CN113121853B - 一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，包该方法为：用水性阻燃上浆剂体系对长竹纤维进行改性，将改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，沉积后形成网壳，将外部具有网壳的芯模放入模具中，前进并自转，将具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入环形空间发泡后，截断、脱模，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管。本发明以利用长竹纤维作为基材，可以最大限度的发挥竹纤维的高强高韧性，并且通过制备竹纤维增强复合管，可以实现资源高效利用、环境友好。

Description

一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法
技术领域
本发明属于纤维复合材料技术领域，具体涉及一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的增强，植物纤维成为了绿色复合材料的首选，尤其是素有“天然玻璃纤维”之称的竹纤维以其密度低、强度高、刚度高、生长快等特点受到了人们的广泛关注。由于竹纤维尺寸变异性较大、长度较短，在应用过程中主要适用于模塑成型技术，限制了竹纤维的拓展应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，该方法以利用长竹纤维作为基材，可以最大限度的发挥竹纤维的高强高韧性，并且通过制备竹纤维增强复合管，可以实现资源高效利用、环境友好。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，该方法为：
S1、水性阻燃上浆剂体系的制备：将去离子水、乙醇和硅烷偶联剂混合后，搅拌10min～20min，用冰醋酸调节pH值至4.5～6，水解30min后，加入水性酚醛环氧树脂乳液，搅拌30min～40min，得到水性阻燃上浆剂体系；所述去离子水、乙醇、硅烷偶联剂和水性酚醛环氧树脂乳液的质量比为100：(30～50)：(3～6)：(20～40)；
S2、竹纤维基质材料的制备：选择长度为10mm～100mm、细度≤35μm的长竹纤维，将所述长竹纤维浸渍至S1中得到的水性阻燃上浆剂体系中，得到改性竹纤维；
S3、阻燃改性热塑性树脂颗粒的制备：将环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105、硅烷偶联剂在温度为110℃～140℃的条件下熔融共混后，造粒，得到阻燃改性热塑性树脂颗粒；所述环保树脂为聚乳酸树脂、对苯二甲酸乙二酯树脂或者聚丙烯树脂；所述阻燃改性热塑性树脂颗粒中环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105和硅烷偶联剂的质量比为100：(6～12)：(3～7)；
S4、网壳的制备：将S2中得到的改性竹纤维和S3中得到的阻燃改性热塑性树脂颗粒进行同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，并沉积在前进并自转的芯模上，沉积后形成网壳；所述芯模的前进速度为3m/min～5m/min、自转速度为10r/min～20r/min；
S5、具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的制备：将聚醚多元醇、硅油、催化剂、延迟催化剂Polycat SA-1、交联剂、纳米二氧化钛和发泡剂按质量比为1000：(10～12)：(18～25)：(6～10)：(40～45)：(10～20)：(150～180)混合均匀，得到物质A，然后加入异氰酸酯PM-200，在转速为1000r/min～1500r/min的条件下搅拌30s～60s,得到具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料；所述具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料中物质A和异氰酸酯PM-200的质量比为1:1；所述聚醚多元醇为质量比为10:1的聚醚4110和聚醚210的混合物；所述催化剂为质量比为8:1的三乙烯二胺和双乙基醚的混合物；所述交联剂为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物；所述发泡剂为质量比为3:1的环戊烷和水的混合物；
S6、轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备：将S4中的外部具有网壳的芯模放入模具的一端，向所述模具的另一端前进并自转，并且在外部具有网壳的芯模前进并自转的同时，将S5中得到的具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入外部具有网壳的芯模的外壁和所述模具内壁形成的环形空间内进行发泡，控制从具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入至定型的时间为5min～10min，最终具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料发泡定型于外部具有网壳的芯模上，实现连续发泡，在芯模移出模具的同时完成定型，经截断、脱模后，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管。
优选地，S1中搅拌速率均为500r/min。
优选地，S2中所述长竹纤维的制备方法为申请号为CN202010385470.X的中国发明专利中的模塑成型复合材料用长竹纤维的制备方法。
