CN109097871A - 一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法 - Google Patents

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    • D01F1/07—Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making fire- or flame-proof filaments

Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法。所述的阻燃布包括以下原材料组成：以质量份数计的30‑40份的耐高温塑化剂、50‑60份的改性玻璃纤维、10‑20份的聚氨酯、10‑15份的聚四氟乙烯、40‑50份的联合剂、2‑3份的分散剂、1‑2份的染色色母、6‑20份的增韧剂；本发明提出一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，通过调节改性玻璃纤维、耐高温塑化剂、聚氨酯、聚四氟乙烯的比例，优化加工条件下制造的丝线在其表面喷涂一层致密的纳米型三氧化铝使其达到阻燃耐火的特性。

Description

一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法。
背景技术
在专利号CN 107849760 A中，公开了本发明提供一种玻璃纤维织物，其纺织性良好，能够降低厚度且能够抑制在纵丝和横丝之间产生缝隙，并且在被用于制成预浸材料时能够抑制产生翘曲和微孔。玻璃纤维织物由纵丝和横丝构成，所述玻璃纤维织物具备：7～14μm范围的厚度、每1m2是7～14g范围的质量、20～220cm3/cm2/秒范围的透气度，纵丝和横丝由多根具3.5～4.4μm范围的实质相同的平均直径的玻璃丝集束而成，并且纵丝和横丝具备每1m是5.0×10-7～1.7×10-6kg范围的质量，横丝的质量(Wy)与该纵丝的质量(Wt)的比(Wy/Wt)为1.26～1.42的范围，横丝的质量(Wy)和横丝的纺织密度(Dy)的乘积与纵丝的质量(Wt)和纵丝的纺织密度(Dt)的乘积的比(Wy×Dy)/(Wt×Dt)为1.06～1.60的范围。
在专利号CN 107757025 A中公开了一种优质玻璃纤维布，包括最上层的树脂糊层、中间层的玻璃纤维层、与其相连的粘结剂层以及最下层的二氧化硅悬浮液层组合而成，所述的树脂糊层占玻璃纤维布总体分量的25-40％，所述的玻璃纤维层占玻璃纤维布总体分量的45％-50％，所述的粘结剂层占玻璃纤维布总体分量的12％-22％，所述的二氧化硅悬浮液层占玻璃纤维布总体分量的12％-22％。本发明通过与主要成分为不饱和聚酯树脂的树脂糊的组合，实现了其更高的绝缘性、耐热性、抗腐蚀性以及超高的机械强度、耐冲击性、阻燃性。
将玻璃纤维用于纺织领域发展日益增长，但是鲜有报道该材料具有一定的阻燃性质。
发明内容
为了达到背景技术中的目的，本发明提出一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，通过调节改性玻璃纤维、耐高温塑化剂、聚氨酯、聚四氟乙烯的比例，优化加工条件下制造的丝线在其表面喷涂一层致密的纳米型三氧化铝使其达到阻燃耐火的特性。
本发明通过如下的技术方案实现的
一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的阻燃布包括以下原材料组成：以质量份数计的30-40份的耐高温塑化剂、50-60份的改性玻璃纤维、10-20份的聚氨酯、10-15份的聚四氟乙烯、40-50份的联合剂、2-3份的分散剂、1-2份的染色色母、6-20份的增韧剂。
