CN113929961A - 一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法 - Google Patents
一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113929961A CN113929961A CN202111395917.2A CN202111395917A CN113929961A CN 113929961 A CN113929961 A CN 113929961A CN 202111395917 A CN202111395917 A CN 202111395917A CN 113929961 A CN113929961 A CN 113929961A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- phenolic resin
- preparation
- composite material
- prepreg
- foaming
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000006261 foam material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 51
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 claims abstract description 35
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003490 calendering Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims description 39
- -1 phenolic aldehyde Chemical class 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- OCKPCBLVNKHBMX-UHFFFAOYSA-N butylbenzene Chemical compound CCCCC1=CC=CC=C1 OCKPCBLVNKHBMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000012745 toughening agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 3
- 244000226021 Anacardium occidentale Species 0.000 claims description 2
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N butyronitrile Chemical compound CCCC#N KVNRLNFWIYMESJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 235000020226 cashew nut Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 claims description 2
- 239000010466 nut oil Substances 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 2
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 28
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 15
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 238000007723 die pressing method Methods 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 238000009958 sewing Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/32—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof from compositions containing microballoons, e.g. syntactic foams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B33/00—Layered products characterised by particular properties or particular surface features, e.g. particular surface coatings; Layered products designed for particular purposes not covered by another single class
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
- B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
- B32B5/245—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it being a foam layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/40—Symmetrical or sandwich layers, e.g. ABA, ABCBA, ABCCBA
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
- B32B2262/10—Inorganic fibres
- B32B2262/101—Glass fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2266/00—Composition of foam
- B32B2266/02—Organic
- B32B2266/0214—Materials belonging to B32B27/00
- B32B2266/0285—Condensation resins of aldehydes, e.g. with phenols, ureas, melamines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
