CN106316215A - 一种a1级不燃复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种a1级不燃复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种A1级不燃复合材料，包括以下重量份的组分，玻璃纤维毡50‑70重量份、酚醛树脂49.6‑29.4重量份和偶联剂0.4‑0.6重量份。制备时，包括以下步骤：1)配制酚醛树脂混合溶液；2)浸泡：将玻璃纤维毡浸入酚醛树脂混合溶液中，浸泡，浸泡完成后挤压玻璃纤维毡，得到呈湿性状态的复合材料；3)干燥：将步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料进行干燥处理，即得到呈干性状态的复合材料；4)固化：将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料用重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔；之后升温，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。本发明制得的A1级不燃复合材料，具有不燃、抗压强度好、憎水性能好等优点。

Description

一种A1级不燃复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于防火技术领域，尤其涉及一种A1级不燃复合材料及其制备方法。
背景技术
复合板是一种广泛应用于人们生产和生活领域的板材。以建筑业为例，我国外墙保温和屋面保温系统中大多采用有机类的保温板材，这类板材存在易燃、可燃、易产生令人窒息的有害有毒气体、强度不够、遇水导热系数增加等缺点。不能满足人们的生产和生活要求。
发明内容
鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种A1级不燃复合材料及其制备方法，具有不燃、抗压强度好、憎水性能好等优点。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种A1级不燃复合材料，包括以下重量份的组分，玻璃纤维毡50-70重量份、酚醛树脂49.6-29.4重量份和偶联剂0.4-0.6重量份。
本发明的有益效果是：本发明所述的复合材料巧妙地解决了现有建筑保温材料易燃、可燃的明显缺陷，规避了现有建筑保温材料燃烧带来的环境污染，本发明所述的A1级不燃复合材料是一种A1级不燃的复合材料；与此同时，相较于传统保温建筑材料，此工艺有效提高了保温材料的强度(抗压强度100kp-150kp)，并且避免了岩棉等无机材料于施工时容易产生的对人体有害的粉尘所带来的人体伤害及空气污染；与现有传统保温材料传热系数小于等于0.2的标准相比，此种保温材料的导热系数达到了0.032，保温能力极强，同时，此种复合保温板有很好的憎水性能，解决了传统保温材料遇水导热系数增加的缺陷。
本发明还提供一种上述的A1级不燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)配制酚醛树脂混合溶液：
将酚醛树脂粉、无水乙醇、偶联剂混合，得到酚醛树脂混合溶液；
2)浸泡：
将玻璃纤维毡浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，浸泡，浸泡完成后挤压玻璃纤维毡，得到呈湿性状态的复合材料，所述呈湿性状态的复合材料中，玻璃纤维毡、酚醛树脂粉和偶联剂的重量比为(50-70)：(49.6-29.4)：(0.4-0.6)；
3)干燥：
将步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料进行干燥处理，即得到呈干性状态的复合材料；
4)固化：
将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料用重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔；之后升温，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。
采取上述技术方案的有益效果为：
在配制酚醛树脂混合溶液时，采用无水乙醇与酚醛树脂粉混匀，目的是溶于无水乙醇后，以便于酚醛树脂能够均匀的进入保温材料。在无水乙醇与酚醛树脂粉的混合溶液中添加偶联剂，进一步提高憎水性及抗压强度性能。采用上述方法制备的酚醛树脂混合溶液具有良好的耐高温、耐火性能。
通过酚醛树脂混合溶液浸泡、干燥以及固化等步骤，进一步提高了复合材料的各项性能。在固化使，通过透气孔的设置有利于液体蒸汽的蒸发。