进一步，所述的阻燃布制备方法为：将30-40份的耐高温塑化剂、50-60份的改性玻璃纤维、10-20份的聚氨酯、10-15份的聚四氟乙烯、40-50份的联合剂、2-3份的分散剂、1-2份的染色色母、6-20份的增韧剂加入混料机中进行混合均匀，将物料加入造粒挤出机中进行造粒挤出，其中造粒挤出温度控制在180-250℃，粒子大小控制在1-2mm,造粒完全后将得到的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融抽丝技术，在抽丝的过程中将丝线用直径大小在1-100纳米的三氧化铝进行表面喷涂，在丝线表面形成一层致密的氧化膜，然后将喷涂好的丝线进行收卷，该丝线就是一种阻燃型的丝线，然后利用该丝线进行纺纱和编制就可以得到各种尺寸的布料，该中布料就是一种阻燃型耐火布。
进一步，所述的耐高温塑化剂为，在反应釜中加入30-40份的聚丙烯氰、10-15份的聚酰亚胺、6-10份的聚芳醚、1-2份的分散剂在50-70℃条件下进行反应2-3小时后取出得到的产物。
进一步，所述的改性玻璃纤维为，在反应釜中加入30-50份的玻璃纤维、50-60份的环己烷、5-8份的聚三元醇类物质、2-5份的对苯二异氰酸酯、1-2份的有机磷催化剂在40-60℃条件下进行反应2-3小时，其中搅拌器速度控制在400-500rpm，得到的产物。
进一步，所述的联合剂为，将10-20份的环氧树脂、20-30份的聚乙烯、5-10份的尼龙、1-2份的分散剂加入单螺杆造粒机中进行造粒挤出，挤出后得到的粒子就是联合剂。
进一步，所述的分散剂为，将10-20份的硬脂酸钙、8-10份的十二烷基磺酸钾、4-8份的PE蜡在60-80℃条件下进行混合均匀后，冷却至室温，将其进行粉碎后得到的物质。
进一步，所述的染色色母为，将4-5份的无机颜料、10-20份的联合剂、1-2份的分散剂加入混料机中进行混合均匀后得到的混合物，再加入造粒挤出机中进行造粒挤出后得到的粒子。
进一步，所述的增韧剂为，将20-30份的甲基丙烯酸乙酯、5-10份的高胶粉、4-8份的苯乙烯、1-2份的丁橡胶加入混料机中进行混合均匀后得到的物质。有益效益
1、本发明制备的阻燃型耐火布，是通过利用在抽丝过程中，将得到的丝线在其表面喷涂一层致密的纳米型三氧化铝，而三氧化铝具有较高的耐高温和阻燃性能，能够很好的达到阻燃耐火的特性；
2、本发明制备的阻燃型耐火布，在制备过程中加入改性玻璃纤维，其能够很好的起到了骨架的效果，保证丝线在受到较高温度时，联合剂发生软化时，其起到支撑的效果，使丝线不会发生形变而影响布料结构；
3、本发明制备的阻燃型耐火布，在制备过程中加入耐高温塑化剂、聚氨酯、聚四氟乙烯，是为了有效的提高材料的耐高温性能，保证材料在较高温度时不会发生变形，从而很好的达到耐高温效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合实验数据，对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
实施例1
一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法包括以下步骤：
(1)在反应釜中加入35份的聚丙烯氰、12份的聚酰亚胺、8份的聚芳醚、1.5份的分散剂在60℃条件下进行反应2小时后取出得到的为耐高温塑化剂。
(2)在反应釜中加入40份的玻璃纤维、55份的环己烷、6份的聚三元醇类物质、3份的对苯二异氰酸酯、1.5份的有机磷催化剂在50℃条件下进行反应3小时，其中搅拌器速度控制在450rpm，得到的为改性玻璃纤维。
(3)将15份的环氧树脂、25份的聚乙烯、8份的尼龙、1.5份的分散剂加入单螺杆造粒机中进行造粒挤出，挤出后得到的粒子为联合剂。
(4)将15份的硬脂酸钙、9份的十二烷基磺酸钾、6份的PE蜡在70℃条件下进行混合均匀后，冷却至室温，将其进行粉碎后得到的为分散剂。
