CN104497473A - 一种纤维增强酚醛泡沫复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种纤维增强酚醛泡沫复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纤维增强酚醛泡沫复合材料,其制备组分按重量份包括如下:纤维毡10—100份、酚醛树脂100份、发泡剂5—20份、改性剂1—6份、固化剂5—18份、溶剂0—200份。本发明由于采用了微球发泡剂和纤维毡以及改性剂的相互作用,通过本发明提供的方法所得酚醛树脂发泡复合材料,不仅防火性能更加优异,而且泡孔孔径可控;且所得复合材料强度高、不易掉粉、可挠曲成多种形状。完全符合国家的防水防火隔热等要求,材料强度的大幅提高,拓宽了该纤维增强酚醛泡沫复合材料的应用领域。

Description

一种纤维增强酚醛泡沫复合材料及其制备方法
技术领域
    本发明涉及一种复合材料,具体涉及一种纤维增强酚醛泡沫复合材料及其制备方法。
背景技术
现有的PU、XPS发泡材料,多作为保温复合板夹心层使用,但他们的阻燃等级不够理想。虽然酚醛树脂发泡材料防火性能优异,阻燃等级达到难燃B1级,且发烟量低、保温性能好,耐腐蚀及抗老化性能优异,但酚醛树脂发泡材料易塌泡、材质脆、易掉粉,使其应用受到限制。
现有技术中,多用短切纤维对酚醛发泡材料进行增强,即将短切纤维与酚醛树脂混合,进行发泡成型。但短切纤维的长度受限,且在混合过程中容易造成纤维分布不均,导致所得短切纤维增强酚醛树脂发泡材料的强度收到限制,存在强度分布不均。
随着科技的进步,以及航空等工业领域对材料强度及阻燃等级要求的提高,现有一系列酚醛发泡材料的应用已经不能满足现有的需求。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种纤维增强酚醛泡沫复合材料。
本发明另一目的是提供上述复合材料的制备方法。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明的一种纤维增强酚醛泡沫复合材料,其制备组分按重量份包括如下:
纤维毡      10—100份
酚醛树脂    100份
  发泡剂      5—20份
     改性剂      1—6份
      固化剂      5—18份
   溶 剂       0—200份
优选地,所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
优选地,所述发泡剂为松本系列微球发泡剂或者Expancel系列微球发泡剂,其中优选F-36、F-50D、F-78D来源于仪征市福田贸易有限公司,461DU20、092DU40来源于广州金昌盛科技有限公司。
优选地,所述改性剂为吐温-80、吐温-60、DC-190、DC-193、CGY-1、KH-550、KH-560中的一种或几种,其中DC-190、DC-193型硅油来源于石家庄中蓝科技有限公司,CGY-1型硅油来源于济南盈动化工有限公司。
优选地,所述固化剂为甲苯-4-磺酸与水按2:3配制得到。
优选地,所述溶剂为水或酒精中的一种。
上述的纤维增强酚醛泡沫复合材料的制备方法,其制备步骤包括:
(1)预浸料的制备
常温下,将5-20份发泡剂、1-6份改性剂、0-200份溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌5-10 min,搅拌速度为900-1500 r/min,再加入5-18份的固化剂,继续搅拌1-2 min制得预浸料一;用调配好的上述预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二。
(2)酚醛树脂预固化
将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在40 ℃-80 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三。
(3)热压成型
将步骤(2)所得预浸料三放入模压机上,在0.2 MPa-1.5 MPa压力范围内,80 ℃-160 ℃温度范围内保持5-30 min,即可完成整个发泡流程,此过程需要进行补压,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料
有益效果:本发明相对于现有技术而言,具有以下优点:
本发明由于采用了微球发泡剂和纤维毡以及改性剂的相互作用,通过本发明提供的方法所得酚醛树脂发泡复合材料,不仅防火性能更加优异,而且泡孔孔径可控;且所得复合材料强度高、不易掉粉、可挠曲成多种形状。完全符合国家的防水防火隔热等要求,材料强度的大幅提高,拓宽了该纤维增强酚醛泡沫复合材料的应用领域。
具体实施方式
下面本发明作更进一步的说明。
实施例1
常温下,将5份F-36型发泡剂、0.5份吐温-80和0.5份DC-190改性剂、50份酒精溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌5 min,搅拌速度为900 r/min,再加入18份的固化剂(固化剂由甲苯-4-磺酸与水按重量比2:3配制得到),继续搅拌1 min制得预浸料一;用调配好的上述预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对90份纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二;将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在40 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三;将所得预浸料三放入模压机上,在0.2 MPa压力下,70 ℃温度环境下保持5 min,即可完成整个发泡流程,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料。
实施例2
常温下,将20份461DU20型发泡剂、3份吐温-60和3份DC-193改性剂、0份溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌10 min,搅拌速度为1500 r/min,再加入18份的固化剂(固化剂由甲苯-4-磺酸与水按重量比2:3配制得到),继续搅拌2 min制得预浸料一;用调配好的预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对50份纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二;将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在80 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三;将所得预浸料三放入模压机上,在1.5 MPa压力下,110 ℃温度环境下保持30 min,即可完成整个发泡流程,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料。
