本发明涉及防腐采光板，特别是涉及一种阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板及其制备方法。
背景技术：
工业的快速发展给社会带来了越来越多的问题，如能源匮乏、环境污染等。减少燃料消耗和降低对环境的污染已成为社会可持续发展急需解决的关键问题。实现材料的轻量化，是节省能源的最有效的途径之一，也是制造商所追求的重要目标。纤维复合材料的应用，不仅可以实现材料的轻量化，也可以实现材料的功能化。许多发达国家已将碳纤维复合材料用作大型飞机机体的主要结构件，并已在汽车、能源、建筑、船舶等行业，不断开拓这类材料的新用途。
酚醛树脂由于有着良好阻燃性、绝缘性、粘结性和化学稳定性，作为纤维增强复合材料的树脂基体具有广泛的应用。随着纤维增强复合材料的应用不断发展和推广，特别是作为化工轻量化的关键材料，不仅要满足大批量生产、低成本的要求，还要求纤维增强复合材料具有优异的综合性能，如良好的抗冲击性能和阻燃性能等，这就要求树脂基体具有良好的韧性。但未经改性的酚醛树脂因其脆性过大而限制了其在某些特定领域(例如采光板)的应用。因此，近年来越来越多的人关于如何提高酚醛树脂的综合性能，以进一步扩大其应用范围。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种低成本制造的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板，并且本发明还提供了该阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
根据本发明，提供一种阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板，包括玻璃纤维预织件和阻燃酚醛树脂，其中玻璃纤维预织件层间包含纳米碳纤维或碳纳米管，阻燃酚醛树脂浸渍在玻璃纤维预织件内；以及直接贴附于玻璃纤维预织件外表面的PET薄膜。
进一步地，所述纳米碳纤维使用缝纫技术缝合至玻璃纤维预织件层间。
进一步地，所述纳米碳纤维直径为100-200nm。
进一步地，所述碳纳米管管径为20-30nm。
根据本发明，提供一种制备如上所述的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的方法，包括玻璃纤维预织件制造、阻燃酚醛树脂制备和阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备。
进一步地，所述玻璃纤维预织件制造包括以下步骤：
1)将玻璃纤维毡按照结构设计进行层铺；
2)在连续玻璃纤维毡层铺过程中，引入具有增强作用的单向纤维布以间隔铺层方式加入连续层铺的玻璃纤维毡中；
3)运用缝纫技术，将纳米碳纤维或碳纳米管缝合在多层玻璃纤维毡层间，制得玻璃纤维预织件。
进一步地，所述阻燃酚醛树脂由以下组分组成：500kg酚醛树脂，200kg表面处理过的氢氧化铝阻燃剂、1kg紫外线吸收剂、20kg色浆，4kg固化剂和2kg促进剂。
进一步地，所述阻燃酚醛树脂制备包括以下步骤：
1)用界面偶联剂进行氢氧化铝阻燃剂的表面处理：将界面偶联剂KH550溶于的乙醇中，然后将氢氧化铝阻燃剂溶于界面偶联剂溶液中，搅拌均匀后，蒸馏出乙醇溶剂，制得表面处理过的氢氧化铝阻燃剂；
2)在酚醛树脂中，加入表面处理过的氢氧化铝阻燃剂、紫外线吸收剂和色浆，搅拌均匀，然后添加固化剂、促进剂进行二次搅拌，混合均匀制得所述阻燃酚醛树脂。
进一步地，步骤1)中处理500kg氢氧化铝阻燃剂需要将5kg界面偶联剂KH550溶于1000L的乙醇中。
进一步地，所述阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备包括以下步骤：
1)将阻燃酚醛树脂通过输送泵输送到PET薄膜上，再将玻璃纤维预织件放置在阻燃酚醛树脂中进行浸透，其中玻璃纤维预织件下表面与PET薄膜接触；
