一種耐沖擊、防火的玻璃纖維增強(qiáng)酚醛板材及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材及其制備方法，特別設(shè)及一種用于貨艙襯 板的玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材及其制備方法，屬于功能復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 酪醒樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐熱性、阻燃性和電絕緣性能W及良好的尺寸穩(wěn)定性和工藝 適應(yīng)性，適合用于制造各類(lèi)纖維增強(qiáng)功能材料構(gòu)件，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、電子、建筑 裝飾等領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著民航、船舶、高鐵等運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展和廣泛需求，酪醒復(fù)合材 料被大量用于制造機(jī)艙、船艙、車(chē)廂的天花板、側(cè)壁板及行李艙等客艙內(nèi)飾結(jié)構(gòu)部件。
[0003] 但是，普通酪醒樹(shù)脂固化后初性差、表現(xiàn)較脆，導(dǎo)致其無(wú)法用于飛機(jī)、船舶和高鐵 的貨艙襯板等耐沖擊結(jié)構(gòu)部件的制造。例如，波音公司和中國(guó)商飛公司部分型號(hào)飛機(jī)所使 用的1. 27mm厚度規(guī)格的貨艙內(nèi)襯板，要求面密度《2539g/m2,落鍵式?jīng)_擊強(qiáng)度> 35N.m，層 間剝罔強(qiáng)度> 15N.mm/mm, 4min燃燒煙醬度為《30。而傳統(tǒng)方法大多義用金屬合金類(lèi)材料 或是高初性環(huán)氧類(lèi)復(fù)合材料，雖然材料部件能夠滿(mǎn)足耐沖擊性能的要求，但是前者價(jià)格高、 密度大而后者阻燃性差、煙毒釋放性高，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)先進(jìn)交通運(yùn)輸業(yè)對(duì)運(yùn)載器高經(jīng)濟(jì)性和 高安全性的基本需求。綜合上述性能技術(shù)指標(biāo)和裝機(jī)使用要求，需要選擇W阻燃性能更加 優(yōu)異的酪醒樹(shù)脂為基礎(chǔ)，進(jìn)行更加深入的增初改性研究。國(guó)內(nèi)、外已經(jīng)對(duì)酪醒樹(shù)脂的增初改 性做了大量研究，但是現(xiàn)行方法所制備的玻纖增強(qiáng)酪醒類(lèi)復(fù)合材料板材，W1. 27mm厚度規(guī) 格為例，其落鍵式?jīng)_擊強(qiáng)度僅為20N.m左右，同時(shí)其本征阻燃性能W及燃燒煙毒性能均有 所變差。因此，需要利用樹(shù)脂配方創(chuàng)新并結(jié)合預(yù)浸料制備及復(fù)合材料層合板成型的工藝優(yōu) 化控制，研制出兼具高初性、阻燃性和低煙毒性的新型改性酪醒樹(shù)脂，W實(shí)現(xiàn)耐沖擊、防火 的復(fù)合材料板材的批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。
[0004] 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在酪醒樹(shù)脂中添加適量的具有復(fù)合配方的增初劑、阻燃劑和工藝 添加劑，同時(shí)通過(guò)溶液浸潰工藝制備酪醒纖維預(yù)浸料W及隨后優(yōu)化的'熱進(jìn)熱出'快速制備 層合板工藝，可W顯著提高酪醒樹(shù)脂基體的初性、阻燃性能和工藝性能，從而制備出一種質(zhì) 輕、耐沖擊的、阻燃的、低煙低毒的并且經(jīng)濟(jì)性好的玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種耐沖擊、防火的玻璃纖維增 強(qiáng)酪醒板材及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種耐沖擊、防火的玻璃纖維增強(qiáng)酪 醒板材，所述的板材為層合結(jié)構(gòu)，根據(jù)板材厚度由多層預(yù)浸料熱壓成型，所述的預(yù)浸料包含 如下質(zhì)量百分比含量的組份：
[0007] 纖維增強(qiáng)材料65~75%; 陽(yáng)00引酪醒樹(shù)脂基體25~35%;
[0009] 其中所述酪醒樹(shù)脂基體包含如下質(zhì)量份數(shù)的組份：
[0010] 盼酪樹(shù)脂 100: 增初劑 8~15， 陽(yáng)燃劑 5~10; 增稠添加劑 3…5。
[0011] 所述纖維增強(qiáng)材料為無(wú)堿或高強(qiáng)玻璃纖維單向帶、無(wú)堿或高強(qiáng)玻璃纖維布中的一 種。
[0012] 所述酪醒樹(shù)脂選自氨氧化領(lǐng)催化酪醒、氨氧化儀催化酪醒或苯胺催化酪醒樹(shù)脂中 的一種。
[0013] 增初劑為端簇基下臘橡膠、納米下臘橡膠、含簇基丙締酸樹(shù)脂、端簇基聚下二締、 聚乙締醇縮乙醒、納米有機(jī)娃、尼龍顆粒中至少兩種。
[0014] 所述阻燃劑選自氨氧化侶、氨氧化儀、Ξ聚氯胺、聚合憐酸醋、包覆紅憐微膠囊中 的至少兩種。
[0015] 所述增稠添加劑選自納米蒙托±、云母粉、納米二氧化娃中的一種。
[0016] 所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇或丙醇中一種或幾種。
[0017] 一種用于貨艙襯板的耐沖擊、防火的玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材制備方法，包括如下 步驟：
[001引 （1)在酪醒樹(shù)脂和有機(jī)溶劑混合溶液低速攬拌的狀態(tài)下，依次向樹(shù)脂內(nèi)加入上 述對(duì)應(yīng)含量的增初劑、阻燃劑和添加劑，高速攬拌60~150分鐘，然后將攬拌好的樹(shù)脂混 合液經(jīng)Ξ漉研磨，即制得改性酪醒樹(shù)脂基體；所述的有機(jī)溶劑與酪醒樹(shù)脂的質(zhì)量份數(shù)比為 (20-100) : 100 ;
[0019] (2)采用有機(jī)溶劑將上述改性酪醒樹(shù)脂基體的比重稀釋到0. 9~1. 2的范圍內(nèi)，然 后將其和纖維增強(qiáng)材料在溶液浸膠機(jī)上經(jīng)連續(xù)浸潰、后烘干和收卷工序制備纖維增強(qiáng)酪醒 預(yù)浸料；
[0020] (3)按照一定尺寸裁剪預(yù)浸料，然后根據(jù)板材厚度要求鋪貼相應(yīng)層數(shù)的預(yù)浸料，并 在其上下表面從內(nèi)至外依次鋪覆四氣布或塑料膜、金屬模板，最后將疊塊放入已升溫到一 定溫度的熱壓機(jī)進(jìn)行熱壓成型。
[0021] 所述步驟（3)中的熱壓成型步驟如下： 陽(yáng)0巧 （3. 1) 70°C放入預(yù)制體疊塊，熱壓機(jī)合模并加壓0. 1~IMPa;
[0023] (3. 2)W2~：rC/min升溫速率對(duì)熱壓機(jī)進(jìn)行升溫；達(dá)到100~150°C后保溫 0. 5~3小時(shí)；
[0024] (3. 3)W2~5°C/min的速率對(duì)壓機(jī)進(jìn)行降溫赴到70°C時(shí)熱壓機(jī)開(kāi)模并取出預(yù) 制體；
[00對(duì) （3. 4)自然冷卻預(yù)制體，至室溫后依次脫除金屬模板、四氣布或塑料膜。
[0026] 所述的預(yù)浸料的揮發(fā)份含量應(yīng)低于5%。
[0027] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
[00測(cè) （1)本發(fā)明通過(guò)在酪醒樹(shù)脂中引入復(fù)合配方增初劑、阻燃劑和增稠添加劑，經(jīng)高速 攬拌和Ξ漉后研磨，使各添加相均勻分散到樹(shù)脂混合溶液中，改善了后續(xù)制備的預(yù)浸料中 樹(shù)脂的初性、高溫觸變特性（固化特性），提高了復(fù)合材料的抗沖擊性能和加工工藝性能， 并進(jìn)一步提高了原有酪醒樹(shù)脂及其纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的阻燃性能同時(shí)降低了其燃燒煙密 度和毒性氣體排放量；
[0029] 似本發(fā)明采用熱壓機(jī)通過(guò)'熱進(jìn)熱出'工藝制備預(yù)浸料層合板，即W-定溫度放 入預(yù)制體一'熱進(jìn)'，加壓并快速升溫至固化溫度，然后經(jīng)短時(shí)固化后快速降溫至初始溫度 并將預(yù)制體取出一'熱出'，最后待其自然冷卻至室溫脫模，整個(gè)成型工藝制度如附圖1所 示。運(yùn)一工藝方法包括W下兩方面優(yōu)點(diǎn)：一方面，可W進(jìn)一步改善復(fù)合材料中酪醒樹(shù)脂基體 的脆性，提高其耐沖擊性能和其它力學(xué)性能；另一方面，熱壓機(jī)工藝與熱壓罐或真空袋工藝 相比，不僅具有工藝簡(jiǎn)單、成型快、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，而且不用使用成型模具、耗材較少， 可實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，未來(lái)可預(yù)見(jiàn)性經(jīng)濟(jì)效益高，特別適合作為裝飾用襯板安裝于飛機(jī)、船 蔚白、高鐵的貨艙內(nèi)部使用。
[0030] (3)本發(fā)明所提供的玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材具有層合結(jié)構(gòu)，分Ξ步制備完成。第一 步對(duì)基本酪醒樹(shù)脂基進(jìn)行功能改性并制備成樹(shù)脂溶液；第二步W連續(xù)玻璃纖維（或布）作 為增強(qiáng)材料通過(guò)預(yù)浸潰改性酪醒樹(shù)脂溶液制備成預(yù)浸料；第Ξ步將預(yù)浸料通過(guò)熱壓機(jī)'熱 進(jìn)熱出'工藝復(fù)合成型為不同厚度的板材，并可在表面噴涂裝飾專(zhuān)用油漆。本發(fā)明所公開(kāi)的 玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材耐沖擊性能較傳統(tǒng)酪醒樹(shù)脂基復(fù)合材料提高50%W上，阻燃性能滿(mǎn) 足CCAR25和FAR25的要求，特別是4min燃燒煙密度低于10,并且其制備工藝簡(jiǎn)單、加工工 藝性和經(jīng)濟(jì)性好，特別適合作為裝飾用襯板安裝于飛機(jī)、船舶和高鐵的貨艙內(nèi)部使用。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 附圖1為本發(fā)明熱壓機(jī)'熱進(jìn)熱出'成型工藝制度。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 本發(fā)明設(shè)及一種用于貨艙襯板的耐沖擊、防火的玻璃纖維增強(qiáng)酪醒板材：所述的 板材為層合結(jié)構(gòu)，包括預(yù)設(shè)厚度的預(yù)浸料，W及在預(yù)浸料上下表面鋪覆的四氣布，所述的預(yù) 浸料包含如下質(zhì)量百分比含量的組份：
[0033] 纖維增強(qiáng)材料65~75%;
[0034] 酪醒樹(shù)脂基體25~35%;
[0035] 其中所述酪醒樹(shù)脂基體包含如下質(zhì)量份數(shù)的組份：
[0036] 驗(yàn)酪樹(shù)脂 100； 增初劑 8~15; 阻燃劑 5 ~ 10; 增稠添加荊 3 5; 制備過(guò)程中使用的有機(jī)溶劑 20 ~ 100。
[0037] 所述纖維增強(qiáng)材料為無(wú)堿或高強(qiáng)玻璃纖維單向帶、無(wú)堿或高強(qiáng)玻璃纖維布中的一 種。
[0038] 所述酪醒樹(shù)脂選自氨氧化領(lǐng)催化酪醒、氨氧化儀催化酪醒或苯胺催化酪醒樹(shù)脂中 的一種。
[0039] 增初劑為端簇基下臘橡膠、納米下臘橡膠、含簇基丙締酸樹(shù)脂、端簇基聚下二締、 聚乙締醇縮乙醒、納米有機(jī)娃、尼龍顆粒中至少兩種。
[0040] 所述阻燃劑選自氨氧化侶、氨氧化儀、Ξ聚氯胺、聚合憐酸醋、包覆紅憐微膠囊中 的至少兩種