡剂或物理起泡剂。在一些实施方案中，可发泡组合物包含起泡剂。可供替代的是，可以将起泡剂连同能够诱发泡沫形成的另外组分一起添加至可发泡组合物中。
在上下文中的聚氨酯泡沫复合材料中，在优选的实施方案中，起泡剂是水。水起到化学起泡剂的作用，其与异氰酸酯反应形成作为起泡气体的CO2。
当泡沫前体是多元醇时，在一个实施方案中，可发泡组合物包含水作为起泡剂。水在该可发泡组合物中的存在量通常占所述可发泡组合物的0.3重量％至2重量％。
可供替代的是或此外，可以将物理起泡剂作为诱发泡沫形成的另外组分的一部分(例如，液态CO2或液氮)引入可发泡组合物中或添加至可发泡组合物中。
在可供替代的实施方案中，可发泡组合物适于形成酚醛泡沫体。酚醛泡沫体是通过在酸或碱的存在下使苯酚和醛之间发生反应而形成的。通常还存在表面活性剂和起泡剂以形成泡沫。因此，本发明的可发泡组合物除了包含人造玻璃质纤维之外还可以包含苯酚和醛(泡沫前体)、起泡剂以及表面活性剂。可供替代的是，可发泡组合物可包含作为泡沫前体的苯酚但不含醛、或者包含作为泡沫前体的醛但不含苯酚。
虽然适于形成聚氨酯或酚醛泡沫体的可发泡组合物是优选的，但是本发明还包括适于形成聚异氰尿酸酯泡沫、膨胀的聚苯乙烯泡沫和挤出苯乙烯泡沫的可发泡组合物。
本发明的可发泡组合物和泡沫复合材料除了包含泡沫前体和人造玻璃质纤维之外还可以包含添加剂。当希望泡沫复合材料中包含添加剂或者将添加剂引入包含人造玻璃质纤维的可发泡组合物时，添加剂可以与为了诱发泡沫形成而添加至可发泡组合物的另外组分一起引入。
对于添加剂，组合物或泡沫复合材料可以包含耐火剂，例如可膨胀的粉状石墨、三水合铝或氢氧化镁。耐火剂在组合物中的量优选为3重量％至20重量％，更优选为5重量％至15重量％，最优选为8重量％至12重量％。耐火剂在泡沫复合材料中的总存在量优选为1重量％至10重量％，更优选为2重量％至8重量％，最优选为3重量％至7重量％。
可供替代的是或此外，可发泡组合物和泡沫复合材料可以包含阻燃剂，例如含氮聚合物或含磷聚合物。
本发明中使用的纤维可以经粘结剂处理，由此，如果该粘结剂与组合物是兼容的，那么其会作为添加剂包含在该组合物中。基于纤维和粘结剂的重量计，所用的纤维通常包含小于10％的粘结剂。基于可发泡组合物的总重量计，粘结剂在可发泡组合物中的存在水平通常为小于5％。泡沫复合材料通常包含小于5％的粘结剂，更通常包含小于2.5％粘结剂。在优选的实施方案中，所用的人造玻璃质纤维没有经粘结剂处理。
在一些情况中，有利的是，在将人造玻璃质纤维混入可发泡组合物中之前，用表面活性剂处理纤维，通常使用阳离子表面活性剂。可供替代的是，表面活性剂作为独立的组分添加至组合物中。已经发现，表面活性剂(特别是阳离子表面活性剂)存在于组合物中以及进而存在于泡沫复合材料中能够提供更容易的混合，并因此能够使纤维更均匀地分布在可发泡组合物中和所得的泡沫中。
本发明的一个优点在于：与使用更长纤维的情况相比，可以将更大百分比的纤维掺入到可发泡组合物中并由此掺入到所得的泡沫中。这能够获得更高水平的耐火性和抗压强度。优选的是，组合物包含至少15重量％的人造玻璃质纤维，更优选至少20重量％，最优选至少35重量％。泡沫复合材料本身优选包含至少10重量％、更优选至少15重量％、最优选至少20重量％的人造玻璃质纤维。
通常可泡沫组合物包含小于85重量％、优选小于80重量％、更优选小于75重量％的人造玻璃质纤维。所得泡沫复合材料通常包含小于80重量％、优选小于60重量％、更优选小于55重量％的人造玻璃质纤维。
本发明的聚合物泡沫复合材料包含聚合物泡沫和人造玻璃质纤维。泡沫复合材料可以由本发明的可发泡组合物形成。优选的是，聚合物泡沫是聚氨酯泡沫或酚醛泡沫体。聚氨酯泡沫是优选的，因为其具有短的固化时间。
制备泡沫复合材料的第一步是形成包含泡沫前体和矿物纤维的可发泡组合物。可以通过机械混合法将纤维混入泡沫前体中，例如利用旋转混合器或简单地通过搅拌实现。可以将如上所讨论的添加剂添加至可发泡组合物中。
一旦将纤维和泡沫前体混合，就可以诱发泡沫的形成。形成泡沫的方式取决于要形成的泡沫的类型，并且对于每种类型的聚合物泡沫所采用的方式是本领域技术人员已知的。在这一方面，可参考Klempner等人的"HandbookofPolymericFoamsandFoamTechnology"。
例如，对于聚氨酯泡沫，可以将人造玻璃质纤维与作为泡沫前体的多元醇混合。可发泡组合物通常还包含作为化学起泡剂的水。随后可以通过添加异氰酸酯来诱发起泡。
对于将另外组分添加至可发泡组合物以诱发起泡的情况，其可以在可商购的高压混合头(mixinghead)中进行。