优选地，S2中所述改性竹纤维中水性阻燃上浆剂体系的质量分数为10％～15％。
优选地，S3中所述阻燃改性热塑性树脂颗粒的平均粒度为2mm～5mm。
优选地，S4中挤出的热熔材料中改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒的质量比为10：(4～7)；所述同步熔融沉积中的热熔温度为110℃～140℃。
优选地，S4中所述热熔材料为直径为0.5mm～2mm的圆柱状连续线形或者为宽度为3mm～5mm、厚度为0.5mm～1mm的连续片状。
优选地，S4中所述芯模的直径为50mm～200mm，所述挤出出口的数量为2个～5个，相邻挤出出口的间距为10mm～20mm；所述网壳的网孔直径为2mm～6mm。
优选地，S6中所述网壳和具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的质量比为10：(5～15)；外部具有网壳的芯模移动前进速度为10m/min～20m/min、自转速度为100r/min～200r/min；具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入的速率为10g/s～15g/s。
优选地，S6中轻质阻燃竹纤维增强保温管的密度为0.09g/cm3～0.16g/cm3、弯曲强度为25MPa～40MPa，压缩强度为10MPa～25MPa、环刚度为3KN/m2～5KN/m2。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明通过将长竹纤维浸入至水性阻燃上浆剂体系，对长竹纤维表面上浆改性，然后与阻燃改性热塑性树脂颗粒同步熔融沉积挤出，制造一定规格的网壳，同时将改性竹纤维与阻燃改性热塑性树脂颗粒同步挤出，直径定型制造网壳，利用热塑树脂的高温熔融，低温定型的特性，将竹纤维固定成型，实现竹纤维定位增强效果，并且同步挤出的热熔材料按照一定规律排列在前进和自转的芯模上，可以实现同步熔融沉积且原位成型的竹纤维增强网壳，连续前进和自动旋转的芯模携带芯模上覆盖的网壳进入发泡工序，外侧具有定型的模具，注入具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料，保持发泡速率与芯模前进速度一致，实现连续发泡，在芯模移出模具的同时完成定型。
2、本发明以利用长竹纤维作为基材，可以最大限度的发挥竹纤维的高强高韧性，并且通过制备竹纤维增强复合管，可以实现资源高效利用、环境友好。
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式
实施例1
本实施例的轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，该方法为：
S1、水性阻燃上浆剂体系的制备：将去离子水、乙醇和硅烷偶联剂KH550混合后，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌10min，用冰醋酸调节pH值至4.5，水解30min后，加入水性酚醛环氧树脂乳液，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌30min，得到水性阻燃上浆剂体系；所述去离子水、乙醇、硅烷偶联剂KH550和水性酚醛环氧树脂乳液的质量比为100：30：6：20；
S2、竹纤维基质材料的制备：选择长度为60mm～100mm、细度≤35μm的长竹纤维，将所述长竹纤维浸渍至S1中得到的水性阻燃上浆剂体系中，得到改性竹纤维；所述长竹纤维的制备方法为申请号为CN202010385470.X的中国发明专利中的模塑成型复合材料用长竹纤维的制备方法；所述改性竹纤维中水性阻燃上浆剂体系的质量分数为10％；
S3、阻燃改性热塑性树脂颗粒的制备：将环保树脂(聚乳酸树脂)、三氧化二锑阻燃剂HT-105、硅烷偶联剂KH550在温度为120℃的条件下熔融共混后，造粒，得到平均粒度为4mm的阻燃改性热塑性树脂颗粒；所述阻燃改性热塑性树脂颗粒中环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105和硅烷偶联剂KH550的质量比为100：6：3；
S4、网壳的制备：将S2中得到的改性竹纤维和S3中得到的阻燃改性热塑性树脂颗粒进行同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，并沉积在定速前进并自转的芯模上，沉积后形成网壳；所述芯模的前进速度为3m/min、自转速度为10r/min；挤出的热熔材料中改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒的质量比为10：4；所述同步熔融沉积中的热熔温度为130℃；所述热熔材料为直径为0.5mm的圆柱状连续线形；所述芯模的直径为50mm，所述挤出出口的数量为2个，相邻挤出出口的间距为10mm；所述网壳的网孔直径为2mm；
S5、具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的制备：将聚醚多元醇、硅油、催化剂、延迟催化剂Polycat SA-1、交联剂、纳米二氧化钛和发泡剂按质量比为1000：10：18：10：45：20：150混合均匀，得到物质A，然后加入异氰酸酯PM-200，在转速为1300r/min的条件下搅拌30s,得到具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料；所述具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料中物质A和异氰酸酯PM-200的质量比为1:1；所述聚醚多元醇为质量比为10:1的聚醚4110和聚醚210的混合物；所述催化剂为质量比为8:1的三乙烯二胺和双乙基醚的混合物；所述交联剂为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物；所述发泡剂为质量比为3:1的环戊烷和水的混合物；