本发明所述的制备方法制备的复合材料巧妙地解决了现有建筑保温材料易燃、可燃的明显缺陷，规避了现有建筑保温材料燃烧带来的环境污染，本发明所述的A1级不燃复合材料是一种A1级不燃的复合材料；与此同时，相较于传统保温建筑材料，此工艺有效提高了保温材料的强度(抗压强度100kp-150kp)，并且避免了岩棉等无机材料于施工时容易产生的对人体有害的粉尘所带来的人体伤害及空气污染；与现有传统保温材料传热系数小于等于0.2的标准相比，此种保温材料的导热系数达到了0.032，保温能力极强，同时，此种复合保温材料有很好的憎水性能，解决了传统保温材料遇水导热系数增加的缺陷。
进一步，步骤1)的具体操作为：以酚醛树脂粉为先驱体，将无水乙醇与酚醛树脂粉均匀混合，静置，搅拌，再加入偶联剂，搅拌，静置，即得到酚醛树脂混合溶液。
进一步，步骤1)中，无水乙醇与酚醛树脂粉混匀后静置的的时间为20-40分钟；加入偶联剂后静置的时间为50-70分钟；步骤2)中，浸泡20-40分钟。
采用上述方案的有益效果是：采用合适的操作步骤以及操作条件有利于进一步提高复合材料的性能。采用合适的静置时间，有利于充分溶解混合；如果时间过短导致溶解不充分问题。
进一步，无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比(6-8)：(2-4)的比例进行均匀混合。
进一步，所述无水乙醇的纯度大于等于99.7％。
采用上述方案的有益效果是：在配制酚醛树脂混合溶液时，采用无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比(6-8)：(2-4)的比例混匀，混合比例合适，有利于提高混合溶液稳定性的性能；如果比例过高，导致酚醛树脂粉很难完全溶解问题；如果比例过低，导致复合材料热工参数下降等问题。
采用无水乙醇有利于酚醛树脂粉的溶解，如果浓度偏低导致酚醛树脂粉难溶解等问题。
进一步，步骤2)的具体操作为：将玻璃纤维毡浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，使玻璃纤维毡在浸入过程中充分与酚醛树脂混合溶液接触，待全部浸入溶液后，静置，此时玻璃纤维毡浸泡充分，将其取出，挤压玻璃纤维毡，去除多余表面液体，即得到呈湿性状态的复合材料。
进一步，步骤3)中，干燥的方法为：将上述步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料放到烘箱中进行恒温烘烤，将材料放入铁丝网上，平均摆放，以便材料上下能顺利蒸发液体，保证受热均匀充分，烘箱温度设定为75-90℃，烘烤时间为10-15小时，以便将内部乙醇全部挥发；干燥完毕后，在室温中对玻璃纤维毡进行冷却，冷却完毕,即得到呈干性状态的复合材料。
采用上述方案的有益效果是：合适的烘烤条件有利于将乙醇全部挥发；如果时间过长温度过高，容易导致酚醛树脂变性等问题；如果时间过短温度过低，容易导致乙醇蒸发不充分，残留的乙醇会影响复合材料性能等问题。
进一步，步骤4)中，呈干性状态的复合材料上下两侧用80kg-120kg的重力进行挤压。
采用上述方案的有益效果是：保证成型的复合材料有足够的强度。
进一步，步骤4)中，升温速率100℃/h，初始温度25℃，升温直至所在空间的平均温度为180-220℃，保持此温度持续时间为6-8小时。
进一步，步骤4)中，透气孔的孔径为1cm，通气孔的孔间距5cm。
采用上述方案的有益效果是：透气孔的相关参数的设置，有利于进一步提高蒸汽蒸发的效果。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种A1级不燃复合材料，包括以下重量份的组分，玻璃纤维毡50-70重量份、酚醛树脂49.6-29.4重量份和偶联剂0.4-0.6重量份。
制备方法包括以下步骤：
1)配制酚醛树脂混合溶液：
以酚醛树脂粉为先驱体，将无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比(6-8)：(2-4)的比例进行均匀混合，所述无水乙醇的纯度大于等于99.7％，静置20-40分钟，待其充分溶解后进行二次搅拌，使之混合均匀充分，再加入偶联剂，再充分搅拌，搅拌，静置50-70分钟，即得到酚醛树脂混合溶液；
2)浸泡：
将玻璃纤维毡慢慢浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，使玻璃纤维毡在浸入过程中充分与酚醛树脂混合溶液接触，待全部浸入溶液后，静置20-40分钟，此时玻璃纤维毡浸泡充分，将其缓慢取出，并用挤压设备挤压玻璃纤维毡，去除多余表面液体，将玻璃纤维毡挤压平整后，即得到呈湿性状态的复合材料；所述呈湿性状态的复合材料中，玻璃纤维毡、酚醛树脂粉和偶联剂的重量比为(50-70)：(49.6-29.4)：(0.4-0.6)；
3)干燥：