在本发明方法的一个实施方案中，泡沫的形成是通过添加另外组分诱发的，所述另外组分包含另外的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述另外的人造玻璃质纤维的长度小于100微米。在可发泡组合物和另外组分中都包含人造玻璃质纤维能够提高泡沫复合材料中纤维的总量，这是通过规避对包含在可发泡组合物本身中的纤维的量的实际限制来实现的。
例如，在上下文的聚氨酯泡沫复合材料中，可发泡组合物可以包含多元醇、人造玻璃质纤维和水。随后可以通过添加异氰酸酯与另外的人造玻璃质纤维的混合物(作为另外组分)诱发起泡，其中，至少50％的所述人造玻璃质纤维的混合物具有小于100微米的长度。
在基本上相同的方法中，异氰酸酯和人造玻璃质纤维可以构成可发泡组合物，多元醇、水和人造玻璃质纤维的混合物可以构成另外组分。
基于所述另外组分的重量，所述另外组分中的人造玻璃质纤维的量优选为至少10重量％。更优选的是，该量占所述另外组分的重量至少20％或至少30％。通常，所述另外组分包含小于80重量％、优选小于60重量％、更优选小于55重量％的人造玻璃质纤维。
本发明的泡沫复合材料可用于减小人造玻璃质纤维基产品的密度。例如，对于高密度矿物纤维屋面板，所述板的一部分可以被泡沫复合材料替换。本发明人已经发现，用(例如)标准聚氨酯泡沫替换板的一部分不但会降低该板的密度，还会降低耐火性，这使得其不适用于某些应用。使用本发明的泡沫复合材料，一方面能够降低总体产品的密度，同时能够基本上维持高抗压强度、高耐火性和(特别是)高抗压弹性模量。
本发明的泡沫复合材料能够以人造玻璃质纤维基产品的形式使用，其包含：至少一种第一部分和至少一种第二部分，其中所述第一部分包含人造玻璃质纤维和粘结剂，优选主要由人造玻璃质纤维和粘结剂组成；并且所述第二部分包含本发明的泡沫复合材料，优选主要由本发明的泡沫复合材料组成。优选的是，所述第一部分不含泡沫。
图1的说明
图1是本发明的聚氨酯泡沫的环境扫描电子显微镜图像，其中，纤维具有这样的长度分布：95重量％的纤维具有低于100微米的长度并且75重量％的纤维具有低于63微米的长度。该复合材料包含占所述复合材料45重量％的纤维。所用的仪器为ESEM,XL30TMP(W),FEI/Philipsincl.X-射线微量分析系统EDAX。在低真空和混合模式(BSE/SE)中分析样品。
该图像示出了泡沫的蜂窝状结构，并证实了人造玻璃质纤维通常位于泡沫的泡孔壁中，而不会在显著程度上刺入泡孔本身。
实施例
实施例1(比较)
利用搅拌叶片在3000rpm下将100.0g可商购的二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯以及具有更高官能度的异构体和同系物的组合物与100.0g可商购的多元醇配制物混合20秒。随后将所得材料放置到模具中以发泡，发泡过程花费约3分钟。次日，将样品称重以确定其密度，并且根据欧洲标准EN826:1996测量抗压强度和抗压弹性模量。
抗压强度：1100kPa
抗压弹性模量：32000kPa
实施例2
将100.0g与实施例1中所用相同的可商购多元醇配制物与200.0g磨碎石棉纤维(超过50％的该纤维具有小于64微米的长度)混合10秒。随后通过搅拌叶片在3000rpm下将所得混合物与100.0g可商购的二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯组合物混合20秒。随后将所得材料放置到模具中发泡，发泡过程花费约3分钟。次日，将样品称重以确定其密度，并且根据欧洲标准EN826:1996测量抗压强度和抗压弹性模量。
抗压强度：1750kPa
抗压弹性模量：95000kPa
实施例3(比较)
将100.0g与实施例1和例2中所用相同的可商购多元醇配制物与50.0g石纤维(其具有与实施例2所使用纤维不同的化学组成并且具有300微米的平均长度)混合10秒。添加100.0g可商购的二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯组合物。随后通过搅拌叶片在3000rpm下将所得混合物混合20秒。随后将所得材料放置到模具中发泡，发泡过程花费约3分钟。次日，将样品称重以确定其密度，并且根据欧洲标准EN826:1996测量抗压强度和抗压弹性模量。
抗压强度：934kPa
抗压弹性模量：45000kPa
实施例4
重复实施例3，但将纤维研磨使得大于50％的纤维具有小于64微米的长度。研磨之后，可以将200g的纤维与多元醇混合物混合。
抗压强度：1785kPa
抗压弹性模量：115000kPa
实施例5