S6、轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备：将S4中的外部具有网壳的芯模放入模具的一端，向所述模具的另一端定速前进并自转，并且在外部具有网壳的芯模定速前进并自转的同时，将S5中得到的具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入外部具有网壳的芯模的外壁和所述模具内壁形成的环形空间内进行发泡，控制从具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入至定型的时间为5min，并保持发泡速率与芯模前进速度一致，最终具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料发泡定型于外部具有网壳的芯模上，实现连续发泡，在芯模移出模具的同时完成定型，经截断、脱模后，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管；所述网壳和具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的质量比为10：5；外部具有网壳的芯模移动前进速度为15m/min、自转速度为150r/min；具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入的速率为10g/s。
制备的轻质阻燃竹纤维增强保温管的性能：密度为0.16g/cm3、发泡倍率为15，弯曲强度为40MPa，压缩强度为20MPa、环刚度为5KN/m2、氧指数为35、导热系数为0.040W/(m·K)、适用于电线防火串线管。
实施例2
本实施例的轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，该方法为：
S1、水性阻燃上浆剂体系的制备：将去离子水、乙醇和硅烷偶联剂KH560混合后，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌20min，用冰醋酸调节pH值至6，水解30min后，加入水性酚醛环氧树脂乳液，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌40min，得到水性阻燃上浆剂体系；所述去离子水、乙醇、硅烷偶联剂KH560和水性酚醛环氧树脂乳液的质量比为100：50：3：40；
S2、竹纤维基质材料的制备：选择长度为40mm～100mm、细度≤35μm的长竹纤维，将所述长竹纤维浸渍至S1中得到的水性阻燃上浆剂体系中，得到改性竹纤维；所述长竹纤维的制备方法为申请号为CN202010385470.X的中国发明专利中的模塑成型复合材料用长竹纤维的制备方法；所述改性竹纤维中水性阻燃上浆剂体系的质量分数为15％；
S3、阻燃改性热塑性树脂颗粒的制备：将环保树脂(对苯二甲酸乙二酯树脂)、三氧化二锑阻燃剂HT-105、硅烷偶联剂KH560在温度为140℃的条件下熔融共混后，造粒，得到平均粒度为2mm的阻燃改性热塑性树脂颗粒；所述阻燃改性热塑性树脂颗粒中环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105和硅烷偶联剂KH560的质量比为100：12：7；
S4、网壳的制备：将S2中得到的改性竹纤维和S3中得到的阻燃改性热塑性树脂颗粒进行同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，并沉积在定速前进并自转的芯模上，沉积后形成网壳；所述芯模的前进速度为5m/min、自转速度为20r/min；挤出的热熔材料中改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒的质量比为10：4；所述同步熔融沉积中的热熔温度为140℃；所述热熔材料为直径为2mm的圆柱状连续线形；所述芯模的直径为200mm，所述挤出出口的数量为5个，相邻挤出出口的间距为20mm；所述网壳的网孔直径为6mm；
S5、具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的制备：将聚醚多元醇、硅油、催化剂、延迟催化剂Polycat SA-1、交联剂、纳米二氧化钛和发泡剂按质量比为1000：12：25：6：40：10：180混合均匀，得到物质A，然后加入异氰酸酯PM-200，在转速为1000r/min的条件下搅拌60s,得到具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料；所述具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料中物质A和异氰酸酯PM-200的质量比为1:1；所述聚醚多元醇为质量比为10:1的聚醚4110和聚醚210的混合物；所述催化剂为质量比为8:1的三乙烯二胺和双乙基醚的混合物；所述交联剂为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物；所述发泡剂为质量比为3:1的环戊烷和水的混合物；