实施例3
常温下,将10份F-50D型发泡剂、2份KH-550和2份CGY-1改性剂、200份水溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌6 min,搅拌速度为1000 r/min,再加入5份的固化剂(固化剂由甲苯-4-磺酸与水按重量比2:3配制得到),继续搅拌2 min制得预浸料一;用调配好的预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对10份纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二;将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在80 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三;将所得预浸料三放入模压机上,在1.0 MPa压力下,120 ℃温度环境下保持15 min,即可完成整个发泡流程,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料。
实施例4
常温下,将8份F-78D型发泡剂、1份KH-560和1份DC-193改性剂、100份酒精溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌6 min,搅拌速度为1200 r/min,再加入15份的固化剂(固化剂由甲苯-4-磺酸与水按重量比2:3配制得到),继续搅拌2 min制得预浸料一;用调配好的预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对100份纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二;将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在50 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三;将所得预浸料三放入模压机上,在0.6 MPa压力下,140 ℃温度环境下保持10 min,即可完成整个发泡流程,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料。
实施例5
常温下,将12份092DU40型发泡剂、2份DC-193改性剂、50份酒精溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌7 min,搅拌速度为1400 r/min,再加入10份的固化剂(固化剂由甲苯-4-磺酸与水按重量比2:3配制得到),继续搅拌2 min制得预浸料一;用调配好的预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对20份纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二;将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在50 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三;将所得预浸料三放入模压机上,在0.5 MPa压力下,160 ℃温度环境下保持20 min,即可完成整个发泡流程,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料。
上述实施例1-5制备的纤维增强酚醛泡沫复合材料的性能检测结果见表1。
表1
中国专利申请号200910217110.2所得酚醛泡沫材料的密度在22.4 kg/m3~68 kg/m3之间,但其压缩强度却在10 N/m2(0.01 MPa)~55.14 N/m2(0.5514 MPa)之间;中国专利申请号201310195507.2所得酚醛泡沫材料的极限氧指数在31.9 %~35.1 %,其掉粉率在25 %~44 %之间。
注:
1.      表观密度测试标准ASTM D1622-2008
2.      压缩强度测试标准GB 8813-2008
3.      弯曲强度测试标准GB 8812-2007
4.      极限氧指数测试标准GB/T 2406-1993
5.      阻燃级别测试标准GB 8624-2006
6.      掉粉率测试方法:
将240目砂纸固定,取500 mm×500 mm×8 m的泡沫样品,在泡沫上加200 g砝码,用人力以恒力水平拉动30次。计算前后质量变化的百分率,即为材料的掉粉率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种纤维增强酚醛泡沫复合材料,其特征在于:其制备组分按重量份包括如下:
纤维毡      10—100份
酚醛树脂    100份
发泡剂      5—20份
 改性剂      1—6份
 固化剂      5—18份
 溶 剂       0—200份。
2.根据权利要求1所述的纤维增强酚醛泡沫复合材料,其特征在于:所述酚醛树脂为热塑性酚醛树脂。
3.根据权利要求1所述的纤维增强酚醛泡沫复合材料,其特征在于:所述发泡剂为松本系列微球发泡剂或者Expancel系列微球发泡剂。
4.根据权利要求1所述的纤维增强酚醛泡沫复合材料,其特征在于:所述改性剂为吐温-80、吐温-60、DC-190、DC-193、CGY-1、KH-550、KH-560中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的纤维增强酚醛泡沫复合材料,其特征在于:所述固化剂为甲苯-4-磺酸与水按2:3配制得到。
6.根据权利要求1所述的纤维增强酚醛泡沫复合材料,其特征在于:所述溶剂为水或酒精中的一种。
7.根据权利要求1~6中任一所述的纤维增强酚醛泡沫复合材料的制备方法,其特征在于:其制备步骤包括:
(1)预浸料的制备
常温下,将5-20份发泡剂、1-6份改性剂、0-200份溶剂加入到100份酚醛树脂中,高速搅拌5-10 min,搅拌速度为900-1500 r/min,再加入5-18份的固化剂,继续搅拌1-2 min制得预浸料一;用调配好的上述预浸料一作为浸胶液,用浸胶机对纤维毡进行浸胶,即得到预浸料二;
(2)酚醛树脂预固化
将浸胶后的纤维毡预浸料二放入烘箱中,在40 ℃-80 ℃温度环境下进行酚醛树脂的预固化,同时除去部分挥发组分及多余溶剂,得到预浸料三;
(3)热压成型
将步骤(2)所得预浸料三放入模压机上,在0.2 MPa-1.5 MPa压力范围内,80 ℃-160 ℃温度范围内保持5-30 min,即可完成整个发泡流程,此过程需要进行补压,即得纤维增强酚醛泡沫复合材料。
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