- B32B2307/304—Insulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
- C08J2203/22—Expandable microspheres, e.g. Expancel®
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2361/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
- C08J2361/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08J2361/06—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
- C08K7/02—Fibres or whiskers
- C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
- C08K7/14—Glass
Abstract
本发明提出了一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法，属于轨道交通用复合材料技术领域，包括以下步骤：S1.将玻璃纤维针刺毡轴卷放出并通过上下两道上胶装置，再经过至少一道压延辊进入烘箱；S2.采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，然后注入自动注胶系统；S3.启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维针刺毡，同时采用自动注胶系统通过上下两道上胶装置连续注胶浸润，经过烘箱烘烤制得预浸料；S4.将预浸料裁剪、铺层，采用模压成型制备得到复合材料。本发明一种纤维增强酚醛发泡复合材料为一体化三明治结构酚醛发泡复合材料具备抗层间剪切、轻量化及低传热性能，极具技术及市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通用复合材料技术领域，具体涉及一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法。
背景技术
酚醛类泡沫因其具备阻燃、重量轻、耐化学腐蚀、环保、寿命长等优点使其应用领域广泛。特别是近期新型的纤维增强酚醛发泡材料在轨道交通中进行了规模化的应用。
目前轨道交通用的纤维增强酚醛发泡材料为多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料，因其低的层间剪切导致其低的使用疲劳寿命，轻量化效果一般、热传导性能较差等一直很难进行大规模产品替代。因此，制备高抗层间剪切、轻量化及低传热的酚醛泡沫复合材料是轨道交通酚醛发泡复合材料应用的发展方向。
CN110746738A和CN201420427873.6为本发明专利权人的专利，都是公布了以酚醛发泡树脂为原材料制造的产品，随着轨道交通内装产品不断推高的轻量化要求，产品性能要求及节能环保要求，本发明在前期研发基础上进行了优化，主要在轻量化、导热及产品性能方面进一步提升，并提出适合自动化生产的一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法。
CN201811091985.8：一种轻型酚醛发泡材料及制备轻型酚醛发泡复合材料方法，公开了一种轻型酚醛发泡材料及制备酚醛发泡复合材料的方法，轻型酚醛发泡材料发泡体系为化学发泡，其轻型酚醛发泡材料平压性能约0.1MPa，主要用于建筑保温。与本发明用酚醛发泡材料配方不同，发泡方式不同，本发明产品的平压性能为2～4MPa，可以应用于轨道交通系统。
CN201510588042.6：一种酚醛发泡复合材料轻强板的制备方法及其应用，酚醛发泡复合材料轻强板发泡体系为化学发泡，方法复杂且污染大，应用受限。本发明发泡体系为物理发泡，方法简单易操作且容易控制生产过程，酚醛发泡复合材料轻强板的浸润方式为浸胶，胶水使用量极易控制且胶水不会被污染。
发明内容
本发明的目的在于提出一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法，制备的一种纤维增强酚醛发泡复合材料为一体化三明治结构酚醛发泡复合材料具备抗层间剪切、轻量化及低传热性能，极具技术及市场前景。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种纤维增强酚醛发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将玻璃纤维针刺毡轴卷放出并通过上下两道上胶装置，再经过至少一道压延辊进入烘箱；玻纤长度为70mm左右的蓬松状玻纤织物，通过上下两道上胶可保证玻璃纤维毡片能很好的浸润且胶水里的发泡剂能较好的分散在毡片里，通过压延辊可使上完胶的毡片形成表面胶水富余层，在后续复合毡片固化后形成三明治结构泡沫，该三明治泡沫结构的形成比均匀密度泡沫可减重15%左右，导热系数可由原先的0.034 W/(m•K)降至0.025 W/(m•K)。
S2.采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，然后注入自动注胶系统；发泡体系为物理发泡，只需控制温度即可调节发泡密度，工业生产操作简单且易控制产品质量；自动注胶系统采用单螺杆、双螺杆或机械搅拌，胶水配方简单，易控制材料在生产过程中的二次污染，如浸胶（玻纤易混在胶料中造成后续产品的污染）。
S3.启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维针刺毡，同时采用自动注胶系统通过上下两道上胶装置连续注胶浸润，经过烘箱烘烤制得预浸料；该种制备方法可实现自动化生产，采用制备预浸料的方式可在后续模压过程中制备轨道交通中异型内外装产品。