S6、轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备：将S4中的外部具有网壳的芯模放入模具的一端，向所述模具的另一端定速前进并自转，并且在外部具有网壳的芯模定速前进并自转的同时，将S5中得到的具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入外部具有网壳的芯模的外壁和所述模具内壁形成的环形空间内进行发泡，控制从具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入至定型的时间为10min，并保持发泡速率与芯模前进速度一致，最终具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料发泡定型于外部具有网壳的芯模上，实现连续发泡，在芯模移出模具的同时完成定型，经截断、脱模后，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管；所述网壳和具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的质量比为10：15；外部具有网壳的芯模移动前进速度为20m/min、自转速度为200r/min；具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入的速率为15g/s。
制备的轻质阻燃竹纤维增强保温管的性能：密度为0.11g/cm3、发泡倍率为20，弯曲强度为25MPa，压缩强度为10MPa、环刚度为3KN/m2、氧指数为30、导热系数为0.032W/(m·K)、管内外温度差小于10℃，适用于空调保温套管。
实施例3
本实施例的轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，该方法为：
S1、水性阻燃上浆剂体系的制备：将去离子水、乙醇和硅烷偶联剂KH570混合后，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌15min，用冰醋酸调节pH值至5，水解30min后，加入水性酚醛环氧树脂乳液，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌35min，得到水性阻燃上浆剂体系；所述去离子水、乙醇、硅烷偶联剂KH570和水性酚醛环氧树脂乳液的质量比为100：40：5：30；
S2、竹纤维基质材料的制备：选择长度为10mm～100mm、细度≤35μm的长竹纤维，将所述长竹纤维浸渍至S1中得到的水性阻燃上浆剂体系中，得到改性竹纤维；所述长竹纤维的制备方法为申请号为CN202010385470.X的中国发明专利中的模塑成型复合材料用长竹纤维的制备方法；所述改性竹纤维中水性阻燃上浆剂体系的质量分数为12％；
S3、阻燃改性热塑性树脂颗粒的制备：将环保树脂(聚丙烯树脂)、三氧化二锑阻燃剂HT-105、硅烷偶联剂KH570在温度为110℃的条件下熔融共混后，造粒，得到平均粒度为5mm的阻燃改性热塑性树脂颗粒；所述阻燃改性热塑性树脂颗粒中环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105和硅烷偶联剂KH570的质量比为100：10：5；
S4、网壳的制备：将S2中得到的改性竹纤维和S3中得到的阻燃改性热塑性树脂颗粒进行同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，并沉积在定速前进并自转的芯模上，沉积后形成网壳；所述芯模的前进速度为4m/min、自转速度为15r/min；挤出的热熔材料中改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒的质量比为10：7；所述同步熔融沉积中的热熔温度为110℃；所述热熔材料为宽度为3mm、厚度为0.5mm的连续片状；所述芯模的直径为150mm，所述挤出出口的数量为3个，相邻挤出出口的间距为15mm；所述网壳的网孔直径为4mm；
S5、具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的制备：将聚醚多元醇、硅油、催化剂、延迟催化剂Polycat SA-1、交联剂、纳米二氧化钛和发泡剂按质量比为1000：11：20：8：42：15：160混合均匀，得到物质A，然后加入异氰酸酯PM-200，在转速为1500r/min的条件下搅拌40s,得到具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料；所述具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料中物质A和异氰酸酯PM-200的质量比为1:1；所述聚醚多元醇为质量比为10:1的聚醚4110和聚醚210的混合物；所述催化剂为质量比为8:1的三乙烯二胺和双乙基醚的混合物；所述交联剂为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物；所述发泡剂为质量比为3:1的环戊烷和水的混合物；
S6、轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备：将S4中的外部具有网壳的芯模放入模具的一端，向所述模具的另一端定速前进并自转，并且在外部具有网壳的芯模定速前进并自转的同时，将S5中得到的具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入外部具有网壳的芯模的外壁和所述模具内壁形成的环形空间内进行发泡，控制从具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入至定型的时间为8min，并保持发泡速率与芯模前进速度一致，最终具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料发泡定型于外部具有网壳的芯模上，实现连续发泡，在芯模移出模具的同时完成定型，经截断、脱模后，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管；所述网壳和具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的质量比为10：10；外部具有网壳的芯模移动前进速度为10m/min、自转速度为100r/min；具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入的速率为13g/s。
制备的轻质阻燃竹纤维增强保温管的性能：密度为0.15g/cm3、发泡倍率为15，弯曲强度为30MPa，压缩强度为25MPa、环刚度为4KN/m2、氧指数为33、导热系数为0.036W/(m·K)，适用于通风静音管。
实施例4
本实施例的轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，该方法为：
S1、水性阻燃上浆剂体系的制备：将去离子水、乙醇和硅烷偶联剂KH550混合后，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌10min，用冰醋酸调节pH值至5.5，水解30min后，加入水性酚醛环氧树脂乳液，在搅拌速率为500r/min的条件下搅拌30min，得到水性阻燃上浆剂体系；所述去离子水、乙醇、硅烷偶联剂KH550和水性酚醛环氧树脂乳液的质量比为100：45：4：35；
S2、竹纤维基质材料的制备：选择长度为10mm～100mm、细度≤35μm的长竹纤维，将所述长竹纤维浸渍至S1中得到的水性阻燃上浆剂体系中，得到改性竹纤维；所述长竹纤维的制备方法为申请号为CN202010385470.X的中国发明专利中的模塑成型复合材料用长竹纤维的制备方法；所述改性竹纤维中水性阻燃上浆剂体系的质量分数为14％；
S3、阻燃改性热塑性树脂颗粒的制备：将环保树脂(聚乳酸树脂)、三氧化二锑阻燃剂HT-105、硅烷偶联剂KH550在温度为130℃的条件下熔融共混后，造粒，得到平均粒度为4mm的阻燃改性热塑性树脂颗粒；所述阻燃改性热塑性树脂颗粒中环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105和硅烷偶联剂KH550的质量比为100：8：6；
S4、网壳的制备：将S2中得到的改性竹纤维和S3中得到的阻燃改性热塑性树脂颗粒进行同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，并沉积在定速前进并自转的芯模上，沉积后形成网壳；所述芯模的前进速度为3m/min、自转速度为18r/min；挤出的热熔材料中改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒的质量比为10：6；所述同步熔融沉积中的热熔温度为120℃；所述热熔材料为宽度为5mm、厚度为1mm的连续片状；所述芯模的直径为100mm，所述挤出出口的数量为4个，相邻挤出出口的间距为20mm；所述网壳的网孔直径为5mm；
S5、具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的制备：将聚醚多元醇、硅油、催化剂、延迟催化剂Polycat SA-1、交联剂、纳米二氧化钛和发泡剂按质量比为1000：10：22：7：42：18：170混合均匀，得到物质A，然后加入异氰酸酯PM-200，在转速为1000r/min的条件下搅拌40s,得到具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料；所述具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料中物质A和异氰酸酯PM-200的质量比为1:1；所述聚醚多元醇为质量比为10:1的聚醚4110和聚醚210的混合物；所述催化剂为质量比为8:1的三乙烯二胺和双乙基醚的混合物；所述交联剂为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物；所述发泡剂为质量比为3:1的环戊烷和水的混合物；
S6、轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备：将S4中的外部具有网壳的芯模放入模具的一端，向所述模具的另一端定速前进并自转，并且在外部具有网壳的芯模定速前进并自转的同时，将S5中得到的具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入外部具有网壳的芯模的外壁和所述模具内壁形成的环形空间内进行发泡，控制从具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入至定型的时间为6min，并保持发泡速率与芯模前进速度一致，最终具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料发泡定型于外部具有网壳的芯模上，实现连续发泡，在芯模移出模具的同时完成定型，经截断、脱模后，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管；所述网壳和具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的质量比为10：13；外部具有网壳的芯模移动前进速度为18m/min、自转速度为180r/min；具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入的速率为13g/s。
制备的轻质阻燃竹纤维增强保温管的性能：密度为0.09g/cm3、发泡倍率为20，弯曲强度为40MPa，压缩强度为20MPa、环刚度为4KN/m2、氧指数为30、导热系数为0.034W/(m·K)，适用于空调保温套管。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，该方法为：