将上述步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料平放到烘箱中进行恒温烘烤，注意其位置，将呈湿性状态的复合材料放入烘箱的铁丝网上，平均摆放，当多个复合保温材料上下设置时，上下设置的复合保温材料之间的距离大于2公分，以便呈湿性状态的复合材料上下能顺利蒸发液体，保证受热均匀充分，烘箱温度设定为75-90℃，烘烤时间为10-15小时，以便将内部乙醇全部挥发；干燥完毕后，将复合保温材料从烘箱取出，在室温中对玻璃纤维毡进行冷却，冷却完毕,即得到呈干性状态的复合材料；
4)固化：
将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料平放于烘箱中，复合材料上下两侧用80kg-120kg的重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔，透气孔的孔径为1cm，通气孔的孔间距5cm；待以上步骤准备完毕之后开始缓慢升温，升温速率100℃/h，初始温度25℃，升温直至所在空间的平均温度为180-220℃，保持此温度持续时间为6-8小时，待以上步骤完毕之后，关闭设备，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。
制得的A1级不燃复合材料也可以进一步加工处理，例如切割成不同尺寸等等。
各实施例中偶联剂的型号为有机无色树脂偶联剂KH550，可以市购获得。
各实施例中采用的酚醛树脂粉的型号为PF4012，是一种黄色粉末，是一种良好的耐火、耐高温材料。
无水乙醇本身的纯度大于等于99.7％，纯度是按体积算，在液体中，无水乙醇占99.7％以上，剩余是不可避免的水等杂质。
复合保温材料性能特点：此种复合保温材料巧妙地解决了现有建筑保温材料易燃、可燃的明显缺陷，规避了现有建筑保温材料燃烧带来的环境污染；与此同时，相较于传统保温建筑材料，此工艺有效提高了保温材料的强度(抗压强度100kp-150kp)，并且避免了岩棉等无机材料于施工时容易产生的对人体有害的粉尘所带来的人体伤害及空气污染；与现有传统保温材料传热系数小于等于0.2的标准相比，此种保温材料的导热系数达到了0.032，保温能力极强，同时，此种复合保温材料有很好的憎水性能，解决了传统保温材料遇水导热系数增加的缺陷。
实施例1
一种A1级不燃复合材料，包括以下重量的组分，玻璃纤维毡50千克、酚醛树脂49.6千克和偶联剂0.4千克。
制备方法包括以下步骤：
1)配制酚醛树脂混合溶液：
以酚醛树脂粉为先驱体，将无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比8：2的比例进行均匀混合，所述无水乙醇的纯度大于等于99.7％，静置20分钟，待其充分溶解后进行二次搅拌，使之混合均匀充分，再加入偶联剂，再充分搅拌，搅拌，静置50分钟，即得到酚醛树脂混合溶液；
2)浸泡：
将玻璃纤维毡慢慢浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，使玻璃纤维毡在浸入过程中充分与酚醛树脂混合溶液接触，待全部浸入溶液后，静置20分钟，此时玻璃纤维毡浸泡充分，将其缓慢取出，并用挤压设备挤压玻璃纤维毡，去除多余表面液体，将玻璃纤维毡挤压平整后，即得到呈湿性状态的复合材料；所述呈湿性状态的复合材料中，玻璃纤维毡、酚醛树脂粉和偶联剂的重量比为50：49.6：0.4；
3)干燥：
将上述步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料平放到烘箱中进行恒温烘烤，注意其位置，将呈湿性状态的复合材料放入烘箱的铁丝网上，平均摆放，当多个复合保温材料上下设置时，上下设置的复合保温材料之间的距离大于2公分，以便呈湿性状态的复合材料上下能顺利蒸发液体，保证受热均匀充分，烘箱温度设定为75℃，烘烤时间为10小时，以便将内部乙醇全部挥发；干燥完毕后，将复合保温材料从烘箱取出，在室温中对玻璃纤维毡进行冷却，冷却完毕,即得到呈干性状态的复合材料；
4)固化：
将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料平放于烘箱中，复合材料上下两侧用80kg的重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔，透气孔的孔径为1cm，通气孔的孔间距5cm；待以上步骤准备完毕之后开始缓慢升温，升温速率100℃/h，初始温度25℃，升温直至所在空间的平均温度为180℃，保持此温度持续时间为6小时，待以上步骤完毕之后，关闭设备，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。
实施例2
一种A1级不燃复合材料，包括以下重量的组分，玻璃纤维毡70千克、酚醛树脂29.4千克和偶联剂0.6千克。
制备方法包括以下步骤：
1)配制酚醛树脂混合溶液：