S4.将预浸料裁剪、铺层，采用模压成型制备得到复合材料。通过裁剪、叠层后模压可制备一定体积的泡沫体，可用于轨道交通内外装不同厚度尺寸产品的应用。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述玻璃纤维针刺毡为厚度5～15mm；其导热系数为0.025～0.040W/(m•K)，层间剪切强度为0.5～1.5MPa，体积密度为90～180kg/m3。本发明产品可以实现导热系数的降低、在同体密度情况下力学性能提升数倍、可制备更低密度产品，实现轻量化需求。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述上胶装置包括逗号辊上胶装置及三辊上胶装置中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述聚丙烯酸微球发泡剂的发泡前粒径为18～30μm，发泡后体积密度为5～10g/L。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述酚醛树脂为粘度在300～5000mPa•s之间的热固性酚醛树脂和改性酚醛树脂中的一种或几种的混合物，所述改性酚醛树脂选自加入外增韧剂的酚醛树脂、双马来酰亚胺改性酚醛树脂、腰果油改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂中的至少一种；所述外增韧剂包括含活性基团的橡胶或环氧树脂，所述含活性基团的橡胶选自丁腈、丁苯、天然橡胶中的至少一种。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述酚醛树脂胶液由包括以下重量份的组分制备得到：酚醛树脂90～110份、聚丙烯酸微球1～20份。通过调整发泡剂含量，可实现发泡体密度，实现轻量化；且该配方简单，减少混胶过程中多组分混合时不均匀的情况。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述酚醛树脂胶液的制备方法包括：将聚丙烯酸微球加入到热固性酚醛树脂基体中，采用机械搅拌或单/双螺杆挤出中的至少一种。优先采用单/双螺杆挤出送胶，可实现全自动生产。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述自动注胶系统的注胶速率为200～2000mL/min。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述模压固化成型步骤中，固化温度为80～180℃，压力0.1～0.6MPa，固化时间为5～60min。产品成型过程温度范围、所需压力范围小，设备易达到。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的纤维增强酚醛发泡材料。
本发明具有如下有益效果：
本发明制备的一种纤维增强酚醛发泡复合材料为一体化三明治结构酚醛发泡复合材料具备抗层间剪切、轻量化及低传热性能，极具技术及市场前景。具有以下有益效果：
1）本发明提供的一种纤维增强酚醛发泡复合材料及其制备方法，实现了一体化三明治发泡结构复合材料的自动化生产，减少了多层粘接均质结构在生产过程中的多层粘接过程，且材料在轻量化、节能保温及力学性能方面都有进一步提升。
2）本发明制备的一种纤维增强酚醛发泡复合材料力学性能优越，由于玻璃纤维针刺毡存在纵向连续玻璃纤维缝合，使得一体化三明治发泡结构复合材料层间剪切最高可达1.5MPa，较多层粘接均质结构提升2倍。
3）本发明制备的一种纤维增强酚醛发泡复合材料热传导性能优越，由于其一体化三明治发泡结构，材料中间层为低密度层，使得材料导热系数最低可达为0.025W/(m•K)，较多层粘接均质结构降低25%。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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
本实施例提供一种纤维增强酚醛发泡复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
将玻璃纤维针刺毡轴卷放出，玻璃纤维针刺毡体积密度为100 kg/m3，厚度12mm，首先通过逗号辊对针刺毡下表面进行上胶，随后通过另一套逗号辊对针刺毡上表面进行上胶，最后经过一道压延辊进入烘箱，压延辊间隙为5mm，烘箱温度为125℃；采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，酚醛树脂与聚丙烯酸微球质量配比为100：10；然后注入自动注胶系统，注胶速率为850mL/min；启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维针刺毡，牵引速率为3m/min，同时采用自动注胶系统通过上下两道上胶装置连续注胶浸润，经过烘箱烘烤制得预浸料；将预浸料裁剪成一定尺寸，单层送入压机，压机温度为125℃，压制时间为10min，成型厚度为10mm，成型后得到复合材料。所得复合材料密度为120 kg/m3，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料减重25%；层间抗剪切强度为0.9 MPa，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料提升80%；导热系数为0.030W/(m•K)，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料降低10%。性能对比如下表1：
表1
| 性能项点 | 本实施例制得的纤维增强酚醛发泡材料 | 多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料 |
| 体密度/ kg/m<sup>3</sup> | 120 | 160 |
| 层间抗剪切强度/ MPa | 0.9 | 0.5 |
| 导热系数/W/(m•K) | 0.030 | 0.034 |
实施例2
本实施例提供一种纤维增强酚醛发泡复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
将玻璃纤维针刺毡轴卷放出，玻璃纤维针刺毡体积密度为100 kg/m3，厚度12mm，首先通过逗号辊对针刺毡下表面进行上胶，随后通过另一套逗号辊对针刺毡上表面进行上胶，最后经过一道压延辊进入烘箱，压延辊间隙为4mm，烘箱温度为125℃；采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，酚醛树脂与聚丙烯酸微球质量配比为100：20；然后注入自动注胶系统，注胶速率为680mL/min；启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维针刺毡，牵引速率为3m/min，同时采用自动注胶系统通过上下两道上胶装置连续注胶浸润，经过烘箱烘烤制得预浸料；将预浸料裁剪成一定尺寸，单层送入压机，压机温度为125℃，压制时间为10min，成型厚度为10mm，成型后得到复合材料。所得复合材料密度为85 kg/m3，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料减重47%；层间抗剪切强度为0.5 MPa，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料一致；导热系数为0.025W/(m•K)，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料降低25%。性能对比如下表2：
表2