2)阻燃酚醛树脂完全浸透玻璃纤维预织件后，压延区内在玻璃纤维预织件上表面压附PET薄膜，形成半成品；
3)然后将步骤2)中的半成品放入加温成型区的弯曲模具内，进行高温拉挤成型，形成弯曲的半成品；
4)在产品出口处通过上下耦合式胶辊牵引机，将弯曲的半成品拉出，并在经过牵引机上下位置的冷风机循环管道，进行冷却；最后对弯曲的半成品长度进行裁切，从而制得阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板。
本发明的有益效果是：
1.本发明酚醛树脂的增韧阻燃改性：本发明研究增韧体系的增韧机制，控制增韧剂碳纳米管或纳米碳纤维的直径大小、多分散性、界面强度以及相容性等系列因素；研究了不同阻燃剂在酚醛树脂中的阻燃机理与行为以及复合阻燃剂的协同阻燃效应。
2)本发明制备低粘度酚醛树脂及其固化反应动力学行为研究
采用不同型号的聚乙烯醇制成10％的水溶液，以不同的量与酚醛树脂混合，研究该类体系的固化反应机理和反应动力学，根据快速固化反应机理，优化改性剂的结构。
本发明一方面通过作为增韧剂的碳纳米管或纳米碳纤维引入酚醛树脂中，控制碳纳米管或纳米碳纤维的直径大小、多分散性、界面强度以及相容性等系列因素，制备出高韧性的酚醛树脂。同时改性酚醛树脂，应用低成本的真空辅助、拉挤成型等工艺以及采光板构件制造技术，实现碳纳米管或纳米碳纤维与连续纤维的协同作用，改善阻燃高韧性酚醛树脂复合材料中纤维与酚醛树脂基体的界面结合，达到进一步提高碳低成本制造的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的性能，降低成本。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面的实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例的一种阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板，包括玻璃纤维预织件、阻燃酚醛树脂以及直接帖附于玻璃纤维预织件外表面的PET薄膜。其中玻璃纤维预织件层间包含直径为100-200nm的纳米碳纤维，纳米碳纤维使用缝纫技术缝合至玻璃纤维预织件层间。阻燃酚醛树脂浸渍在玻璃纤维预织件。
本发明的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备方法包括玻璃纤维预织件制造、阻燃酚醛树脂制备和阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备。
玻璃纤维预织件制造包括以下步骤：
1)将玻璃纤维毡按照结构设计进行层铺；
2)在连续玻璃纤维毡层铺过程中，引入具有增强作用的单向纤维布以间隔铺层方式加入连续层铺的玻璃纤维毡中；
3)根据缝合复合材料原理，运用缝纫技术，将纳米碳纤维缝合在多层玻璃纤维毡层间，制得玻璃纤维预织件。
阻燃酚醛树脂通过以下步骤制得：
1)用界面偶联剂进行氢氧化铝阻燃剂的表面处理：将5kg界面偶联剂KH550溶于的1000L乙醇中，然后将500kg氢氧化铝阻燃剂溶于界面偶联剂溶液中，搅拌均匀后，蒸馏出乙醇溶剂，制得表面处理过的氢氧化铝阻燃剂；
2)在500kg酚醛树脂中，加入200kg表面处理过的氢氧化铝阻燃剂、1kg紫外线吸收剂和20kg色浆，搅拌均匀。然后添加4kg固化剂、2kg促进剂进行二次搅拌，混合均匀制得阻燃酚醛树脂。
阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备包括以下步骤：
1)在生产线的含浸区内，将阻燃酚醛树脂通过输送泵输送到PET薄膜上，再将玻璃纤维预织件放置在阻燃酚醛树脂中进行浸透，其中玻璃纤维预织件下表面与PET薄膜接触；
2)阻燃酚醛树脂完全浸透玻璃纤维预织件后，压延区内在玻璃纤维预织件上表面压附PET薄膜，形成半成品；