S1、水性阻燃上浆剂体系的制备：将去离子水、乙醇和硅烷偶联剂混合后，搅拌10min～20min，用冰醋酸调节pH值至4.5～6，水解30min后，加入水性酚醛环氧树脂乳液，搅拌30min～40min，得到水性阻燃上浆剂体系；所述去离子水、乙醇、硅烷偶联剂和水性酚醛环氧树脂乳液的质量比为100：（30～50）：（3～6）：（20～40）；
S2、竹纤维基质材料的制备：选择长度为10 mm～100mm、细度≤35μm的长竹纤维，将所述长竹纤维浸渍至S1中得到的水性阻燃上浆剂体系中，得到改性竹纤维；
S3、阻燃改性热塑性树脂颗粒的制备：将环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105、硅烷偶联剂在温度为110℃～140℃的条件下熔融共混后，造粒，得到阻燃改性热塑性树脂颗粒；所述环保树脂为聚乳酸树脂、对苯二甲酸乙二酯树脂或者聚丙烯树脂；所述阻燃改性热塑性树脂颗粒中环保树脂、三氧化二锑阻燃剂HT-105和硅烷偶联剂的质量比为100：（6～12）：（3～7）；
S4、网壳的制备：将S2中得到的改性竹纤维和S3中得到的阻燃改性热塑性树脂颗粒进行同步熔融沉积，通过多个平行排列的挤出出口同时挤出热熔材料，并沉积在前进并自转的芯模上，沉积后形成网壳；所述芯模的前进速度为3m/min～5m/min、自转速度为10r/min～20r/min；
S5、具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的制备：将聚醚多元醇、硅油、催化剂、延迟催化剂Polycat SA-1、交联剂、纳米二氧化钛和发泡剂按质量比为1000：（10～12）：（18～25）：（6～10）：（40～45）：（10～20）：（150～180）混合均匀，得到物质A，然后加入异氰酸酯PM-200，在转速为1000r/min～1500r/min的条件下搅拌30s～60s,得到具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料；所述具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料中物质A和异氰酸酯PM-200的质量比为1:1；所述聚醚多元醇为质量比为10:1的聚醚4110和聚醚210的混合物；所述催化剂为质量比为8:1的三乙烯二胺和双乙基醚的混合物；所述交联剂为质量比为10:1的乙二醇和三乙醇胺的混合物；所述发泡剂为质量比为3:1的环戊烷和水的混合物；
S6、轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备：将S4中的外部具有网壳的芯模放入模具的一端，向所述模具的另一端前进并自转，并且在外部具有网壳的芯模前进并自转的同时，将S5中得到的具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入外部具有网壳的芯模的外壁和所述模具内壁形成的环形空间内进行发泡，控制从具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入至定型的时间为5min～10min，并保持发泡速率与芯模前进速度一致，最终具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料发泡定型于外部具有网壳的芯模上，经截断、脱模后，得到轻质阻燃竹纤维增强保温管。
2.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S1中搅拌速率均为500r/min。
3.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S2中所述改性竹纤维中水性阻燃上浆剂体系的质量分数为10%～15%。
4.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S3中所述阻燃改性热塑性树脂颗粒的平均粒度为2mm～5mm。
5.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S4中挤出的热熔材料中改性竹纤维和阻燃改性热塑性树脂颗粒的质量比为10：（4～7）；所述同步熔融沉积中的热熔温度为110℃～140℃。
6.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S4中所述热熔材料为直径为0.5mm～2mm的圆柱状连续线形或者为宽度为3mm～5mm、厚度为0.5mm～1mm的连续片状。
7.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S4中所述芯模的直径为50mm～200mm，所述挤出出口的数量为2个～5个，相邻挤出出口的间距为10mm～20mm；所述网壳的网孔直径为2mm～6mm。
8.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S6中所述网壳和具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料的质量比为10：（5～15）；外部具有网壳的芯模移动前进速度为10m/min～20m/min、自转速度为100r/min～200r/min；具有延迟发泡阻燃功能的聚氨酯发泡材料注入的速率为10g/s～15g/s。
9.根据权利要求1所述的一种轻质阻燃竹纤维增强保温管的制备方法，其特征在于，S6中轻质阻燃竹纤维增强保温管的密度为0.09g/cm3～0.16g/cm3、弯曲强度为25MPa～40MPa，压缩强度为10MPa～25MPa、环刚度为3 KN/m2～5 KN/m2。
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