CN114292489A - 一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质及其制备方法，所述介质包括多孔结构材料和附着在所述多孔结构材料上的表面处理剂，多孔结构材料为纤维类材料，所述表面处理剂的质量与介质质量的比例≤25％；所述多孔结构材料的平均孔径为6‑25um，最大孔径范围为28‑85um；所述表面处理剂包含粘结剂、防水剂、抗菌剂、染色剂、表面活性剂、阻燃剂中的一种或多种。本发明制备的吸声阻燃介质，在低密度、轻质性能基础上，其吸声和阻燃性能优异，强度高、耐用，且对金属材料不会产生腐蚀性，尤其适合应用于飞机、火车、汽车等交通工具中，也可以应用在建筑等领域。
Description
技术领域
本发明涉及吸声阻燃材料技术领域，具体涉及一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质及其制备方法。
背景技术
吸音/吸声/隔音的阻燃材料在各行各业中应用广泛，在飞机、火车、汽车等交通工具中也广泛使用到吸声材料，建筑行业中也涉及到不同成分的隔音阻燃材料，使用场合不同，对隔音材料的性能要求也不同。在飞机机舱，火车、汽车的车内使用的隔音材料通常要求在吸声性能好、阻燃性能良好的同时，还要轻量化，以减轻运输工具的重量。
但是，目前市面上缺少吸声性、阻燃性、轻量化性能均好的材料，并且有的吸声阻燃材料会对容纳其的金属材料造成腐蚀，有的材料成本高，现有吸声阻燃材料存在不同的技术问题，市面上缺乏综合性能优秀的轻质吸声阻燃材料。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质及其制备方法。
本发明为了实现其目的，采用的技术方案是：
一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，所述介质包括多孔结构材料和附着在所述多孔结构材料上的表面处理剂，多孔结构材料为纤维类材料，所述表面处理剂的质量与介质质量的比例≤25％；
所述多孔结构材料的平均孔径为6-25um，最大孔径范围为28-85um；
所述表面处理剂包含粘结剂、防水剂、抗菌剂、染色剂、表面活性剂、阻燃剂中的一种或多种。
所述纤维类材料为无机纤维或者有机纤维，所述无机纤维是陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物纤维、石英纤维、硼纤维中的任意一种或多种；所述有机纤维是聚氨酯纤维、酚醛纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、阻燃涤纶、阻燃维纶、阻燃纤维素、阻燃锦纶中的任意一种或几种。
所述表面处理剂与纤维类材料的结合为包裹式或纤维交点结合式。
所述纤维类材料为无机纤维时，所述多孔结构材料的BET为0.5～10m2/g；
所述纤维类材料为有机纤维时，所述多孔结构材料的BET为1～2000m2/g，优选为1～1500m2/g或1～1000m2/g。
在上述技术方案中，所述介质的密度≤3.0lb/ft3，优选≤1.7lb/ft3。
所述粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂、双氰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或者硫酸锆酰胺；
所述防水剂选自有机硅防水剂，优选聚硅氧烷或氟碳防水剂，优选氟碳防水剂选自壳聚糖、蜡乳液、硬脂酸氯化铬配合物、含-CnF2n+1的全氟碳链；
所述表面活性剂选自磷脂、硅烷偶联剂，优选Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷；
所述抗菌剂选自无机抗菌剂、季铵盐、胍类、酚类、脂肪酸及脂肪酸盐、有机铜化合物、脱乙酞基甲壳质、含氮杂环化合物；优选所述无机抗菌剂选自氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂；
所述染色剂选自氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基、亚硝基染料；
所述阻燃剂选自溴系、磷氮系、氮系、红磷及化合物，三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系阻燃剂。
优选地，所述介质中还含有硅气凝胶，所述气凝胶中包括SiO2和其它成分，所述其它成分包括V2O5、TiO2、AL2O3、NiO、ZnO、Cr2O3、Fe2O3、Pr2O3、Sm2O3或Eu2O3中的任意一种或几种。
所述硅气凝胶占所述介质的质量百分比为0～200％，优选2～100％或2～80％。
上述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的制备方法，包括如下步骤：
1)采用火焰喷吹法制备均匀的无机纤维材料，或者直接购买商品化有机纤维材料；
2)将纤维梳理均匀，确保单位面积克重偏差≤25％；
3)采用重力沉降或真空抽吸的方式，使纤维在成型网上形成具有一定厚度的纤维层状物；成型过程中，采用上下喷淋的方式，在纤维层状物中喷洒表面处理剂，可借助外力(如风力、机械力)使纤维与表面处理剂充分接触，纤维层状物中含水率≤35％；
4)在130-300℃高温烘房固化交联，交联时，上下面均匀施加压力，使固化完成时定型，制备成高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质。
上述的含有硅气凝胶的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的制备方法，包括如下步骤：
1)采用火焰喷吹法制备均匀的无机纤维材料，或者直接购买商品化有机纤维材料；
2)将纤维梳理均匀，确保单位面积克重偏差≤25％；
3)采用重力沉降或真空抽吸的方式，使纤维在成型网上形成具有一定厚度的纤维层状物；成型过程中，采用上下喷淋的方式，在纤维层状物中喷洒表面处理剂，可借助外力(如风力、机械力)使纤维与表面处理剂充分接触，纤维层状物中含水率≤35％，经过上下压板挤压初步成型；
4)将纤维层状物浸入采用溶胶-凝胶法制得的硅湿凝胶中，充分浸润后，采用超临界干燥法或常压干燥法干燥，即在纤维层状物中复合了气凝胶，得到所述高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质。
本发明的有益效果是：本发明制备的吸声阻燃介质，在低密度、轻质性能基础上，其吸声和阻燃性能优异，强度高、耐用，且对容纳其的金属材料不会产生腐蚀性，尤其适合应用于飞机、火车、汽车等交通工具中，也可以应用在建筑等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法；所用化学试剂如无特殊说明，均为本领域常规化学试剂，均可通过商购获得。
实施例1
本发明的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，包括多孔结构材料和附着在所述多孔结构材料上的表面处理剂，多孔结构材料为纤维类材料，多孔结构材料的BET为0.5～5000m2/g，优选为1～2000m2/g或1～1500m2/g。
所述表面处理剂的质量与介质质量的比例≤25％；所述多孔结构材料的平均孔径为6-25um，最大孔径范围为28-85um。所述表面处理剂包含粘结剂、防水剂、抗菌剂、染色剂、表面活性剂、阻燃剂中的一种或多种。所述表面处理剂与纤维类材料的结合为包裹式或纤维交点结合式。
其中，所述纤维类材料为无机纤维或者有机纤维，无机纤维和有机纤维不混合使用。所述无机纤维是陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物纤维、石英纤维、硼纤维中的任意一种或多种；所述有机纤维是聚氨酯纤维、酚醛纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、阻燃涤纶、阻燃维纶、阻燃纤维素、阻燃锦纶中的任意一种或几种。
本发明的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的密度≤3.0lb/ft3，优选≤1.7lb/ft3。
本发明的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质还可以含有硅气凝胶，所述气凝胶中包括SiO2和其它成分，所述其它成分包括V2O5、TiO2、AL2O3、NiO、ZnO、Cr2O3、Fe2O3、Pr2O3、Sm2O3或Eu2O3中的任意一种或几种；硅气凝胶占所述介质的质量百分比为0～200％，优选2～100％或2～80％。
所述粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂、双氰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或者硫酸锆酰胺；
所述防水剂选自有机硅防水剂，优选聚硅氧烷或氟碳防水剂，优选氟碳防水剂选自壳聚糖、蜡乳液、硬脂酸氯化铬配合物、含-CnF2n+1的全氟碳链；
所述表面活性剂选自磷脂、硅烷偶联剂，优选Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷；
所述抗菌剂选自无机抗菌剂、季铵盐、胍类、酚类、脂肪酸及脂肪酸盐、有机铜化合物、脱乙酞基甲壳质、含氮杂环化合物；优选所述无机抗菌剂选自氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂；
所述染色剂选自氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基、亚硝基染料；
所述阻燃剂选自溴系、磷氮系、氮系、红磷及化合物，三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系阻燃剂。
本发明提供两种制备高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的方法。
第一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的制备方法，按照如下步骤操作：
1)采用火焰喷吹法制备均匀的无机纤维材料，或者直接购买商品化有机纤维材料；
2)将纤维梳理均匀，确保单位面积克重偏差≤25％；
3)采用重力沉降或真空抽吸的方式，使纤维在成型网上形成具有一定厚度的纤维层状物；成型过程中，采用上下喷淋的方式，在纤维层状物中喷洒表面处理剂，可借助外力(如风力、机械力)使纤维与表面处理剂充分接触，纤维层状物中含水率≤35％；
4)在130-300℃高温烘房固化交联，交联时，上下面均匀施加压力，使固化完成时定型，制备成高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质。
第二种为含有气凝胶的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的制备方法，按照如下步骤操作：
1)采用火焰喷吹法制备均匀的无机纤维材料，或者直接购买商品化有机纤维材料；
2)将纤维梳理均匀，确保单位面积克重偏差≤25％；
3)采用重力沉降或真空抽吸的方式，使纤维在成型网上形成具有一定厚度的纤维层状物；成型过程中，采用上下喷淋的方式，在纤维层状物中喷洒表面处理剂，可借助外力(如风力、机械力)使纤维与表面处理剂充分接触，纤维层状物中含水率≤35％，经过上下压板挤压初步成型；
4)将纤维层状物浸入采用溶胶-凝胶法制得的硅湿凝胶中，充分浸润后，采用超临界干燥法或常压干燥法干燥，即在纤维层状物中复合了气凝胶，得到所述高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质。
按照上述的第一种方法制备表1中的样品1-4，按照上述的第二种方法制备表1中的样品5：
表1
注：表1中的百分比比值为相应的原料在最终得到的产品中的质量百分比，样品1、2中防水剂为聚硅氧烷+氟碳防水剂按等质量混合得到。
对得到的样品1-5进行产品性能检测，检测结果如表2中所示。
表2
将样品1-5分别浸水48h后检测水的pH值，测得浸泡样品的浸泡水的pH值为5.8～10，说明本发明产品经水浸泡后仍然呈现中性，不会对金属材料造成腐蚀。
从以上产品性能检测结果可知，本发明制备的吸声阻燃介质，在低密度、轻质性能基础上，其吸声和阻燃性能优异，强度高、耐用，且对容纳其的金属材料不会产生腐蚀性，尤其适合应用于飞机、火车、汽车等交通工具中，也可以应用在建筑等领域。
Claims (10)
1.一种高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：所述介质包括多孔结构材料和附着在所述多孔结构材料上的表面处理剂，多孔结构材料为纤维类材料，所述表面处理剂的质量与介质质量的比例≤25％；
所述多孔结构材料的平均孔径为6-25um，最大孔径范围为28-85um；
所述表面处理剂包含粘结剂、防水剂、抗菌剂、染色剂、表面活性剂、阻燃剂中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：所述纤维类材料为无机纤维或者有机纤维，所述无机纤维是陶瓷纤维、玻璃纤维、矿物纤维、石英纤维、硼纤维中的任意一种或多种；所述有机纤维是聚氨酯纤维、酚醛纤维、芳纶纤维、聚酰亚胺纤维、聚苯硫醚纤维、芳砜纶纤维、聚四氟乙烯纤维、阻燃涤纶、阻燃维纶、阻燃纤维素、阻燃锦纶中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：所述表面处理剂与纤维类材料的结合为包裹式或纤维交点结合式。
4.根据权利要求2所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：
所述纤维类材料为无机纤维时，所述多孔结构材料的BET为0.5～10m2/g；
所述纤维类材料为有机纤维时，所述多孔结构材料的BET为1～2000m2/g，优选为1～1500m2/g或1～1000m2/g。
5.根据权利要求1所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：所述介质的密度≤3.0lb/ft3，优选≤1.7lb/ft3。
6.根据权利要求1所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：
所述粘结剂为酚醛树脂、脲醛树脂、双氰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或者硫酸锆酰胺；
所述防水剂选自有机硅防水剂，优选聚硅氧烷或氟碳防水剂，优选氟碳防水剂选自壳聚糖、蜡乳液、硬脂酸氯化铬配合物、含-CnF2n+1的全氟碳链；
所述表面活性剂选自磷脂、硅烷偶联剂，优选Y-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙基氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷；
所述抗菌剂选自无机抗菌剂、季铵盐、胍类、酚类、脂肪酸及脂肪酸盐、有机铜化合物、脱乙酞基甲壳质、含氮杂环化合物；优选所述无机抗菌剂选自氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂；
所述染色剂选自氮染料、蒽醌染料、芳甲烷染料、靛族染料、硫化染料、酞菁染料、硝基、亚硝基染料；
所述阻燃剂选自溴系、磷氮系、氮系、红磷及化合物，三氧化二锑、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系阻燃剂。
7.根据权利要求1至6任一项所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：所述介质中还含有硅气凝胶，所述气凝胶中包括SiO2和其它成分，所述其它成分包括V2O5、TiO2、AL2O3、NiO、ZnO、Cr2O3、Fe2O3、Pr2O3、Sm2O3或Eu2O3中的任意一种或几种。
8.根据权利要求7所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质，其特征在于：所述硅气凝胶占所述介质的质量百分比为0～200％，优选2～100％或2～80％。
9.权利要求1-6任一项所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)采用火焰喷吹法制备均匀的无机纤维材料，或者直接购买商品化有机纤维材料；
2)将纤维梳理均匀，确保单位面积克重偏差≤25％；
3)采用重力沉降或真空抽吸的方式，使纤维在成型网上形成具有一定厚度的纤维层状物；成型过程中，采用上下喷淋的方式，在纤维层状物中喷洒表面处理剂，使纤维与表面处理剂充分接触，纤维层状物中含水率≤35％；
4)在130-300℃高温烘房固化交联，交联时，上下面均匀施加压力，使固化完成时定型，制备成高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质。
10.权利要求7或8所述的高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)采用火焰喷吹法制备均匀的无机纤维材料，或者直接购买商品化有机纤维材料；
2)将纤维梳理均匀，确保单位面积克重偏差≤25％；
3)采用重力沉降或真空抽吸的方式，使纤维在成型网上形成具有一定厚度的纤维层状物；成型过程中，采用上下喷淋的方式，在纤维层状物中喷洒表面处理剂，使纤维与表面处理剂充分接触，纤维层状物中含水率≤35％，经过上下压板挤压初步成型；
4)将纤维层状物浸入采用溶胶-凝胶法制得的硅湿凝胶中，充分浸润后，采用超临界干燥法或常压干燥法干燥，即在纤维层状物中复合了气凝胶，得到所述高强度低密度轻质吸声纤维类阻燃介质。
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| CN108238739A (zh) * | 2016-12-27 | 2018-07-03 | 天津摩根坤德高新科技发展有限公司 | 一种无纺二氧化硅气凝胶隔热保温毡及制备方法 |
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