CN113059815A - 一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合新材料制备技术领域，尤其涉及一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、阻燃纤维预处理，将阻燃纤维经过梳理机梳理成网，采用针刺加固的方式，得到预处理纤维毡状的阻燃纤维毡；步骤二、芳纶蜂窝和阻燃纤维毡的复合，将步骤一中阻燃纤维毡铺网于内部涂有胶粘合剂的芳纶蜂窝上方，结合针刺复合的方式，将阻燃纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，从而制得阻燃隔热吸音复合新材料。本发明选用阻燃性能强的纤维，结合针刺复合的方式，将非织造材料与芳纶蜂窝结合，并充分发挥芳纶蜂窝的骨架作用，使得到的芳纶蜂窝和非织造复合材料层间粘结力强、整体性好，隔热、机械性能都有了大幅度的提升。

Description

一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法
技术领域
本发明涉及复合新材料制备技术领域，尤其涉及一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法。
背景技术
随着高层建筑、交通、航空航天等行业的快速发展和人们生活水平的提高，使得具有轻质、隔热、吸音、减震等优越性能的建筑新材料受到了更多的关注和应用。这也使得对用于这些方面的建筑新材料的性能要求越来越高，尤其是对建筑内饰板材的力学性能、热稳定性、耐化学性、耐燃烧性、发烟量、气体毒性等性能的要求越来越严格。芳纶纸蜂窝以其比强度高、结构稳定性好、隔音、隔热、阻燃、燃烧时发烟量少、毒性小等特点,逐渐受到新型建筑材料的关注。
在现有技术中，申请号为201220246083.9的中国专利文献中，公开了一种蜂窝芯层覆有吸音短纤的蜂窝复合吸音板,由于蜂窝孔内壁具有纤维绒毛,声波的振动使纤维之间发生摩擦作用将声能转化为热能，使吸音效果大大提高。此发明采用的吸音短纤复合从而达到吸音作用，不能有效地发挥芳纶蜂窝阻燃、隔热等特性。
再如，申请号为201921380031.9的中国专利文献中，公开了一种复合材料建筑木方,由内而外依次包括木片、树脂内层、连续纤维复合毡和树脂外层,以木片或模板为基体,采用拉挤工艺在木片或模板表面裹覆树脂层与连续纤维复合毡层。此发明仅针对纤维复合毡建筑木方，不能解决当前对于新型建筑材料阻燃性能、吸音、隔热、减震等其他性能方面的要求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，采用芳纶蜂窝芯材和非织造材料两者进行结构复合，使得到的非织造复合新材料具有良好的阻燃性、耐久性、力学性能，同时具有吸音、隔热、减震等优越性能。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、阻燃纤维预处理，将阻燃纤维经过梳理机梳理成网，采用针刺加固的方式，得到预处理纤维毡状的阻燃纤维毡；
步骤二、芳纶蜂窝和阻燃纤维毡的复合，将步骤一中阻燃纤维毡铺网于内部涂有胶粘合剂的芳纶蜂窝上方，结合针刺复合的方式，将阻燃纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，从而制得阻燃隔热吸音复合新材料。
优选地，所述步骤(一)中，阻燃纤维为芳纶、聚酰亚胺、玻纤、聚四氟乙烯中的一种或者几种混合。
优选地，所述步骤(二)中，芳纶蜂窝为封闭的近似正六边形的芳纶蜂窝芯状，芳纶蜂窝为一种经由酚醛树脂浸渍芳纶纸制成的轻质高强的非金属材料，具有质轻、比强高，良好的阻燃等特性；其中，芳纶蜂窝芯状的孔径为3.2～6.4mm,密度为32～96kg/m3,芯材厚度为5～15mm。
优选地，所述步骤(二)中，胶粘合剂为阻燃性能强的丙烯酸酯类、脲醛类、环氧类和橡胶类中的任意一种，该胶粘合剂涂于芳纶蜂窝内部，用于胶粘芳纶蜂窝与阻燃纤维；其中，胶粘合剂的涂胶厚度为0.3～0.7mm，克重为475-525g/m2。
优选地，所述步骤(二)中，芳纶蜂窝夹层结构的单胞中填充80～160g/m2的阻燃纤维，通过针刺复合方式将芳纶蜂窝和阻燃纤维结合，其针刺密度为30～50刺/cm2，从而使得阻燃纤维毡纤维间黏合较好且分布均匀。
优选地，所述步骤(二)中，针刺复合方式是将阻燃纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，固化时间为12～24h。
其中，纯芳纶蜂窝芯材的极限氧指数为28％；纯芳纶蜂窝的热导率为0.33W/mk；纯芳纶蜂窝的平均吸音系数为0.23，吸音系数峰值为0.68。
而本发明所制得的阻燃隔热吸音复合新材料的极限氧指数为33％～45％；阻燃隔热吸音复合新材料的热导率为0.2～0.3W/mk；阻燃隔热吸音复合新材料的平均吸音系数提高0.07～0.13，吸音系数峰值提高0.02～0.25,可达到0.9以上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明选用芳纶蜂窝芯材，具有质轻、比强高、良好阻燃性等特点。
2、本发明采用芳纶蜂窝芯材与非织造毡针刺复合的工艺技术，工艺简单、生产技术成熟、生产线短、生产效率高，符合可持续发展的理念。
3、本发明将芳纶蜂窝芯材和非织造材料两者进行结构复合，使得到的非织造复合新材料具有良好的阻燃性、耐久性、力学性能，同时具有吸音、隔热、减震等优越性能，可广泛应用于建筑、军工、航空航天和高速运输等领域，如天花板、行李舱、舷窗内衬、厨房及卫生间等设施在内的各种建筑交通内饰。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参照图1-图2，一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、聚酰亚胺纤维预处理
将聚酰亚胺纤维经过梳理机梳理成网，采用针刺加固的方式，得到预处理纤维毡状的聚酰亚胺纤维毡。
步骤二、芳纶蜂窝和聚酰亚胺纤维毡的复合
将聚酰亚胺纤维毡铺网于内部涂胶芳纶蜂窝上方，结合针刺复合的方式，将聚酰亚胺纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，得到一种阻燃隔热吸音复合新材料。
具体的，步骤(一)中，聚酰亚胺纤维强度为4～6cN/dtex，伸长率为5％～7％，模量为10～12GPa，极限氧指数为44％。
具体的，步骤(二)中，芳纶蜂窝为封闭的近似正六边形的芳纶蜂窝芯状，是一种经由酚醛树脂浸渍芳纶纸制成的轻质高强的非金属材料，具有质轻、比强高，有良好的阻燃性等特点；芳纶蜂窝芯状的孔径为3.2mm,密度为32kg/m3,芯材厚度5mm。
具体的，步骤(二)中，胶粘合剂为阻燃性能强的丙烯酸酯类、脲醛类、环氧类和橡胶类中的任意一种，该胶粘合剂涂于芳纶蜂窝内部，用于胶粘芳纶蜂窝与聚酰亚胺纤维；其中，胶粘合剂的涂胶厚度为0.3mm，克重为475g/m2。
具体的，步骤(二)中，芳纶蜂窝夹层结构的单胞中填充100g/m2的聚酰亚胺纤维，通过针刺复合方式将芳纶蜂窝和聚酰亚胺纤维结合，其针刺密度为50刺/cm2，从而使得聚酰亚胺纤维毡纤维间黏合较好且分布均匀。
具体的，步骤(二)中，针刺复合方式是将聚酰亚胺纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，固化时间为12h。
本发明所制得的阻燃隔热吸音复合新材料的极限氧指数为37％；阻燃隔热吸音复合新材料的热导率为0.25W/mk；阻燃隔热吸音复合新材料的平均吸音系数提高0.07，吸音系数峰值提高0.02,可达到0.9以上。
实施例2：
参照图1-图2，一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、聚四氟乙烯纤维预处理
将聚四氟乙烯纤维经过梳理机梳理成网，采用针刺加固的方式，得到预处理纤维毡状的聚四氟乙烯纤维毡。
步骤二、芳纶蜂窝和聚四氟乙烯纤维毡的复合
将聚四氟乙烯纤维毡铺网于内部涂胶芳纶蜂窝上方，结合针刺复合的方式，将聚四氟乙烯纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，得到一种阻燃隔热吸音复合新材料。
具体的，步骤(一)中，非织造材料聚四氟乙烯纤维强度为1.3cN/dtex，断裂伸长率25％～50％，使用温度为120℃～180℃，极限氧指数在90％左右。
具体的，步骤(二)中，芳纶蜂窝为封闭的近似正六边形的芳纶蜂窝芯状，是一种经由酚醛树脂浸渍芳纶纸制成的轻质高强的非金属材料，具有质轻、比强高，有良好的阻燃性等特点；芳纶蜂窝芯状的孔径为6.4mm,密度为96kg/m3,芯材厚度15mm。
具体的，步骤(二)中，胶粘合剂为阻燃性能强的丙烯酸酯类、脲醛类、环氧类和橡胶类中的任意一种，该胶粘合剂涂于芳纶蜂窝内部，用于胶粘芳纶蜂窝与聚酰亚胺纤维；其中，胶粘合剂的涂胶厚度为0.7mm，克重为525g/m2。
具体的，步骤(二)中，芳纶蜂窝夹层结构的单胞中填充120g/m2的聚四氟乙烯纤维，通过针刺复合方式将芳纶蜂窝和聚四氟乙烯纤维结合，其针刺密度为35刺/cm2，从而使得聚四氟乙烯纤维毡纤维间黏合较好且分布均匀。
本实施例所制得的阻燃隔热吸音复合新材料的极限氧指数为45％；阻燃隔热吸音复合新材料的热导率为0.3W/mk；阻燃隔热吸音复合新材料的平均吸音系数提高0.13，吸音系数峰值提高0.25,可达到0.9以上。
实施例3：
参照图1-图2，一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、芳纶纤维预处理
将芳纶纤维经过梳理机梳理成网，采用针刺加固的方式，得到预处理纤维毡状的芳纶纤维毡。
步骤二、芳纶蜂窝和芳纶纤维毡的复合
将芳纶纤维毡铺网于内部涂胶芳纶蜂窝上方，所用粘合剂为环氧类粘合剂，所用芳纶蜂窝芯状的孔径为6.4mm,密度为96kg/m3,芯材厚度15mm。结合针刺复合的方式，将芳纶纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，得到一种阻燃隔热吸音复合新材料。
通过针刺，芳纶蜂窝夹层结构的单胞中填充80g/m2的芳纶纤维，通过针刺复合方式将芳纶蜂窝和芳纶纤维结合，其针刺密度为40刺/cm2，从而使得芳纶纤维毡纤维间黏合较好且分布均匀。
本实施例所制得的阻燃隔热吸音复合新材料的极限氧指数为40％；阻燃隔热吸音复合新材料的热导率为0.2W/mk；阻燃隔热吸音复合新材料的平均吸音系数提高0.13，吸音系数峰值提高0.25,可达到0.89以上。
本发明中披露的说明和实践，对于本技术领域的普通技术人员来说，都是易于思考和理解的，且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。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的修改或改进，也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、阻燃纤维预处理，将阻燃纤维(1)经过梳理机梳理成网，采用针刺加固的方式，得到预处理纤维毡状的阻燃纤维毡；
步骤二、芳纶蜂窝和阻燃纤维毡的复合，将步骤一中阻燃纤维毡铺网于内部涂有胶粘合剂的芳纶蜂窝(2)上方，结合针刺复合的方式，将阻燃纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，从而制得阻燃隔热吸音复合新材料。
2.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(一)中，阻燃纤维(1)为芳纶、聚酰亚胺、玻纤、聚四氟乙烯中的一种或者几种混合。
3.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，芳纶蜂窝(2)为一种经由酚醛树脂浸渍芳纶纸制成的轻质高强的非金属材料。
4.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，芳纶蜂窝(2)为封闭的近似正六边形的芳纶蜂窝芯状，孔径为3.2～6.4mm,密度为32～96kg/m3,芯材厚度为5～15mm。
5.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，胶粘合剂为阻燃性能强的丙烯酸酯类、脲醛类、环氧类和橡胶类中的任意一种。
6.根据权利要求5所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，胶粘合剂的涂胶厚度为0.3～0.7mm，克重为475-525g/m2。
7.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，芳纶蜂窝夹层结构的单胞中填充80～160g/m2的阻燃纤维，芳纶蜂窝(2)和阻燃纤维(1)通过针刺复合方式结合，其针刺密度为30～50刺/cm2。
8.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，针刺复合方式是将阻燃纤维毡固定在芳纶蜂窝内部，固化时间为12～24h。
9.根据权利要求1所述的一种阻燃隔热吸音复合新材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(二)中，制得阻燃隔热吸音复合新材料的极限氧指数为33％～45％；阻燃隔热吸音复合新材料的热导率为0.2～0.3W/mk；阻燃隔热吸音复合新材料的平均吸音系数提高0.07～0.13，吸音系数峰值提高0.02～0.25,可达到0.9以上。
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