CN106183262A - 一种结构型复合材料板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结构型复合材料板及其制备方法，该复合材料板包括板芯和面板，板芯和面板粘接；板芯为浸胶后的涤纶纤维板材，面板为浸胶后的玻纤板材；该制备方法包括配制酚醛、三聚氰氨改性树脂浸渍液、将针织工艺织成的涤纶纤维制品浸入改性树脂浸渍液中进行浸胶、干燥、热压定型等步骤。通过本发明方法制备得到的一种新型结构的轻强复合材料具有轻质高强、隔音降噪等功效，可广泛应用于轨道交通和船舶的地板、房屋隔墙、隔断等。

Description

一种结构型复合材料板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种轻强复合材料，具体涉及一种结构型复合材料板及其制备方法。
背景技术
现有的普通板材内部是实芯、一层层平行的结构，质量较重；蜂窝板内部呈垂直结构，受力不均衡容易倒塌；该板内部结构如加辅助线可呈现多重三角形结构，增加了受力后的稳定性。由于它采用改性酚醛树脂为原材料，同时又增加了阻燃效果。结构型复合材料所具有的轻质高强、隔音降噪、阻燃保温等特点，使之广泛应用于轨道交通、船舶地板、房屋隔墙、隔断。
随着科技的进步，轨道交通、船舶等领域对轻强板的质量、强度以及阻燃要求越来越高，现有的各种板材已不能满足需求，因此，急需研发一种质量轻、高强度、防火性能好的新型复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构型复合材料板的制备方法，随着科技的进步，轨道交通、船舶等领域对轻强板的质量、强度以及阻燃要求越来越高，现有的各种板材已不能满足需求，因此，急需研发一种质量轻、高强度、防火性能好的新型复合材料，为解决上述问题，本发明提出一种结构型复合材料板的制备方法，该方法步骤如下：
该制备方法包括如下步骤：
步骤S1，由填料、磷酸酯阻燃剂、润湿剂、改性酚醛树脂、水混合搅拌，恒温后制备得到改性酚醛树脂浸渍液；
步骤S2，将涤纶纤维制品浸入所述步骤S1中的改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶；
步骤S3，将所述步骤S2中浸胶后的涤纶纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在涤纶纤维制品表面分散均匀；
步骤S4，将所述步骤S3中匀胶后的涤纶纤维制品放入干燥箱中进行干燥；
步骤S5，将所述步骤S4干燥好的涤纶纤维制品放在模具中热压定型，得到结构型复合材料的板芯；
步骤S6，将玻纤布按照步骤S2至S4的方法进行浸胶、挤压、干燥；
步骤S7，将所述步骤S6干燥后的玻纤布放入平板热压机中热压定型，得到结构型复合材料的面板；
步骤S8，将所述步骤S5中得到的结构型复合材料的板芯与所述步骤S7中得到的结构型复合材料的面板用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入平板热压机中热压粘接，得到结构型复合材料板。
进一步，所述步骤S6和S7中的热压定型，其温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2。
有益效果：在这样压力和温度下，所做的复合材料才能够成形，并且能够的很好柔软性和塑性。
进一步，所述步骤S1中的改性酚醛树脂，其制备方法步骤如下：
步骤S11，将苯酚、甲醛、水混合搅拌、冷却，冷却后加入烧碱，加热升温，接着保温；
步骤S12，所述步骤S11保温结束后，加入三聚氰胺，再保温；
步骤S13，取所述步骤S12保温后的样品检测溶水性，当溶水性符合条件后，加入尿素；
步骤S14，将步骤S13加入尿素后进行真空脱水，停止脱水并冷却即得。
有益效果：经过尿素和三聚氰胺改性的改性酚醛树脂，三聚氰胺改性可提高树脂的阻燃性能，较低的摩尔比可获得较高的强度，树脂在耐热阻燃性能方面比普通酚醛树脂优异。
进一步，所述步骤S1中的改性酚醛树脂，按重量百分比计，包括苯酚25－35％、甲醛40－60％、三聚氰胺10－20％、烧碱0.5－1.0％、尿素3－10％和水8－25％。
进一步，所述甲醛的质量浓度为42－43％；烧碱的质量浓度为50－52％的NaOH。
进一步，所述步骤S13中的溶水性条件为：当溶水性在20℃条件下达到110％－190％，冷却至40－55℃，调PH值到7.0－8.5。
进一步，所述步骤S14停止真空脱水条件为当粘度在20℃条件下达到1100－1500cps。
进一步，步骤S1中，所述填料为氢氧化铝或氢氧化镁，所述润湿剂为乙二醇或丙二醇，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂。
有益效果：改性酚醛树脂中添加润湿剂、填料等特殊助剂，制备得到的改性酚醛树脂浸渍液具有高阻燃性能，高强度，高耐热性等特点。