以酚醛树脂粉为先驱体，将无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比6：4的比例进行均匀混合，所述无水乙醇的纯度大于等于99.7％，静置30分钟，待其充分溶解后进行二次搅拌，使之混合均匀充分，再加入偶联剂，再充分搅拌，搅拌，静置60分钟，即得到酚醛树脂混合溶液；
2)浸泡：
将玻璃纤维毡慢慢浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，使玻璃纤维毡在浸入过程中充分与酚醛树脂混合溶液接触，待全部浸入溶液后，静置30分钟，此时玻璃纤维毡浸泡充分，将其缓慢取出，并用挤压设备挤压玻璃纤维毡，去除多余表面液体，将玻璃纤维毡挤压平整后，即得到呈湿性状态的复合材料；所述呈湿性状态的复合材料中，玻璃纤维毡、酚醛树脂粉和偶联剂的重量比为70：29.4：0.6；
3)干燥：
将上述步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料平放到烘箱中进行恒温烘烤，注意其位置，将呈湿性状态的复合材料放入烘箱的铁丝网上，平均摆放，当多个复合保温材料上下设置时，上下设置的复合保温材料之间的距离大于2公分，以便呈湿性状态的复合材料上下能顺利蒸发液体，保证受热均匀充分，烘箱温度设定为80℃，烘烤时间为12小时，以便将内部乙醇全部挥发；干燥完毕后，将复合保温材料从烘箱取出，在室温中对玻璃纤维毡进行冷却，冷却完毕,即得到呈干性状态的复合材料；
4)固化：
将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料平放于烘箱中，复合材料上下两侧用100kg的重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔，透气孔的孔径为1cm，通气孔的孔间距5cm；待以上步骤准备完毕之后开始缓慢升温，升温速率100℃/h，初始温度25℃，升温直至所在空间的平均温度为200℃，保持此温度持续时间为7小时，待以上步骤完毕之后，关闭设备，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。
实施例3
一种A1级不燃复合材料，包括以下重量的组分，玻璃纤维毡52千克、酚醛树脂47.5千克和偶联剂0.5千克。
制备方法包括以下步骤：
1)配制酚醛树脂混合溶液：
以酚醛树脂粉为先驱体，将无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比7：3的比例进行均匀混合，所述无水乙醇的纯度大于等于99.7％，静置40分钟，待其充分溶解后进行二次搅拌，使之混合均匀充分，再加入偶联剂，再充分搅拌，搅拌，静置70分钟，即得到酚醛树脂混合溶液；
2)浸泡：
将玻璃纤维毡慢慢浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，使玻璃纤维毡在浸入过程中充分与酚醛树脂混合溶液接触，待全部浸入溶液后，静置40分钟，此时玻璃纤维毡浸泡充分，将其缓慢取出，并用挤压设备挤压玻璃纤维毡，去除多余表面液体，将玻璃纤维毡挤压平整后，即得到呈湿性状态的复合材料；所述呈湿性状态的复合材料中，玻璃纤维毡、酚醛树脂粉和偶联剂的重量比为52：47.5：0.5；
3)干燥：
将上述步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料平放到烘箱中进行恒温烘烤，注意其位置，将呈湿性状态的复合材料放入烘箱的铁丝网上，平均摆放，当多个复合保温材料上下设置时，上下设置的复合保温材料之间的距离大于2公分，以便呈湿性状态的复合材料上下能顺利蒸发液体，保证受热均匀充分，烘箱温度设定为90℃，烘烤时间为15小时，以便将内部乙醇全部挥发；干燥完毕后，将复合保温材料从烘箱取出，在室温中对玻璃纤维毡进行冷却，冷却完毕,即得到呈干性状态的复合材料；
4)固化：
将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料平放于烘箱中，复合材料上下两侧用120kg的重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔，透气孔的孔径为1cm，通气孔的孔间距5cm；待以上步骤准备完毕之后开始缓慢升温，升温速率100℃/h，初始温度25℃，升温直至所在空间的平均温度为220℃，保持此温度持续时间为8小时，待以上步骤完毕之后，关闭设备，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。
对比例1
未经酚醛树脂混合溶液处理的复合材料。
对比例2
制备时，将酚醛树脂粉与其他原料(例如：改性剂、表面活性剂和发泡剂)一起混合，搅拌，加入固化剂，搅拌后倒入模具，制成复合材料，其中酚醛树脂粉与复合材料的质量百分比为2％。
效果检测
实施例1-4以及对比例1和对比例2制得的复合的检测数据见表1。
表1检测数据