| 性能项点 | 本实施例制得的纤维增强酚醛发泡材料 | 多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料 |
| 体密度/ kg/m<sup>3</sup> | 85 | 160 |
| 层间抗剪切强度/ MPa | 0.5 | 0.5 |
| 导热系数/W/(m•K) | 0.025 | 0.034 |
实施例3
本实施例提供一种纤维增强酚醛发泡复合材料及其制备方法，包括以下步骤：
将玻璃纤维针刺毡轴卷放出，玻璃纤维针刺毡体积密度为100 kg/m3，厚度12mm，首先通过逗号辊对针刺毡下表面进行上胶，随后通过另一套逗号辊对针刺毡上表面进行上胶，最后经过一道压延辊进入烘箱，压延辊间隙为8mm，烘箱温度为125℃；采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，酚醛树脂与聚丙烯酸微球质量配比为100：5；然后注入自动注胶系统，注胶速率为1050mL/min；启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维针刺毡，牵引速率为3m/min，同时采用自动注胶系统通过上下两道上胶装置连续注胶浸润，经过烘箱烘烤制得预浸料；将预浸料裁剪成一定尺寸，单层送入压机，压机温度为125℃，压制时间为10min，成型厚度为10mm，成型后得到复合材料。所得复合材料密度为160 kg/m3，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料一致；层间抗剪切强度为1.5MPa，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料提升2倍；导热系数为0.034W/(m•K)，较多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料一致。性能对比如下表3：
表3
| 性能项点 | 本实施例制得的纤维增强酚醛发泡材料 | 多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料 |
| 体密度/ kg/m<sup>3</sup> | 160 | 160 |
| 层间抗剪切强度/ MPa | 1.5 | 0.5 |
| 导热系数/W/(m•K) | 0.034 | 0.034 |
对比例1
将玻璃纤维毡轴卷放出，玻璃纤维毡面密度为60 kg/m2，通过逗号辊对玻璃纤维毡下表面进行上胶，经过一道压延辊进入烘箱，压延辊间隙为0.2mm，烘箱温度为125℃；采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，酚醛树脂与聚丙烯酸微球质量配比为100：10；然后注入自动注胶系统，注胶速率为105mL/min；启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维毡，牵引速率为3m/min，经过烘箱烘烤制得预浸料；将预浸料裁剪成一定尺寸，叠10层预浸料送入压机，压机温度为125℃，压制时间为10min，成型厚度为10mm，成型后得到复合材料。所得复合材料密度为160 kg/m3，所得复合材料为多层粘接均质结构酚醛发泡复合材料；层间抗剪切强度仅为0.5 MPa，导热系数为0.034W/(m•K)。
纤维增强酚醛发泡复合材料的制备方法制备的纤维增强酚醛发泡复合材料由于其一体化三明治发泡结构，一是解决了轻量化问题，减重效果最大可达约50%；二是解决了多层粘接均质结构低的剪切强度，最优效果可达目前性能的3倍；三是解决多层粘接均质结构节能保温效果，既是降低材料的导热系数，最优效果可降低25%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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)
1.一种纤维增强酚醛发泡材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将玻璃纤维针刺毡轴卷放出并通过上下两道上胶装置，再经过至少一道压延辊进入烘箱；
S2.采用聚丙烯酸微球发泡剂加入到热固性酚醛树脂基体中用于制备酚醛树脂胶液，然后注入自动注胶系统；
S3.启动湿法预浸机收卷装置，牵引玻璃纤维针刺毡，同时采用自动注胶系统通过上下两道上胶装置连续注胶浸润，经过烘箱烘烤制得预浸料；
S4.将预浸料裁剪、铺层，采用模压成型制备得到复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述玻璃纤维针刺毡为厚度5～15mm；其导热系数为0.025～0.040W/(m•K)，层间剪切强度为0.5～1.5MPa，体积密度为90～180kg/m3。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述上胶装置包括逗号辊上胶装置及三辊上胶装置中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述聚丙烯酸微球发泡剂的发泡前粒径为18～30μm，发泡后体积密度为5～10g/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述酚醛树脂为粘度在300～5000mPa•s之间的热固性酚醛树脂和改性酚醛树脂中的一种或几种的混合物，所述改性酚醛树脂选自加入外增韧剂的酚醛树脂、双马来酰亚胺改性酚醛树脂、腰果油改性酚醛树脂、聚酰胺改性酚醛树脂中的至少一种；所述外增韧剂包括含活性基团的橡胶或环氧树脂，所述含活性基团的橡胶选自丁腈、丁苯、天然橡胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述酚醛树脂胶液由包括以下重量份的组分制备得到：酚醛树脂90～110份、聚丙烯酸微球1～20份。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述酚醛树脂胶液的制备方法包括：将聚丙烯酸微球加入到热固性酚醛树脂基体中，采用机械搅拌或单/双螺杆挤出中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述自动注胶系统的注胶速率为200～2000mL/min。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述模压固化成型步骤中，固化温度为80～180℃，压力0.1～0.6MPa，固化时间为5～60min。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的制备方法制得的纤维增强酚醛发泡材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111395917.2A CN113929961A (zh) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111395917.2A CN113929961A (zh) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113929961A true CN113929961A (zh) | 2022-01-14 |