进一步，所述步骤S2中，所述改性酚醛树脂浸渍液的树脂固含量为40－55％。固含量是指乳液或涂料在规定条件下烘干后剩下的部分占总量的质量百分数。
进一步，所述步骤S2中，所述涤纶纤维采用的是针织工艺织成的织物。
进一步，所述步骤S5中所述的板芯，板芯的横截面是由无数四方形组成。
进一步，该复合材料板包括板芯和面板，所述板芯和所述面板粘接；所述板芯为浸胶后的涤纶纤维板材，所述面板为浸胶后的玻纤板材。
进一步，所述板芯和所述面板通过酚醛树脂粘合剂粘接。
有益效果：通过本发明方法制备得到的结构型复合材料质量轻、强度高，隔音降噪，阻燃性可达到TB/T3138－2006标准氧指数38为A级；甲醛释放量≤1.0；隔音指数＜22dB；通过用改性酚醛树脂浸渍液浸渍经针织工艺织成的涤纶纤维制品，然后经过干燥，专用模具热压定型，大大提高了该材料的强度，可广泛用于轨道交通、船舶的地板。
附图说明
图1为本发明的制备方法的流程图。
图2为本发明的复合材料板图；
1、面板，2、板芯。
具体实施方式
如图1、图2中所示，为了制备得到结构型复合材料，其具体的步骤操作方法如下：
步骤S1，由填料、磷酸酯阻燃剂、润湿剂、改性酚醛树脂、水混合搅拌，恒温后制备得到改性酚醛树脂浸渍液；
步骤S2，将涤纶纤维制品浸入所述步骤S1中的改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶；
步骤S3，将所述步骤S2中浸胶后的涤纶纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在涤纶纤维制品表面分散均匀；
步骤S4，将所述步骤S3中匀胶后的涤纶纤维制品放入干燥箱中进行干燥；
步骤S5，将所述步骤S4干燥好的涤纶纤维制品放在模具中热压定型，得到结构型复合材料的板芯材料1；
步骤S6，将玻纤布按照步骤S2至S4的方法进行浸胶、挤压、干燥；
步骤S7，将所述步骤S6干燥后的玻纤布放入平板热压机中热压定型，得到结构型复合材料的面板材料2；
步骤S8，将所述步骤S5中得到的结构型复合材料的板芯材料与所述步骤S7中得到的结构型复合材料的面板材料用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入平板热压机中热压粘接，得到结构型复合材料。
下面是具体的实验数据操作步骤：
(1)按重量份，将10－20份填料、2－5份磷酸酯阻燃剂、0.1－1.0份润湿剂、5－30份水加入到80－120份的改性酚醛树脂中，高速搅拌10－20分钟，恒温25℃，得到改性酚醛树脂浸渍液；
(2)将涤纶纤维制品浸入改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶，树脂浸渍含胶量可根据浸渍液固含量，纤维制品重以及目标板密度来确定；
(3)将浸胶后的纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在纤维制品表面分散均匀；
(4)将匀胶后的纤维制品放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为60－80℃，干燥时间5－8分钟；
(5)将干燥好的纤维制品放在温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2的专用模具中热压固化定型，时间为3分钟，即得结构型复合材料的板芯材料2；
(6)用步骤(1)所述的浸渍液将玻纤布按步骤(2)-(4)进行浸胶、挤压、干燥后，放入温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2的平板热压机中热压定型，时间为3分钟，即得结构型复合材料的面板材料1；
(7)将步骤(5)所得的芯材与步骤(6)所得的面板用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入温度为140－160℃，压力为50MPa/m2的平板热压机中热压粘接，时间为3－5分钟，即得结构型复合材料；
步骤(1)中，所述改性酚醛树脂，按重量百分比计，包括苯酚25－35％、甲醛40－60％、三聚氰胺10－20％、烧碱0.5－1.0％、尿素3－10％和水8－25％。
上述甲醛的质量浓度为42－43％；烧碱的质量浓度为50－52％的NaOH。
本发明所述的改性酚醛树脂可通过下述制备方法制得，包括以下步骤：
S11、加入苯酚、甲醛、水，开启搅拌器和冷却系统，冷却到45－60℃加入烧碱，加热升温至65－80℃，保温反应4－5.5小时；
S12、保温结束后，加入三聚氰胺，并保温在70－85℃；
S13、取样检测溶水性，当溶水性在20℃条件下达到110％－190％，冷却至40－55℃，调PH值到7.0－8.5，加入尿素；
S14、真空脱水，当粘度在20℃条件下达到1100－1500cps，停止脱水并冷却即得。
相对于现有技术，本发明具有如下优点：