燃烧性能等级的评定参照GB8624-2012《建筑材料寄制品燃烧性能分级》。不燃性试验的标准要求为：△T≤30℃，△m≤50％,tf＝0s(无持续燃烧)，5.1.1。本发明的检测结果为△T＝20℃，△m＝12％，tf＝0s。燃烧热值试验的标准要求为PCS≤2.0MJ/kg,5.1.1。本发明的检测结果1.8MJ/kg。本发明的燃烧性能达到GB8624A(A1)级。
根据表1的数据可以看出，本发明所述的A1级不燃复合材料具有不燃、抗压强度好、憎水性能好等优点。
重复实施例1至实施例3中的方法多次，仍能得到同样的结论。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种A1级不燃复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分，玻璃纤维毡50-70重量份、酚醛树脂49.6-29.4重量份和偶联剂0.4-0.6重量份。
2.一种如权利要求1所述的A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配制酚醛树脂混合溶液：
将酚醛树脂粉、无水乙醇、偶联剂混合，得到酚醛树脂混合溶液；
2)浸泡：
将玻璃纤维毡浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，浸泡，浸泡完成后挤压玻璃纤维毡，得到呈湿性状态的复合材料，所述呈湿性状态的复合材料中，玻璃纤维毡、酚醛树脂粉和偶联剂的重量比为(50-70)：(49.6-29.4)：(0.4-0.6)；
3)干燥：
将步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料进行干燥处理，即得到呈干性状态的复合材料；
4)固化：
将步骤3)得到的呈干性状态的复合材料用重力进行挤压，同时保证挤压面两侧有透气孔；之后升温，冷却，切割成型，得到A1级不燃复合材料。
3.根据权利要求2所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)的具体操作为：以酚醛树脂粉为先驱体，将无水乙醇与酚醛树脂粉均匀混合，静置，搅拌，再加入偶联剂，搅拌，静置，即得到酚醛树脂混合溶液。
4.根据权利要求3所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，无水乙醇与酚醛树脂粉混匀后静置的的时间为20-40分钟；加入偶联剂后静置的时间为50-70分钟；步骤2)中，浸泡20-40分钟。
5.根据权利要求2所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，无水乙醇与酚醛树脂粉按质量比(6-8)：(2-4)的比例进行均匀混合，所述无水乙醇的纯度大于等于99.7％。
6.根据权利要求2-5任一项所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2)的具体操作为：将玻璃纤维毡浸入上述步骤1)所述的酚醛树脂混合溶液中，使玻璃纤维毡在浸入过程中充分与酚醛树脂混合溶液接触，待全部浸入溶液后，静置，此时玻璃纤维毡浸泡充分，将其取出，挤压玻璃纤维毡，去除多余表面液体，即得到呈湿性状态的复合材料。
7.根据权利要求2-5任一项所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中，干燥的方法为：将上述步骤2)得到的呈湿性状态的复合材料放到烘箱中进行恒温烘烤，将材料放入铁丝网上，平均摆放，以便呈湿性状态的复合材料上下能顺利蒸发液体，保证受热均匀充分，烘箱温度设定为75-90℃，烘烤时间为10-15小时，以便将内部乙醇全部挥发；干燥完毕后，在室温中对玻璃纤维毡进行冷却，冷却完毕,即得到呈干性状态的复合材料。
8.根据权利要求2-5任一项所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，呈干性状态的复合材料上下两侧用80kg-120kg的重力进行挤压。
9.根据权利要求2-5任一项所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，升温速率100℃/h，初始温度25℃，升温直至所在空间的平均温度为180-220℃，保持此温度持续时间为6-8小时。
10.根据权利要求2-5任一项所述一种A1级不燃复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中，透气孔的孔径为1cm，通气孔的孔间距5cm。
CN201610653695.2A 2016-08-10 2016-08-10 一种a1级不燃复合材料及其制备方法 Pending CN106316215A (zh)

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