根据ISO/DIS11925-2进行小的火焰试验以评价本发明聚氨酯复合材料的耐火性，并与包含石英砂(而不是本发明的纤维)的聚合材料的耐火性进行比较。所用的纤维具有以下范围的组成。
所用的石英砂具有至多2mm的粒径。在所测试的每个复合材料中，包含膨胀的石墨作为阻燃剂。测试包括在受控的条件下测量各复合材料的火焰高度。结果如下：
Claims (47)
1.一种可发泡组合物，包含：泡沫前体和利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于65微米的长度。
2.根据权利要求1所述的可发泡组合物，其中至少60重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于65微米的长度。
3.根据前述权利要求中任一项所述的可发泡组合物，其中至少80重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于125微米的长度。
4.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中至少95重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于250微米的长度。
5.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中至少75重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于65微米的长度，并且至少95重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度。
6.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中至少0.5重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于10微米的长度。
7.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中至少1重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于10微米的长度。
8.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述纤维的平均直径为2-6微米。
9.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述纤维的平均直径为3-6微米。
10.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述人造玻璃质纤维具有以下的氧化物含量(以重量计)：
11.根据权利要求10所述的可发泡组合物，其中所述人造玻璃质纤维具有以下的氧化物含量(以重量计)：
SiO238％至48％。
12.根据权利要求10所述的可发泡组合物，其中所述人造玻璃质纤维具有以下的氧化物含量(以重量计)：
Al2O315％至28％。
13.根据权利要求10所述的可发泡组合物，其中所述人造玻璃质纤维具有以下的氧化物含量(以重量计)：
Al2O317％至23％。
14.根据权利要求10所述的可发泡组合物，其中所述人造玻璃质纤维具有以下的氧化物含量(以重量计)：
CaO5％至18％。
15.根据权利要求10所述的可发泡组合物，其中所述人造玻璃质纤维具有以下的氧化物含量(以重量计)：
MgO4％至10％。
16.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物包含至少15重量％的人造玻璃质纤维。
17.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物包含至少20重量％的人造玻璃质纤维。
18.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物包含至少35重量％的人造玻璃质纤维。
19.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物包含小于85重量％的人造玻璃质纤维。
20.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物包含小于80重量％的人造玻璃质纤维。
21.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物包含小于75重量％的人造玻璃质纤维。
22.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物还包含起泡剂。
23.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其适合用于形成聚氨酯泡沫或酚醛泡沫体复合材料。
24.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物适合用于形成聚氨酯泡沫，并且所述泡沫前体是多元醇。
25.根据权利要求1或2所述的可发泡组合物，其中所述组合物适合用于形成聚氨酯泡沫，并且所述泡沫前体是异氰酸酯。
26.一种聚合物泡沫复合材料，包含聚合物泡沫和利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述人造玻璃质纤维具有小于65微米的长度。
27.根据权利要求26所述的泡沫复合材料，其中所述泡沫是聚氨酯泡沫或酚醛泡沫体。
28.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述人造玻璃质纤维具有权利要求2-15中定义的任一特征。
29.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述复合材料包含至少10重量％的人造玻璃质纤维。
30.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述复合材料包含至少15重量％的人造玻璃质纤维。
31.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述复合材料包含至少20重量％的人造玻璃质纤维。
32.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述复合材料包含小于80重量％的人造玻璃质纤维。
33.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述复合材料包含小于60重量％的人造玻璃质纤维。
34.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，其中所述复合材料包含小于55重量％的人造玻璃质纤维。
35.根据权利要求26或27所述的泡沫复合材料，还包含选自阻燃剂和表面活性剂的添加剂。
36.根据权利要求35所述的泡沫复合材料，其中所述阻燃剂是石墨粉末。
37.根据权利要求35所述的泡沫复合材料，其中所述表面活性剂是阳离子表面活性剂。
38.一种制备权利要求26-37中任一项所述的泡沫复合材料的方法，包括：
提供利用级联旋转器或纺纱杯制备的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述纤维具有小于65微米的长度；
提供泡沫前体；
将所述人造玻璃质纤维与泡沫前体混合；以及
通过添加另外组分或进行另外的处理步骤以诱发泡沫形成。
39.根据权利要求38所述的方法，其中所述泡沫的形成是通过添加另外组分诱发的，所述泡沫前体是多元醇，并且所述另外组分包含异氰酸酯。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述泡沫的形成是通过添加另外组分诱发的，所述泡沫前体是异氰酸酯，并且所述另外组分包含多元醇。
41.根据权利要求38所述的方法，其中所述泡沫的形成是通过添加另外组分诱发的，所述泡沫前体是醛，并且所述另外组分包含苯酚。
42.根据权利要求38所述的方法，其中所述泡沫的形成是通过添加另外组分诱发的，所述泡沫前体是苯酚，并且所述另外组分包含醛。
43.根据权利要求38至42中任一项所述的方法，其中所述泡沫的形成是通过添加另外组分诱发的，所述另外组分包含利用级联旋转器或纺纱杯制备的另外的人造玻璃质纤维，其中至少50重量％的所述另外的人造玻璃质纤维具有小于100微米的长度。
44.一种人造玻璃质纤维基产品，包含至少一种第一部分和至少一种第二部分，其中所述第一部分包含粘结剂被覆的人造玻璃质纤维；所述第二部分包含权利要求26至37中任一项所述的泡沫复合材料。
45.根据权利要求44所述的人造玻璃质纤维基产品，其中所述第一部分主要由粘结剂被覆的人造玻璃质纤维组成。
46.根据权利要求44所述的人造玻璃质纤维基产品，其中所述第二部分主要由权利要求26至37中任一项所述的泡沫复合材料组成。
47.人造玻璃质纤维用于提高泡沫的抗压强度或抗压弹性模量的用途，其中所述纤维如权利要求1至15中任一项所定义。
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