CN115449186A - 阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法 - Google Patents

阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115449186A
CN115449186A CN202211257926.XA CN202211257926A CN115449186A CN 115449186 A CN115449186 A CN 115449186A CN 202211257926 A CN202211257926 A CN 202211257926A CN 115449186 A CN115449186 A CN 115449186A
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy resin
flame
smoke
flame retardant
retardant
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
Application number
CN202211257926.XA
Other languages
English (en)
Inventor
杨小强
陈齐
姬婉婷
沈旭望
南茜
潘震
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cetc Wuhu General Aviation Industry Technology Research Institute Co ltd
Cetc Wuhu Diamond Aircraft Manufacture Co ltd
Original Assignee
Cetc Wuhu General Aviation Industry Technology Research Institute Co ltd
Cetc Wuhu Diamond Aircraft Manufacture Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cetc Wuhu General Aviation Industry Technology Research Institute Co ltd, Cetc Wuhu Diamond Aircraft Manufacture Co ltd filed Critical Cetc Wuhu General Aviation Industry Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN202211257926.XA priority Critical patent/CN115449186A/zh
Publication of CN115449186A publication Critical patent/CN115449186A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • 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
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2227—Oxides; Hydroxides of metals of aluminium
    • 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
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/32—Phosphorus-containing compounds
    • C08K2003/321—Phosphates
    • C08K2003/322—Ammonium phosphate
    • C08K2003/323—Ammonium polyphosphate
    • 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
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/38—Boron-containing compounds
    • C08K2003/387—Borates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/22—Halogen free composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/02—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group
    • C08L2205/025—Polymer mixtures characterised by other features containing two or more polymers of the same C08L -group containing two or more polymers of the same hierarchy C08L, and differing only in parameters such as density, comonomer content, molecular weight, structure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法。所述方法包括以下步骤：将含磷改性环氧树脂融化后与液体环氧树脂混合均匀，获得环氧树脂混合液；将环氧树脂混合液与添加型阻燃剂、协效阻燃剂以及硅烷偶联剂混合均匀，获得混合组分；往混合组分中加入固化剂，混合均匀后获得阻燃低烟环氧树脂。本发明利用添加型阻燃剂和协效阻燃剂的协同作用，及与液体环氧树脂和固体含磷环氧树脂等的配合，在保持环氧树脂优异力学性能的前提下进一步提高了环氧树脂的阻燃等级。此外，通过与一定的纤维增强材料制备成的复合材料阻燃等级高且低烟。该方法生产设备简单，工艺过程简单，生产成本低，适合工业化生产。

Description

阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高性能树脂材料领域，具体地，涉及一种阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法。
背景技术
环氧树脂因其优异的力学性能、耐腐蚀性、粘结强度等优点，被广泛应用于航空航天、轨道交通等领域。然而，环氧树脂易燃，并且在燃烧过程中释放大量的烟和有毒气体，无法满足航空航天、轨道交通等领域阻燃低烟的要求，严重影响了环氧树脂的进一步发展。
含卤(溴、氯等)阻燃剂可以大幅度提高环氧树脂的阻燃等级、耐腐蚀性能和耐老化性能。但是，含卤阻燃剂在燃烧过程中会释放大量的剧毒和致癌物质，严重危害了人们的身体健康和生活环境。为了保护人们的自身安全和大自然环境，近些年来研究者的工作重心主要集中于无卤阻燃领域，如反应型阻燃剂(硅系、氮系、磷系等)和无机阻燃剂(金属氧化物和氢氧化物)等。
现有的制备无卤阻燃环氧树脂的方法存在着产物阻燃等级较低，燃烧时释放大量的浓烟，树脂搅拌不均匀，生产过于繁琐，无法工业化生产，生产成本高，产物力学性能较差等缺点，无法在航空航天、轨道交通等领域进一步发展。
发明内容
为了解决上述现有技术的问题之一，本发明提供了一种阻燃低烟环氧树脂及其制备方法。
本发明提供的阻燃低烟环氧树脂的制备方法包括：
将含磷改性环氧树脂融化后与液体环氧树脂混合均匀，获得环氧树脂混合液；
将所述环氧树脂混合液与添加型阻燃剂、协效阻燃剂以及硅烷偶联剂混合均匀，获得混合组分；
往所述混合组分中加入固化剂，混合均匀后获得阻燃低烟环氧树脂。
在本发明的一些实施例中，还往所述混合组分中加入促进剂，将所述促进剂和所述固化剂与所述混合组分混合均匀后获得所述阻燃低烟环氧树脂；
优选地，所述混合组分的温度小于等于70℃后再加入所述固化剂和所述促进剂。
在本发明的一些实施例中，所述含磷改性环氧树脂的用量为15～40份，所述液体环氧树脂的用量为15～40份，所述添加型阻燃剂的用量为15～40份，所述协效阻燃剂的用量为15～30份，所述硅烷偶联剂的用量为0.5～2份，所述固化剂的用量为1～10份，所述促进剂的用量为1～5份。
在本发明的一些实施例中，所述含磷改性环氧树脂的用量为20～30份，所述液体环氧树脂的用量为15～25份，所述添加型阻燃剂的用量为15～25份，所述协效阻燃剂的用量为20～30份，所述硅烷偶联剂的用量为1份。
在本发明的一些实施例中，所述液体环氧树脂为双酚A型树脂、酚醛环氧树脂中的一种或多种；所述添加型阻燃剂为添加型磷系阻燃剂、添加型氮系阻燃剂、添加型硅系阻燃剂中的一种或多种；所述协效阻燃剂选自金属化合物和金属氢氧化物的一种或多种，所述协效阻燃剂的平均粒径为5～50微米；所述固化剂为双氰胺，所述促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物的一种或多种。
本发明提供的阻燃低烟环氧树脂为通过上述阻燃低烟环氧树脂的制备方法制备而成。
本发明还提供了一种复合材料及其制备方法。
本发明提供的复合材料的制备方法包括：
将上述阻燃低烟环氧树脂制备成胶膜；
将纤维增强材料与所述胶膜进行含浸复合，获得树脂含量为38％～42％的复合材料。
在本发明的一些实施例中，将所述阻燃低烟环氧树脂制备成所述胶膜包括：
在65～75℃的温度下将所述阻燃低烟环氧树脂溶胶，然后利用胶膜机将溶胶后的阻燃低烟环氧树脂制备成所述胶膜；
其中，所述胶膜机的涂胶速度为3～5m/min。
在本发明的一些实施例中，所述含浸复合时的温度为90～110℃，含浸速度为3～5m/min。
在本发明的一些实施例中，所述纤维增强材料为玻璃纤维编织布、玻璃纤维单向带、碳纤维编织布、碳纤维单向带、高强玻璃纤维布、高强玻璃单向带中的一种。
本发明提供的复合材料为通过上述复合材料的制备方法制得。
本发明利用添加型阻燃剂和协效阻燃剂的协同作用，及与液体环氧树脂和固体含磷改性环氧树脂等的配合，制备了无卤的阻燃低烟环氧树脂，其在保持环氧树脂优异力学性能的前提下提高了环氧树脂的阻燃等级，降低环氧树脂的烟气毒性。通过与一定的纤维增强材料制备成复合材料，固化后的复合材料能满足EN45545标准最高阻燃等级(HL3)要求，能满足航空航天、轨道交通等领域阻燃低烟的要求。该方法生产设备简单，工艺过程简单，生产成本低，可进行工业化生产。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的制备阻燃低烟环氧树脂的工艺流程图。
图2为本发明一实施例提供的制备复合材料的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
需要特别说明的是，本发明中，“份”代表的是重量份。每份重量相等。
图1示出了本发明一实施例提供的阻燃低烟环氧树脂的制备方法，可包括以下步骤。
S110:将含磷改性环氧树脂融化后与液体环氧树脂混合均匀，获得环氧树脂混合液。
在常温状态下，含磷改性环氧树脂为固态，因此需先将固态的含磷改性环氧树脂融化为液态，再将其与液体环氧树脂混合均匀。
可选地，固态的含磷改性环氧树脂融化温度为约110℃。可选地，搅拌混合的时间为1h左右。
本发明中含磷改性环氧树脂可为DOPO改性环氧树脂(CE5800)。液体环氧树脂可为双酚A型树脂、酚醛环氧树脂中的一种或多种，包括但不限于：NPPN-631、DEN-438、NPPN-638、CYD-128、CYD-127、CYD-134、CYD-011、CYD-012、BE188、NPEL128、E51等。
其中，含磷改性环氧树脂和液体环氧的用量可分别为15～40份，优选地，液体环氧的用量可为20～30份，含磷改性环氧树脂的用量可为15～25份。可通过调整含磷改性环氧树脂和液体环氧的用量比，从而调整最终获得的阻燃低烟环氧树脂的具体性能。
S120：将环氧树脂混合液与添加型阻燃剂、协效阻燃剂以及硅烷偶联剂混合均匀，获得混合组分。
可选地，添加型阻燃剂为添加型磷系阻燃剂、添加型氮系阻燃剂、添加型硅系阻燃剂的一种或多种，例如聚磷酸铵、磷酸酯、红磷、三聚氰胺、聚硅氧烷等。可选地，协效阻燃剂选自金属化合物和金属氢氧化物的一种或多种，例如：氢氧化镁、氢氧化铝、氧化亚铜、氧化钛、氧化镁、氧化铝、硼酸锌等。可选地，硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570中的一种或多种。
可选地，所用的协效阻燃剂的平均粒径为5-50微米。通过控制协效阻燃剂粒径在此范围内，不仅可以提升其阻燃性能和力学性能，同时也可以降低成本。
可选地，添加型阻燃剂的用量为15～40份，协效阻燃剂的用量为15～30份，硅烷偶联剂的用量为0.5～2份。优选地，添加型阻燃剂的用量为15～25份，协效阻燃剂的用量为20～30份，硅烷偶联剂的用量为1份。
可选地，这些物料的搅拌混合的时间为1h左右。
本发明中，添加型阻燃剂和协效阻燃剂具有协同作用，添加型阻燃剂和协效阻燃剂能分别发挥阻燃作用并相互促进。添加型阻燃剂中有机磷会先受热分解生成聚磷酸，促使基材迅速脱水炭化，在凝聚相发挥阻燃作用；有机氮则热分解吸热生成NH3、N2等难燃气体，稀释氧气浓度在气相发挥阻燃作用。协效阻燃剂中金属氢氧化物在燃烧受热过程中会吸热分解产生水以及金属氧化物，该过程会带走基材中的大部分热量。同时，分解产生的水以水蒸气的形式稀释氧气浓度，有效降低氧气与可燃物质的接触，实现阻燃的目的。另外，在凝聚相中，分解产生的金属氧化物能够形成隔层效应，以隔热隔氧的方式发挥阻燃作用。两种阻燃剂发挥凝聚相和气相的协同作用。
S130：往混合组分中加入固化剂，混合均匀后获得阻燃低烟环氧树脂。在本发明的其他实施例中，还可往混合组分中加入促进剂，此时该步骤为：将促进剂和固化剂与混合组分混合均匀后获得阻燃低烟环氧树脂。
可选地，所用的固化剂为双氰胺，例如：Ecure4、Dyhard 100、Dyhard 100s、Dyhard100SF等。可选地，固化剂的用量为1～10份。
可选地，所用的促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物中的一种或多种，例如：UR200、UR 300、UR400、UR 500，Ecure 20、OMICURE U-35M、OMICURE U-52M、PN-23、PN-50等。可选地，促进剂的用量为1～5份。
可在混合组分的温度≦70℃后再加入固化剂和促进剂。当在温度高于70℃后加入双氰胺和相应促进剂，在搅拌过程中可能会导致树脂暴聚固化，固化后的树脂将无法作为基体材料使用。
上述步骤可采用带有控温装置的反应釜进行搅拌，以提高工作效率。
本发明通过添加型阻燃剂和协效阻燃剂的协同作用，及与含磷改性环氧树脂和液体环氧树脂等的配合，制得的阻燃低烟环氧树脂不仅不含卤素，同时其阻燃性能良好，固化后的复合材料能满足EN45545最高阻燃等级标准(HL3)要求，且烟气小、毒性小，使用安全。
此外，制得的阻燃低烟环氧树脂具有较长的存储寿命，在室温(25℃)下能存放1个月以上，在-18℃下可存放半年以上。
图2示出了本发明一实施例提供的复合材料的制备方法，包括以下步骤。
S210：将上述制得的阻燃低烟环氧树脂制备成胶膜。
可采用胶膜机制备胶膜。可在65～75℃的温度下将阻燃低烟环氧树脂溶胶，然后利用胶膜机将溶胶后的阻燃低烟环氧树脂制备成胶膜。制备的环氧树脂体系在该温度区间下具有一定的流动性，有利于胶膜的制备。温度过高，材料会在制备过程固化；而温度过低，材料流动性较差。可选地，胶膜机的涂胶速度为3～5m/min。
制备成胶膜的树脂在后续的含浸复合中具有很好的涂覆性，可以很好的控制复合材料的树脂含量。发明人通过实验发现，通过对挥发份检测，复合材料挥发份含量≤1.5％。
S220：将纤维增强材料与胶膜进行含浸复合，获得复合材料。
可选地，所用的纤维增强材料为玻璃纤维编织布、玻璃纤维单向带、碳纤维编织布、碳纤维单向带、高强玻璃纤维布、高强玻璃单向带中的一种。可选地，含浸复合时的温度为90～110℃，含浸速度为3～5m/min。
本发明中，获得的复合材料树脂的含量为38％～42％。
通过本方法制备的复合材料，固化后其玻璃化转变温度在130℃左右，能在中低温条件下使用。而且具有较长的存储寿命，在室温(25℃)下能存放1个月以上，在-18℃下可存放半年以上。
下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。除特别指出，本发明提供的技术方案中所用试剂、仪器均可由常规渠道或市场购得。
实施例1
称取4.6kg液体环氧树脂(酚醛环氧树脂NPPN-631)和5.4kg固体含磷环氧树脂(DOPO改性环氧树脂CE5800)加入带温控的反应釜中，升温至110℃，待固体树脂融化成液体后，搅拌60min后得到组分A。
往组分A中加入3.6kg固体无卤阻燃剂(聚磷酸铵AP422)、2.4kg协效阻燃剂(1.8kg氢氧化铝martinal on-904和0.6kg硼酸锌)、0.18kg硅烷偶联剂(KH560)继续搅拌60min，结束得到组分B。
将组分B降温至70℃以下，加入0.42kg固化剂(双氰胺DYHARD100S)和0.3kg促进剂(有机脲DYHARD UR500)，搅拌30min，得到阻燃低烟环氧树脂。
将上述得到的阻燃低烟环氧树脂放入涂膜机，利用热熔法工艺，制备树脂胶膜，涂膜工艺设定条件：70±5℃，设定速度：3～5m/min，涂膜厚度：73±5g/m2。
将上述所得的胶膜和EWT200玻璃纤维编织布进行含浸复合。含浸条件为：含浸温度100±10℃，含浸速度3～5m/min，含浸以后，得到复合材料。其纤维面密度为200g/m2，树脂含量为40±2％。
对上述复合材料进行裁切、铺贴、固化，固化工艺为：140℃～120min，采用热压罐进行固化成型。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准最高阻燃等级(HL3)要求。其中，烟密度Ds(4)为135.1，烟密度VOF4为292.5min。复合材料力学性能为：弯曲强度为460MPa，压缩强度为400MPa，拉伸性能为320MPa，层间剪切强度为42MPa。
实施例2
称取4.8kg液体环氧树脂(双酚A型环氧树脂CYD-128)和3.6kg固体含磷环氧树脂(DOPO改性环氧树脂CE5800)加入带温控的反应釜中，升温至110℃，待固体树脂融化成液体后，搅拌60min后得到组分A。
往组分A中加入3.6kg固体无卤阻燃剂(甲基磷酸二甲酯DMMP分子量124)、4.8kg协效阻燃剂(3.6kg氢氧化铝martinal on-904和1.2kg硼酸锌)、0.18kg硅烷偶联剂(KH560)继续搅拌60min，结束得到组分B。
将组分B降温至70℃以下，加入0.42kg固化剂(双氰胺DYHARD 100S)和0.3kg促进剂(有机脲DYHARD UR500)，搅拌30min，得到阻燃低烟环氧树脂。
树脂胶膜制备、胶膜和EWT200玻璃纤维编织布进行含浸复合、裁剪、铺贴、固化工艺同实施例1。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明，复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求。其中，烟密度Ds(4)为148.4，烟密度VOF4为353.1min。复合材料力学性能为：弯曲强度为500MPa，压缩强度为480MPa，拉伸强度为372MPa，层间剪切强度为48MPa。
实施例3
取4.8kg液体环氧树脂(双酚A型环氧树脂NPEL128)和3kg固体含磷环氧树脂(DOPO改性环氧树脂CE5800)加入带温控的反应釜中，升温至110℃，待固体树脂融化成液体后，搅拌60min后得到组分A。
往组分A中加入4.2kg固体无卤阻燃剂(聚磷酸铵AP422)、1.8kg协效阻燃剂(氢氧化铝martinal on-904)、0.18kg硅烷偶联剂(KH560)继续搅拌60min，结束得到组分B。
将组分B降温至70℃以下，加入0.42kg固化剂(双氰胺DYHARD 100S)和0.1kg咪唑类促进剂(PN-23)，搅拌30min，得到阻燃低烟环氧树脂。
树脂胶膜制备、胶膜和EWT200玻璃纤维编织布进行含浸复合、裁剪、铺贴、固化工艺同实施例1。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为178.2，烟密度VOF4为423.8min。复合材料力学性能为：弯曲强度为480MPa，压缩强度为340MPa，拉伸性能为340MPa，层间剪切强度为45MPa。
实施例4
取4.8kg液体环氧树脂(双酚A型环氧树脂E51)和3.6kg固体含磷环氧树脂(DOPO改性环氧树脂CE5800)加入带温控的反应釜中，升温至110℃，待固体树脂融化成液体后，搅拌60min，搅拌均匀后得到组分A。
往组分A中3.6kg固体无卤阻燃剂(聚磷酸铵AP422)、3.6kg协效阻燃剂(1.8kg氢氧化铝martinal on-904和1.8kg氢氧化镁MAGNIFIN H5)、0.18kg硅烷偶联剂(KH560)继续搅拌60min，结束得到组分B。
将组分B降温至70℃以下，加入0.42kg固化剂(双氰胺DYHARD 100S)和0.3kg脲类促进剂(DYHARD UR500)，搅拌30min，得到阻燃低烟环氧树脂。
树脂胶膜制备、胶膜和EWT200玻璃纤维编织布进行含浸复合、裁剪、铺贴、固化工艺同实施例1。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为160.3，烟密度VOF4为381.8min。复合材料力学性能为：弯曲强度为475MPa，压缩强度为420MPa，拉伸性能为330MPa，层间剪切强度为43MPa。
实施例5
称取4.8kg液体环氧树脂(双酚A型环氧树脂CYD-128)和3.6kg固体含磷环氧树脂(DOPO改性环氧树脂CE5800)加入带温控的反应釜中，升温至110℃，待固体树脂融化成液体后，搅拌60min后得到组分A。
往组分A中加入4.2kg固体无卤阻燃剂(1.2kg红磷RP和3.0kg三聚氰胺)、2.4kg协效阻燃剂(氢氧化镁MAGNIFIN H5)、0.18kg硅烷偶联剂(KH560)继续搅拌60min，结束得到组分B。
将组分B降温至70℃以下，加入0.42kg固化剂(双氰胺DYHARD 100S)和0.3kg咪唑类促进剂(PN-50)，搅拌30min，得到阻燃低烟环氧树脂。
树脂胶膜制备、胶膜和EWT200玻璃纤维编织布进行含浸复合、裁剪、铺贴、固化工艺同实施例1。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为193.2，烟密度VOF4为459.1min。复合材料力学性能为：弯曲强度为480MPa，压缩强度为340MPa，拉伸性能为340MPa，层间剪切强度为45MPa。
实施例6
称取6kg液体环氧树脂(4.2kg酚醛环氧树脂NPPN-631和1.8kg双酚A型环氧树脂CYD-128)和2.4kg固体含磷环氧树脂(DOPO改性环氧树脂CE5800)加入带温控的反应釜中，升温至110℃，待固体树脂融化成液体后，搅拌60min，搅拌均匀后得到组分A。
往组分A中加入4.2kg固体无卤阻燃剂(聚磷酸铵AP422)、4.2kg协效阻燃剂(氢氧化铝martinal on-904)、0.18kg硅烷偶联剂(KH560)继续搅拌60min，结束得到组分B。
将组分B降温至70℃以下，加入0.6kg固化剂(双氰胺DYHARD 100S)和0.3kg促进剂(有机脲DYHARD UR500)，搅拌30min，得到阻燃低烟环氧树脂。
树脂胶膜制备、胶膜和EWT200玻璃纤维编织布进行含浸复合、裁剪、铺贴、固化工艺同实施例1。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为207.8，烟密度VOF4为496.3min。复合材料力学性能为：弯曲强度为475MPa，压缩强度为420MPa，拉伸性能为330MPa，层间剪切强度为43MPa。
对比例1
本对比例不添加含磷改性环氧树脂，其余与实施例1相同。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为225.3，烟密度VOF4为480.8min。复合材料力学性能为：弯曲强度为450MPa，压缩强度为380MPa，拉伸性能为300MPa，层间剪切强度为42MPa。
对比例2
本对比例不添加固体无卤阻燃剂，其余与实施例1相同。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为234.4，烟密度VOF4为493.1min。复合材料力学性能为：弯曲强度为480MPa，压缩强度为460MPa，拉伸性能为378MPa，层间剪切强度为50MPa。
对比例3
本对比例不添加协效阻燃剂，其余与实施例1相同。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为236.2，烟密度VOF4为499.6min。复合材料力学性能为：弯曲强度为530MPa，压缩强度为480MPa，拉伸性能为390MPa，层间剪切强度为52MPa。
对比例4
本对比例不添加阻燃剂，其余与实施例1相同。
按照EN 45545的标准和ASTM标准对所得的复合材料进行裁剪，进行阻燃性能和力学性能检测。结果表明复合材料可以满足EN45545标准的HL2阻燃等级要求，其中，烟密度Ds(4)为261.3，烟密度VOF4为554.0min。复合材料力学性能为：弯曲强度为550MPa，压缩强度为500MPa，拉伸性能为400MPa，层间剪切强度为55MPa。
树脂体系添加的阻燃剂越多，可能会导致阻燃剂在树脂内部结构中分散不均匀和界面缺陷的增多，从而导致复合材料的力学性能有一定程度的降低。对比例2～4中不含阻燃剂，因此，对比例2～4的力学性能均有一定增强。
从上述实施例和对比例可知，通过添加一定量的添加型阻燃剂和协效阻燃剂，并调整液体环氧树脂和固体含磷环氧树脂的比例，可以进一步提高了环氧树脂的阻燃等级，降低环氧树脂的烟密度。此外，通过与一定的纤维增强材料制备成复合材料，其具有优异的阻燃性能，同时也具有较高的力学性能，能满足航空航天、轨道交通等领域阻燃低烟的要求。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种阻燃低烟环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括：
将含磷改性环氧树脂融化后与液体环氧树脂混合均匀，获得环氧树脂混合液；
将所述环氧树脂混合液与添加型阻燃剂、协效阻燃剂以及硅烷偶联剂混合均匀，获得混合组分；
往所述混合组分中加入固化剂，混合均匀后获得所述阻燃低烟环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的阻燃低烟环氧树脂的制备方法，其特征在于，还往所述混合组分中加入促进剂，将所述促进剂和所述固化剂与所述混合组分混合均匀后获得所述阻燃低烟环氧树脂；
优选地，所述混合组分的温度小于等于70℃后再加入所述固化剂和所述促进剂。
3.根据权利要求2所述的阻燃低烟环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述含磷改性环氧树脂的用量为15～40份，所述液体环氧树脂的用量为15～40份，所述添加型阻燃剂的用量为15～40份，所述协效阻燃剂的用量为15～30份，所述硅烷偶联剂的用量为0.5～2份，所述固化剂的用量为1～10份，所述促进剂的用量为1～5份。
4.根据权利要求3所述的阻燃低烟环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述含磷改性环氧树脂的用量为20～30份，所述液体环氧树脂的用量为15～25份，所述添加型阻燃剂的用量为15～25份，所述协效阻燃剂的用量为20～30份，所述硅烷偶联剂的用量为1份。
5.根据权利要求2所述的阻燃低烟环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述液体环氧树脂为双酚A型树脂、酚醛环氧树脂中的一种或多种；所述添加型阻燃剂为添加型磷系阻燃剂、添加型氮系阻燃剂、添加型硅系阻燃剂中的一种或多种；所述协效阻燃剂选自金属化合物和金属氢氧化物中的一种或多种，所述协效阻燃剂的平均粒径为5～50微米；所述固化剂为双氰胺，所述促进剂为脲类化合物、咪唑类化合物中的一种或多种。
6.一种阻燃低烟环氧树脂，其特征在于，通过权利要求1-5中任一所述的阻燃低烟环氧树脂的制备方法制备而成。
7.一种复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
将权利要求6所述的阻燃低烟环氧树脂制备成胶膜；
将纤维增强材料与所述胶膜进行含浸复合，获得树脂含量为38％～42％的复合材料。
8.根据权利要求7所述的复合材料的制备方法，其特征在于，将所述阻燃低烟环氧树脂制备成所述胶膜包括：
在65～75℃的温度下将所述阻燃低烟环氧树脂溶胶，然后利用胶膜机将溶胶后的阻燃低烟环氧树脂制备成所述胶膜；
其中，所述胶膜机的涂胶速度为3～5m/min。
9.根据权利要求7所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述含浸复合时的温度为90～110℃，含浸速度为3～5m/min；所述纤维增强材料为玻璃纤维编织布、玻璃纤维单向带、碳纤维编织布、碳纤维单向带、高强玻璃纤维布、高强玻璃单向带中的一种。
10.一种复合材料，其特征在于，通过权利要求7-9中任一所述的复合材料的制备方法制备而得。
CN202211257926.XA 2022-10-13 2022-10-13 阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法 Pending CN115449186A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211257926.XA CN115449186A (zh) 2022-10-13 2022-10-13 阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211257926.XA CN115449186A (zh) 2022-10-13 2022-10-13 阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115449186A true CN115449186A (zh) 2022-12-09

Family

ID=84311323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211257926.XA Pending CN115449186A (zh) 2022-10-13 2022-10-13 阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115449186A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116515247A (zh) * 2023-04-21 2023-08-01 大连理工大学 一种用于液氧贮箱的环氧树脂体系及其复合材料的制备方法
CN116875151A (zh) * 2023-08-10 2023-10-13 江苏云湖新材料科技有限公司 一种电池包壳体用无卤阻燃环氧防火涂料及其制备方法
CN116515247B (zh) * 2023-04-21 2024-05-31 大连理工大学 一种用于液氧贮箱的环氧树脂体系及其复合材料的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109735056A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 航天材料及工艺研究所 一种无卤阻燃环氧树脂基复合材料及其制备方法与应用
CN109796727A (zh) * 2018-12-26 2019-05-24 航天材料及工艺研究所 一种无卤阻燃环氧树脂体系、预浸料及其制备方法
CN110894341A (zh) * 2019-10-18 2020-03-20 成都鲁晨新材料科技有限公司 无卤阻燃环氧预浸料及其复合材料

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109735056A (zh) * 2018-12-26 2019-05-10 航天材料及工艺研究所 一种无卤阻燃环氧树脂基复合材料及其制备方法与应用
CN109796727A (zh) * 2018-12-26 2019-05-24 航天材料及工艺研究所 一种无卤阻燃环氧树脂体系、预浸料及其制备方法
CN110894341A (zh) * 2019-10-18 2020-03-20 成都鲁晨新材料科技有限公司 无卤阻燃环氧预浸料及其复合材料

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116515247A (zh) * 2023-04-21 2023-08-01 大连理工大学 一种用于液氧贮箱的环氧树脂体系及其复合材料的制备方法
CN116515247B (zh) * 2023-04-21 2024-05-31 大连理工大学 一种用于液氧贮箱的环氧树脂体系及其复合材料的制备方法
CN116875151A (zh) * 2023-08-10 2023-10-13 江苏云湖新材料科技有限公司 一种电池包壳体用无卤阻燃环氧防火涂料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6617983B2 (ja) セラミック化シリコーン樹脂組成物、及びそれを用いたプリプレグと積層板
CN115449186A (zh) 阻燃低烟环氧树脂及其制备方法、复合材料及其制备方法
CN106832226A (zh) 一种无卤环氧树脂组合物以及含有它的预浸料、层压板和印制电路板
CN108440907A (zh) 一种高介电性能复合材料的制备方法
CN108264729B (zh) 一种环氧树脂组合物和环氧树脂混合物及其制备方法以及环氧树脂预浸料和复合材料
CN103059567B (zh) 一种阻燃六方氮化硼/热固性树脂复合材料及其制备方法
CN104497495A (zh) 一种含介孔硅的无卤阻燃环氧树脂及其制备方法
CN112175237B (zh) 一种改性层状硅酸镍材料及其制备方法和环氧树脂复合材料
CN102558914A (zh) 绝缘材料专用环保型氢氧化镁阻燃剂的表面活化改性技术
CN105820375A (zh) 一种复合阻燃剂
CN107304255B (zh) 复合阻燃剂、阻燃沥青及其制备方法
CN101920587B (zh) 一种高性能阻燃环氧树脂复合材料及其制备
CN113831684A (zh) 一种环氧树脂胶液、含其的半固化片和玻璃纤维环氧树脂覆铜板及其制备方法
CN104497493A (zh) 一种无卤低烟低毒阻燃环氧树脂体系
CN107663278B (zh) 一种环氧树脂用高效阻燃剂分散液及其制备方法
CN103275127A (zh) 一种三嗪基磷酸丙烯酸酯光固化膨胀阻燃剂的制备方法
CN113354868A (zh) 一种负载磷掺杂聚吡咯的氮化碳纳米复合材料及其制备方法与应用
CN108373757B (zh) 一种水性防腐防火一体化涂料的制备方法
CN113831596B (zh) 一种阻燃剂、阻燃抑烟复合材料及制备方法
Kong et al. Functionalized montmorillonite intercalation iron compounds for improving flame retardancy of epoxy resin nanocomposites
CN115819922A (zh) 一种连续碳纤维增强阻燃环氧树脂复合材料及其制备方法
JP3114524B2 (ja) 難燃性樹脂組成物
JP3180212B2 (ja) 耐火断熱パネル
CN111073240A (zh) 一种离子液体改性碳纳米管-不饱和聚酯树脂材料及其制备方法
CN117964910A (zh) 基于金属有机框架材料和MXene的阻燃剂制备方法及应用

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