(1)通过本发明方法制备得到的结构型复合材料质量轻、强度高，隔音降噪，阻燃性可达到TB/T3138－2006标准氧指数38为A级；甲醛释放量≤1.0；隔音指数＜22dB；
(2)本发明通过用改性酚醛树脂浸渍液浸渍经针织工艺织成的涤纶纤维制品，然后经过干燥，专用模具热压定型，大大提高了该材料的强度，可广泛用于轨道交通、船舶的地板。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面通过实施例对本发明做进一步地说明，需要说明的是实施例并不构成对本发明保护范围的限制。
实施例1
一种结构型复合材料板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份，将15份氢氧化铝填料、5份磷酸酯阻燃剂、0.5份乙二醇润湿剂、20份水加入到100份的改性酚醛树脂中，高速搅拌10－20分钟，恒温25℃，得到改性酚醛树脂浸渍液；
(2)将经针织工艺织成的涤纶纤维制品浸入改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶，改性酚醛树脂浸渍液的固含量为45％；
(3)将浸胶后的涤纶纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在涤纶纤维制品表面分散均匀；
(4)将匀胶后的涤纶纤维制品放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间4－6分钟；
(5)将干燥好的涤纶纤维制品放在高温专用模具中热压定型，模具温度为140－160℃，时间为3min，压力为40MPa/m2，即得结构型复合材料的板芯材料2；
(6)用步骤(1)所述的浸渍液将玻纤布按步骤(2)－(4)进行浸胶、挤压、干燥后，放入温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2的平板热压机中热压定型，时间为3分钟，即得结构型复合材料的面板材料1；
(7)将步骤(5)所得的芯材与步骤(6)所得的面板用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入温度为140－160℃，压力为100MPa/m2的平板热压机中热压粘接，时间为3－5分钟，即得结构型复合材料，各性能如表1所示。
实施例2
一种结构型复合材料板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份，将10份氢氧化铝填料、3份磷酸酯阻燃剂、0.5份乙二醇润湿剂、30份水加入到120份的改性酚醛树脂中，高速搅拌10－20分钟，恒温25℃，得到改性酚醛树脂浸渍液；
(2)将经针织工艺织成的涤纶纤维制品浸入改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶，改性酚醛树脂浸渍液的固含量为40％；
(3)将浸胶后的涤纶纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在涤纶纤维制品表面分散均匀；
(4)将匀胶后的涤纶纤维制品放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为90℃，干燥时间3－5分钟；
(5)将干燥好的涤纶纤维制品放在高温专用模具中热压定型，模具温度为200℃，时间为2min，压力为50MPa/m2，即得结构型复合材料的板芯材料2；
(6)用步骤(1)所述的浸渍液将玻纤布按步骤(2)－(4)进行浸胶、挤压、干燥后，放入温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2的平板热压机中热压定型，时间为3分钟，即得结构型复合材料的面板材料1；
(7)将步骤(5)所得的芯材与步骤(6)所得的面板用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入温度为140－160℃，压力为100MPa/m2的平板热压机中热压粘接，时间为3－5分钟，即得结构型复合材料，各性能如表1所示。
实施例3
一种结构型复合材料板的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份，将20份氢氧化铝填料、6份磷酸酯阻燃剂、0.5份乙二醇润湿剂、15份水加入到90份的改性酚醛树脂中，高速搅拌10－20分钟，恒温25℃，得到改性酚醛树脂浸渍液；
(2)将经针织工艺织成的涤纶纤维制品浸入改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶，改性酚醛树脂浸渍液的固含量为50％；
(3)将浸胶后的涤纶纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在涤纶纤维制品表面分散均匀；
(4)将匀胶后的涤纶纤维制品放入干燥箱中进行干燥，干燥温度为70℃，干燥时间6－7分钟；
(5)将干燥好的涤纶纤维制品放在高温专用模具中热压定型，模具温度为160℃，时间为3min，压力为40MPa/m2，即得结构型复合材料的板芯材料2；
(6)用步骤(1)所述的浸渍液将玻纤布按步骤(2)－(4)进行浸胶、挤压、干燥后，放入温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2的平板热压机中热压定型，时间为3分钟，即得结构型复合材料的面板材料1；
(7)将步骤(5)所得的芯材与步骤(6)所得的面板用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入温度为140－160℃，压力为100MPa/m2的平板热压机中热压粘接，时间为3－5分钟，即得结构型复合材料，各性能如表1所示。
表1实施例1－3结构型复合材料的各项性能数据
由表1可见：本发明制备的结构型复合材料不仅具有优异的防火性能，且大大提高了材料的抗冲击和抗压强度，同时具有隔音降噪等特点，可广泛应用于轨道交通、船舶地板等领域。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
步骤S1，由填料、磷酸酯阻燃剂、润湿剂、改性酚醛树脂、水混合搅拌，恒温后制备得到改性酚醛树脂浸渍液；
步骤S2，将涤纶纤维制品浸入所述步骤S1中的改性酚醛树脂浸渍液中进行浸胶；
步骤S3，将所述步骤S2中浸胶后的涤纶纤维制品经过匀胶，挤掉多余的树脂，同时使树脂在涤纶纤维制品表面分散均匀；
步骤S4，将所述步骤S3中匀胶后的涤纶纤维制品放入干燥箱中进行干燥；
步骤S5，将所述步骤S4干燥好的涤纶纤维制品放在模具中热压定型，得到结构型复合材料的板芯；
步骤S6，将玻纤布按照步骤S2至S4的方法进行浸胶、挤压、干燥；
步骤S7，将所述步骤S6干燥后的玻纤布放入平板热压机中热压定型，得到结构型复合材料的面板；
步骤S8，将所述步骤S5中得到的结构型复合材料的板芯与所述步骤S7中得到的结构型复合材料的面板用酚醛树脂粘合剂涂抹表面，放入平板热压机中热压粘接，得到结构型复合材料板。
2.根据权利要求1所述的结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述步骤S5和S7中的热压定型，其温度为140－160℃，压力为30－50MPa/m2。
3.根据权利要求1所述的结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的改性酚醛树脂，其制备方法步骤如下：
步骤S11，将苯酚、甲醛、水混合搅拌、冷却，冷却后加入烧碱，加热升温，接着保温；
步骤S12，所述步骤S11保温结束后，加入三聚氰胺，再保温；
步骤S13，取所述步骤S12保温后的样品检测溶水性，当溶水性符合条件后，加入尿素；
步骤S14，将步骤S13加入尿素后进行真空脱水，停止脱水并冷却即可制得。
4.根据权利要求1或3所述的结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的改性酚醛树脂，按重量百分比计，包括苯酚25－35％、甲醛40－60％、三聚氰胺10－20％、烧碱0.5－1.0％、尿素3－10％和水8－25％，所述甲醛的质量浓度为40－43％；烧碱的质量浓度为50－52％。
5.根据权利要求3所述结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述步骤S13中的溶水性条件为：当溶水性在20℃条件下达到110％－190％，冷却至40－55℃，调PH值到7.0以上。
6.根据权利要求3所述结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述步骤S14停止真空脱水条件为当粘度在20℃条件下达到1100－1500cps。
7.根据权利要求1所述结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述填料为氢氧化铝或氢氧化镁，所述润湿剂为乙二醇或丙二醇，所述阻燃剂为磷酸酯阻燃剂，所述改性酚醛树脂浸渍液的树脂固含量为40－55％，所述涤纶纤维制品采用的是针织工艺织成的织物。
8.根据权利要求1所述结构型复合材料板的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中所述的板芯，板芯的横截面是由两个以上四方形组成。
9.一种结构型复合材料板，其特征在于，该复合材料板包括板芯和面板，所述板芯和所述面板粘接；所述板芯为浸胶后的涤纶纤维板材，所述面板为浸胶后的玻纤板材。
10.根据权利要求9所述的结构型复合材料板，其特征在于，所述板芯和所述面板通过酚醛树脂粘合剂粘接。
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