3)生产线的加温成型区内设置有10米长的反向弯曲模具，反向弯曲模具用于使产品成型后起到自然弯曲弧度的效果，然后将步骤2)中的半成品放入加温成型区的反向弯曲模具内，进行高温拉挤成型，形成弯曲的半成品；
4)生产线的牵引区内，产品出口处通过上下耦合式胶辊牵引机，将弯曲的半成品拉出，并在经过牵引机上下位置的冷风机循环管道，进行冷却；最后将弯曲的半成品放入降温裁切区处，其中降温裁切区包括刀具、测量系统和粉尘回收系统，上述降温裁切区的各部件均与可人工操作的控制系统相连，可通过控制系统控制各部件从而对弯曲的半成品长度进行裁切，制得阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板成品。上述成品进入自动采光板收纳装置进行收纳。
实施例1的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的拉伸强度80MPa，抗风强度1.2KPa，模量2400MPa，抗冲击强度170kJ/m，氧指数35.4。
本实施例中使用的酚醛树脂为低粘度酚醛树脂经过聚乙烯醇缩醛改性的粘度增加的酚醛树脂，具体地，将聚乙烯醇配置成10％聚乙烯醇水溶液，将酚醛树脂所需量的1-3.5％的聚乙烯醇水溶液加入至酚醛树脂中(即每100g低粘度酚醛树脂中加入1-3.5g的聚乙烯醇水溶液)，增加了酚醛树脂的粘度，达到降低流动性保证产品成型后厚度均匀的目的。
通过重新设计生产线的含浸区、加温成型区、牵引区、降温裁切区，来实现阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板成型后呈现自然弯曲弧度的工艺，克服现有技术中2毫米及以上厚度的防腐采光板在圆弧屋面，安装使用后出现的因拉力导致的断钉以及钉孔出磨损严重老化现象。
本实施例中的酚醛树脂中加入的阻燃剂除了氢氧化铝之外，还包括三氧化二锑、氢氧化镁和硅系氧化物。经过研究了不同阻燃剂在酚醛树脂中的阻燃机理与行为，发现氢氧化铝作为阻燃剂的阻燃效果最好。并且本实施例还从由氢氧化铝、三氧化二锑、氢氧化镁组成的组中选择两种进行混合，研究了复合阻燃剂的协同阻燃效应。
实施例2
本实施例的一种阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板，包括玻璃纤维预织件、阻燃酚醛树脂以及直接帖附于玻璃纤维预织件外表面的PET薄膜。其中玻璃纤维预织件层间包含管径为20-30nm的碳纳米管，碳纳米管使用缝纫技术缝合至玻璃纤维预织件层间。阻燃酚醛树脂浸渍在玻璃纤维预织件。
本发明的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备方法包括玻璃纤维预织件制造、阻燃酚醛树脂制备和阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备。
玻璃纤维预织件制造包括以下步骤：
1)将玻璃纤维毡按照结构设计进行层铺；
2)在连续玻璃纤维毡层铺过程中，引入具有增强作用的单向纤维布以间隔铺层方式加入连续层铺的玻璃纤维毡中；
3)根据缝合复合材料原理，运用缝纫技术，将碳纳米管缝合在多层玻璃纤维毡层间，制得玻璃纤维预织件。
阻燃酚醛树脂制备的方法和阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的制备与实施例1相同。
实施例2的阻燃高韧性酚醛树脂防腐采光板的拉伸强度80MPa，抗风强度1.3KPa，模量2350MPa，抗冲击强度200kJ/m，氧指数35.4。
本发明的实施例1和2中，采用碳纳米管或纳米碳纤维作为体系的增韧剂，研究增韧体系的增韧机制，控制增韧剂碳纳米管或纳米碳纤维的直径大小、颗粒大小、多分散性、界面强度以及相容性等系列因素。
以上详细说明了本发明的优选实施例，但本发明并不限于这些实施例，在本发明的申请范围内可以进行各种改变。尽管上文只是详细阐述了本发明的优选实施例，但是，所属技术领域的技术人员很清楚在实质上不脱离本发明的新颖性和优点的范围内，可以对示例性实施例进行各种修改。