(5)将4.5份的无机颜料、15份的联合剂、1.5份的分散剂加入混料机中进行混合均匀后得到的混合物，再加入造粒挤出机中进行造粒挤出后得到的为染色色母。
(6)将25份的甲基丙烯酸乙酯、8份的高胶粉、6份的苯乙烯、1.5份的丁橡胶加入混料机中进行混合均匀后得到的为增韧剂。
(7)将35份的耐高温塑化剂、55份的改性玻璃纤维、15份的聚氨酯、12份的聚四氟乙烯、45份的联合剂、2.5份的分散剂、1.5份的染色色母、10份的增韧剂加入混料机中进行混合均匀，将物料加入造粒挤出机中进行造粒挤出，其中造粒挤出温度控制在200℃，粒子大小控制在2mm,造粒完全后将得到的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融抽丝技术，在抽丝的过程中将丝线用直径大小在50纳米的三氧化铝进行表面喷涂，在丝线表面形成一层致密的氧化膜，然后将喷涂好的丝线进行收卷，该丝线就是一种阻燃型的丝线，然后利用该丝线进行纺纱和编制就可以得到各种尺寸的布料，该中布料就是一种阻燃型耐火布。
实施例2
一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法包括以下步骤：
(1)在反应釜中加入32份的聚丙烯氰、14份的聚酰亚胺、7份的聚芳醚、1份的分散剂在55℃条件下进行反应2小时后取出得到的为耐高温塑化剂。
(2)在反应釜中加入35份的玻璃纤维、55份的环己烷、7份的聚三元醇类物质、2份的对苯二异氰酸酯、1份的有机磷催化剂在45℃条件下进行反应3小时，其中搅拌器速度控制在400rpm，得到的为改性玻璃纤维。
(3)将12份的环氧树脂、22份的聚乙烯、8份的尼龙、1份的分散剂加入单螺杆造粒机中进行造粒挤出，挤出后得到的粒子为联合剂。
(4)将16份的硬脂酸钙、8份的十二烷基磺酸钾、8份的PE蜡在65℃条件下进行混合均匀后，冷却至室温，将其进行粉碎后得到的为分散剂。
(5)将4.5份的无机颜料、12份的联合剂、1份的分散剂加入混料机中进行混合均匀后得到的混合物，再加入造粒挤出机中进行造粒挤出后得到的为染色色母。
(6)将28份的甲基丙烯酸乙酯、6份的高胶粉、5份的苯乙烯、2份的丁橡胶加入混料机中进行混合均匀后得到的为增韧剂。
(7)将36份的耐高温塑化剂、55份的改性玻璃纤维、18份的聚氨酯、10-15份的聚四氟乙烯、42份的联合剂、2份的分散剂、1份的染色色母、8份的增韧剂加入混料机中进行混合均匀，将物料加入造粒挤出机中进行造粒挤出，其中造粒挤出温度控制在200℃，粒子大小控制在2mm,造粒完全后将得到的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融抽丝技术，在抽丝的过程中将丝线用直径大小在20纳米的三氧化铝进行表面喷涂，在丝线表面形成一层致密的氧化膜，然后将喷涂好的丝线进行收卷，该丝线就是一种阻燃型的丝线，然后利用该丝线进行纺纱和编制就可以得到各种尺寸的布料，该中布料就是一种阻燃型耐火布。
实施例3
一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法包括以下步骤：
(1)在反应釜中加入38份的聚丙烯氰、13份的聚酰亚胺、8份的聚芳醚、1.5份的分散剂在50℃条件下进行反应3小时后取出得到的为耐高温塑化剂。
(2)在反应釜中加入45份的玻璃纤维、56份的环己烷、5份的聚三元醇类物质、4份的对苯二异氰酸酯、1份的有机磷催化剂在55℃条件下进行反应3小时，其中搅拌器速度控制在450rpm，得到的为改性玻璃纤维。
(3)将16份的环氧树脂、22份的聚乙烯、8份的尼龙、1份的分散剂加入单螺杆造粒机中进行造粒挤出，挤出后得到的粒子为联合剂。
(4)将16份的硬脂酸钙、8份的十二烷基磺酸钾、8份的PE蜡在60-80℃条件下进行混合均匀后，冷却至室温，将其进行粉碎后得到的为分散剂。
(5)将4份的无机颜料、18份的联合剂、1份的分散剂加入混料机中进行混合均匀后得到的混合物，再加入造粒挤出机中进行造粒挤出后得到的为染色色母。
(6)将28份的甲基丙烯酸乙酯、6份的高胶粉、7份的苯乙烯、1.5份的丁橡胶加入混料机中进行混合均匀后得到的为增韧剂。
(7)将32份的耐高温塑化剂、58份的改性玻璃纤维、15份的聚氨酯、14份的聚四氟乙烯、45份的联合剂、2.5份的分散剂、1.5份的染色色母、12份的增韧剂加入混料机中进行混合均匀，将物料加入造粒挤出机中进行造粒挤出，其中造粒挤出温度控制在200℃，粒子大小控制在2mm,造粒完全后将得到的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融抽丝技术，在抽丝的过程中将丝线用直径大小在60纳米的三氧化铝进行表面喷涂，在丝线表面形成一层致密的氧化膜，然后将喷涂好的丝线进行收卷，该丝线就是一种阻燃型的丝线，然后利用该丝线进行纺纱和编制就可以得到各种尺寸的布料，该中布料就是一种阻燃型耐火布。
实施例4
一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法包括以下步骤：
(1)在反应釜中加入32份的聚丙烯氰、14份的聚酰亚胺、10份的聚芳醚、1份的分散剂在50-70℃条件下进行反应3小时后取出得到的为耐高温塑化剂。
(2)在反应釜中加入45份的玻璃纤维、52份的环己烷、6份的聚三元醇类物质、4份的对苯二异氰酸酯、1.5份的有机磷催化剂在45℃条件下进行反应3小时，其中搅拌器速度控制在450rpm，得到的为改性玻璃纤维。
(3)将18份的环氧树脂、20份的聚乙烯、7份的尼龙、1.5份的分散剂加入单螺杆造粒机中进行造粒挤出，挤出后得到的粒子为联合剂。
(4)将16份的硬脂酸钙、10份的十二烷基磺酸钾、4份的PE蜡在60℃条件下进行混合均匀后，冷却至室温，将其进行粉碎后得到的为分散剂。
(5)将4份的无机颜料、10份的联合剂、1份的分散剂加入混料机中进行混合均匀后得到的混合物，再加入造粒挤出机中进行造粒挤出后得到的为染色色母。
(6)将25份的甲基丙烯酸乙酯、8份的高胶粉、8份的苯乙烯、2份的丁橡胶加入混料机中进行混合均匀后得到的为增韧剂。
(7)将30份的耐高温塑化剂、60份的改性玻璃纤维、12份的聚氨酯、12份的聚四氟乙烯、45份的联合剂、2份的分散剂、1.2份的染色色母、8份的增韧剂加入混料机中进行混合均匀，将物料加入造粒挤出机中进行造粒挤出，其中造粒挤出温度控制在200℃，粒子大小控制在2mm,造粒完全后将得到的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融抽丝技术，在抽丝的过程中将丝线用直径大小在50纳米的三氧化铝进行表面喷涂，在丝线表面形成一层致密的氧化膜，然后将喷涂好的丝线进行收卷，该丝线就是一种阻燃型的丝线，然后利用该丝线进行纺纱和编制就可以得到各种尺寸的布料，该中布料就是一种阻燃型耐火布。
实验分析：
1、力学性能测试
将实施例1-4制备的阻燃布和市场售卖的阻燃布，根据ASTM D5034-2009(2013)纺织品的拉伸和撕裂强度的标准试验方法，要求和规定测试其拉伸强度和撕裂强度进行测试，其测试结果如下表所示:
由上表可知，本发明制备的阻燃布其强度比市场购买的阻燃布耐强度高能力更强，其强裂强度更好，能够达到商品对力学性能的要求。
2、阻燃布防火性能检测
A.阻燃布变形的最高温度测试
将实施例1-4制备的阻燃布和市场购买的阻燃布，放入高温炉中，然后控制温度从100℃开始升温，温度每升高5℃后打开观察一下布料情况，当布料发生变色时记录变色的温度，此温度就是布料所能够承受的温度，其测试观察结果如下表所示:
由上表可知，本发明制备的阻燃布其耐高温能力比市场购买的阻燃布耐高温能力更强，其强度超过了30％以上。
B.在明火点燃情况下阻燃情况
将实施例1-4制备的阻燃布和对照组做的防火布，放置在明火点燃情况下，测试其阻燃情况，其测试观察结果如下表所示:
由上表可知，本发明制备的阻燃布其阻燃能力比市场购买的阻燃布阻燃能力更强，在明火点燃条件下不会发生燃烧。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的。

Claims (8)

1.一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的阻燃布包括以下原材料组成：以质量份数计的30-40份的耐高温塑化剂、50-60份的改性玻璃纤维、10-20份的聚氨酯、10-15份的聚四氟乙烯、40-50份的联合剂、2-3份的分散剂、1-2份的染色色母、6-20份的增韧剂。
2.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的阻燃布制备方法为：将30-40份的耐高温塑化剂、50-60份的改性玻璃纤维、10-20份的聚氨酯、10-15份的聚四氟乙烯、40-50份的联合剂、2-3份的分散剂、1-2份的染色色母、6-20份的增韧剂加入混料机中进行混合均匀，将物料加入造粒挤出机中进行造粒挤出，其中造粒挤出温度控制在180-250℃，粒子大小控制在1-2mm,造粒完全后将得到的粒子加入双螺杆挤出机中进行熔融抽丝技术，在抽丝的过程中将丝线用直径大小在1-100纳米的三氧化铝进行表面喷涂，在丝线表面形成一层致密的氧化膜，然后将喷涂好的丝线进行收卷，该丝线就是一种阻燃型的丝线，然后利用该丝线进行纺纱和编制就可以得到各种尺寸的布料，该中布料就是一种阻燃型耐火布。
3.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的耐高温塑化剂为，在反应釜中加入30-40份的聚丙烯氰、10-15份的聚酰亚胺、6-10份的聚芳醚、1-2份的分散剂在50-70℃条件下进行反应2-3小时后取出得到的产物。
4.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的改性玻璃纤维为，在反应釜中加入30-50份的玻璃纤维、50-60份的环己烷、5-8份的聚三元醇类物质、2-5份的对苯二异氰酸酯、1-2份的有机磷催化剂在40-60℃条件下进行反应2-3小时，其中搅拌器速度控制在400-500rpm，得到的产物。
5.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的联合剂为，将10-20份的环氧树脂、20-30份的聚乙烯、5-10份的尼龙、1-2份的分散剂加入单螺杆造粒机中进行造粒挤出，挤出后得到的粒子就是联合剂。
6.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的分散剂为，将10-20份的硬脂酸钙、8-10份的十二烷基磺酸钾、4-8份的PE蜡在60-80℃条件下进行混合均匀后，冷却至室温，将其进行粉碎后得到的物质。
7.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的染色色母为，将4-5份的无机颜料、10-20份的联合剂、1-2份的分散剂加入混料机中进行混合均匀后得到的混合物，再加入造粒挤出机中进行造粒挤出后得到的粒子。
8.根据权利要求1所述的一种利用玻璃纤维制备阻燃布的方法，其特征在于，所述的增韧剂为，将20-30份的甲基丙烯酸乙酯、5-10份的高胶粉、4-8份的苯乙烯、1-2份的丁橡胶加入混料机中进行混合均匀后得到的物质。
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