Family
ID=79287521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111395917.2A Pending CN113929961A (zh) | 2021-11-23 | 2021-11-23 | 一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113929961A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0462044A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-27 | Sekisui Plastics Co Ltd | 繊維強化フェノール樹脂発泡体及びその製造方法 |
| CN104249496A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种防火保温复合轻质板材及其制备方法 |
| CN104497473A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-08 | 江苏科技大学 | 一种纤维增强酚醛泡沫复合材料及其制备方法 |
| CN104876637A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-02 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种纤维增强纯无机阻燃泡沫复合材料及其制备方法 |
| CN105255101A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 航天材料及工艺研究所 | 一种耐冲击、防火的玻璃纤维增强酚醛板材及其制备方法 |
-
2021
- 2021-11-23 CN CN202111395917.2A patent/CN113929961A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0462044A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-27 | Sekisui Plastics Co Ltd | 繊維強化フェノール樹脂発泡体及びその製造方法 |
| CN104249496A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种防火保温复合轻质板材及其制备方法 |
| CN104497473A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-08 | 江苏科技大学 | 一种纤维增强酚醛泡沫复合材料及其制备方法 |
| CN104876637A (zh) * | 2015-05-25 | 2015-09-02 | 中航复合材料有限责任公司 | 一种纤维增强纯无机阻燃泡沫复合材料及其制备方法 |
| CN105255101A (zh) * | 2015-10-16 | 2016-01-20 | 航天材料及工艺研究所 | 一种耐冲击、防火的玻璃纤维增强酚醛板材及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5774788B2 (ja) | 耐熱紙及びその製造方法、繊維強化耐熱樹脂成型体及びその前駆体並びにそれらの製造方法 | |
| CN113650375B (zh) | 一种耐冲击、阻燃的地板及其制备方法 | |
| CN110982225B (zh) | 一种预浸料及其制备方法 | |
| CN107877991A (zh) | 一种高刚性复合材料厚板及其制备方法 | |
| JP2013056985A (ja) | プリプレグの製造方法と繊維強化熱硬化性樹脂成型体の製造方法 | |
| CN109097864B (zh) | 一种多孔压电阻尼复合材料的制备方法 | |
| CN107363963A (zh) | 一种超高密度超高强度植物纤维板的制造方法 | |
| CN217514710U (zh) | 一种纤维增强热塑性保温板 | |
| CN112961464A (zh) | 一种高性能大丝束碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN110723984B (zh) | 一种保温板材用气凝胶复合泡沫芯材及其制备方法 | |
| CN100422261C (zh) | 氰酸酯树脂/碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN103568447B (zh) | 层压成型装置及其制备热固性高分子基复合材料的方法 | |
| CN104629251A (zh) | 一种阻燃剂组合物及其应用 | |
| CN105109068B (zh) | 一种非热压罐成型预浸料制备方法 | |
| CN106147228B (zh) | 一种以聚酰亚胺片材为壁材的蜂窝结构材料及其制备方法 | |
| CN113943471A (zh) | 一种低密度预浸料、制备方法及应用 | |
| CN113929961A (zh) | 一种纤维增强酚醛发泡材料及其制备方法 | |
| CN111532010B (zh) | 一种绝缘隔热层压复合材料的制备工艺 | |
| CN113492472A (zh) | 一种热固性植物纤维预浸料及其制备方法和应用 | |
| CN112481817A (zh) | 一种碳纤维隔热材料及其制备方法 | |
| CN110746738A (zh) | 一种酚醛树脂发泡预浸料、其制备方法及应用 | |
| CN111004407A (zh) | 一种预浸料及制备方法 | |
| CN111016377B (zh) | 一种夹层结构复合材料及其ooa制备方法 | |
| CN111349311A (zh) | 一种粉末状环氧树脂组合物、预浸料及其复合材料板 | |
| CN215750203U (zh) | 一种纤维/树脂分布可控的热塑预浸料制备系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220114 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |