CN104073016B - 一种轻质高强防火复合材料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种轻质高强防火复合材料及其制造方法，其特征在于：由纤维或纤维毡25-65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份组成，包括以下步骤：1）称量、2）混合、3）浸渍、4）干燥、5）切割、6）冷藏、7）叠片、8）热压发泡、9）冷却定型、10）修边、11）检验、12）包装。本发明所制得的产品具有强度高、质量轻，防火性能好，加工工艺简单，成本低等优点，适用于制作飞机机舱、轨道交通、汽车、舰船等内饰。
Description
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料，具体地说是一种轻质、高强、防火复合材料的制造方法。
背景技术
当前国内外飞机客舱货舱内饰大多采用铝蜂窝或NOMEX蜂窝（采用芳纶纸浸渍酚醛树脂制成）材料，因为蜂窝夹层材料在使用过程中需要高昂的维护修理费用，在某些情况下如果面板出现裂缝和孔隙，水和水汽就很容易进入蜂窝，在低温情况下，进入蜂窝孔隙中的水被冰冻以后发生膨胀，将破坏邻近的蜂窝孔格的粘结，这就降低了夹层结构的性能而必须进行修理；汽车、舰船、轨道交通车辆等内饰材料大都采用ABS板材、复合麻毡板、聚氨脂发泡、PP与PE等改性材料，这些材料阻燃性能差；采用阻燃防火性能较好的玻璃钢，但是没有经过轻量化工艺，产品密度大，质量重，限制了产品的应用范围。
发明内容
针对以上问题,本发明提供了一种轻质、高强、防火材料的制造方法，一是通过纤维增强实现材料的高强度；二是通过热塑性膨胀微珠加热膨胀实现材料的轻量化；三是选用防火性能较好的可固化树脂、耐高温阻燃纤维与填充剂等原材料，最终获得具有强度高、质量轻、防火性能好的复合材料。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种轻质高强防火复合材料，由纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份组成，其中：纤维是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种；热塑性膨胀微珠具有壳体结构，壳体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等的均聚物或共聚物；可固化树脂是脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种；表面活性剂是二甲基硅氧烷、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸盐中的一种或几种；固化剂是对甲苯磺酸、盐酸、硫酸、磷酸、氯化铵、石油磺酸、苯酐和三乙醇胺、乌洛托品等中的一种或几种；填充剂是空心玻璃微珠；稀释剂是酒精、水及其混合物。
一种轻质高强防火复合材料的制造方法，包括以下步骤：1）称量、2）混合、3）浸渍、4）干燥、5）切割、6）冷藏、7）叠片、8）热压发泡、9）冷却定型、10）修边、11）检验、12）包装；
1）、称量：称取纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份备用；
2）、混合：将已称量好的可固化树脂、加稀释剂后搅拌20分钟；将热塑性膨胀微珠、表面活性剂、固化剂、填充剂，全部倒入搅拌器中，混合30分钟至均匀；
3）、浸渍：将以上混合料送入浸渍机的胶槽中，再将纤维或纤维毡经过浸渍机胶槽进行浸渍处理；
4）、干燥：浸渍有树脂的纤维或纤维毡送入烘道预干燥，烘道温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度；
5）、切割：通过烘道预干燥后的预浸料纤维或纤维毡，进入切割机根椐产品尺寸要求进行切割；
6）、冷藏：将切割好的预浸料纤维或纤维毡移到冷藏室保存备用，控制温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度，控制在15℃以下低温储存，储存时间不超过6个月；
7）、叠片：取出预浸料纤维或纤维毡，根据产品厚度，将预浸料纤维或纤维毡片叠加后，放入热压模具中；
8）、热压发泡：根据不同产品规格要求，将预浸料放入模具中送入热压机加压加热发泡，压力0.5-1MPa、温度130℃-150℃、时间5-10分钟；
9）、冷却定型：通冷水冷却定型，冷却水温度不超过20℃、冷却时间5-10分钟）；
10）、修边：经过冷却定型，开启模具取出产品进行修边；
11）、检验：产品按质量标准要求，进行外观、内在质量检验；
12）、包装：经检验合格后的产品进行包装、入库。
本发明所制成的产品密度为0.10-0.8g/cm3,临界氧指数35-50%，压缩强度（10%）1.8-2.5MPa,拉伸强度12-20MPa，导热系数0.018-0.020W/(m.k)。适用于制作飞机机舱、轨道交通、汽车、舰船等内饰，加工工艺简单，成本低。
具体实施方式
实施例1：
一种轻质高强防火复合材料的制造方法，包括以下步骤：
1、称量：称取单位面积克重960g/cm2的玻璃纤维毡800×700×8，计537.6g；加入可固化的甲醛基树脂500g（其中二甲基硅氧烷表面活性剂6g，对甲苯磺酸固化剂50g），酒精和水稀释剂各200g，热塑性膨胀微珠85g，空心玻璃微珠填充剂60g备用。
2、混合：将已称量好的可固化的甲醛基树脂、加稀释剂酒精和水搅拌20分钟；将热塑性膨胀微珠、空心玻璃微珠填充剂、二甲基硅氧烷表面活性剂、对甲苯磺酸固化剂全部倒入搅拌器中，混合30分钟至均匀；
3、浸渍：将混合料送入浸渍机的胶槽中，再将玻璃纤维毡经过浸渍机的胶槽进行浸渍处理；
4、干燥：经浸渍有树脂的玻璃纤维毡送入烘道干燥，烘道温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度；
5、切割：通过烘道预干燥后的预浸料玻璃纤维毡，进入切割机根据产品尺寸要求进行切割；
6、冷藏：将切割好的预浸料玻璃纤维毡移到冷藏室保存备用，控制温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度，控制在15℃以下低温储存，储存时间不超过6个月；
7、叠片：取出预浸料玻璃纤维毡，根据产品厚度，将预浸料纤维或纤维毡片叠加后，放入热压模具中；
8、热压发泡：根据不同产品规格要求，将预浸料置于模具内送入热压机加压加热发泡，压力0.5-1MPa、温度130℃-150℃、时间5-10分钟；
9、冷却定型：通冷水冷却定型：冷却水温度不超过20℃、冷却时间5-10分钟；
10、修边：经过冷却定型，开启模具取出产品进行修边；
11、检验：按质量标准要求，进行外观、内在质量进行检验；
12、包装：经检验合格后的产品进行包装、入库。
制得的轻质高强防火复合材料，测得性能如下：表观密度d=0.20g/cm3,拉伸强度16.8MPa,压缩强度（10%）1.8MPa，临界氧指数46%，导热系数0.018W/(m.k)。
实施例2：
取单位面积克重1460g/cm2的玄武岩纤维毡1200×1100×12，计1927.2g；加入可固化的间苯二酚甲醛树脂及助剂2250g（其中失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚表面活性剂45g，磷酸固化剂225g）、水1300g,热塑性膨胀微珠420g,空心玻璃微珠填充剂290g；其制造方法同实施例1，制得轻质高强防火复合材料，测得性能如下：表观密度d=0.26g/cm3,拉伸强度18.8MPa,压缩强度（10%）2.0MPa，临界氧指数48%，导热系数0.019W/(m.k)。
实施例3：
取单位面积克重1650g/cm2的碳纤维毡1800×1200×12，计3564g；加入可固化的脲醛树脂及助剂6010g（其中十二烷基苯磺酸盐表面活性剂150g，氯化铵固化剂450g）、酒精和水各750g、热塑性膨胀微珠780g,；空心玻璃微珠640g克，其制造方法同实施例1，制得轻质高强防火复合材料，测得性能如下：表观密度d=0.33g/cm3,拉伸强度20.8MPa,压缩强度（10%）2.5MPa，临界氧指数49%，导热系数0.020W/(m.k)。
Claims (2)
1.一种轻质高强防火复合材料，其特征在于：由纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份组成，其中：纤维是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或几种；热塑性膨胀微珠具有壳体结构，壳体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈的均聚物或共聚物；可固化树脂是脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种；表面活性剂是二甲基硅氧烷、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸盐中的一种或几种；固化剂是对甲苯磺酸、盐酸、硫酸、磷酸、氯化铵、石油磺酸、苯酐及三乙醇胺、乌洛托品中的一种或几种；填充剂是空心玻璃微珠；稀释剂是酒精、水或是其混合物。
2.一种如权利要求1所述的复合材料的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）称量、2）混合、3）浸渍、4）干燥、5）切割、6）冷藏、7）叠片、8）热压加热发泡、9）冷却定型、10）修边、11）检验、12）包装；
1）、称量：称取纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份备用；
2）、混合：将已称量好的可固化树脂、加稀释剂后搅拌20分钟；将热塑性膨胀微珠、表面活性剂、固化剂、填充剂，全部倒入搅拌器中，混合30分钟至均匀；
3）、浸渍：将以上混合料送入浸渍机的胶槽中，再将纤维或纤维毡经过浸渍机的胶槽进行浸渍处理；
4）、干燥：浸渍有树脂的纤维或纤维毡送入烘道干燥，烘道温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度；
5）、切割：经过烘道干燥后的预浸料纤维或纤维毡，进入切割机根据产品尺寸要求进行切割；
6）、冷藏：将切割好的预浸料纤维或纤维毡移到冷藏室保存备用，控制温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度，控制在15℃以下储存，储存时间不超过6个月；
7）、叠片：取出预浸料纤维或纤维毡，根据产品厚度，将预浸料纤维或纤维毡片叠加后，放入热压模具中；
8）、热压发泡：根据不同产品规格要求，将放有预浸料的模具送入热压机加压加热发泡，压力0.5-1MPa、温度130℃-150℃、时间5-10分钟；
9）、冷却定型：通冷水冷却定型：冷却水温度不超过20℃、冷却时间5-10分钟；
10）、修边：经过冷却定型，开启模具取出产品进行修边；
11）、检验：产品按质量标准要求，进行外观、内在质量检验；
12）、包装：经检验合格后的产品进行包装、入库。
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