一种轻质高强防火复合材料及其制造方法
【专利摘要】一种轻质高强防火复合材料及其制造方法，其特征在于：由纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份组成，包括以下步骤：1）称量、2）混合、3）浸渍、4）干燥、5）切割、6）冷藏、7）叠片、8）热压发泡、9）冷却定型、10）修边、11）检验、12）包装。本发明所制得的产品具有强度高、质量轻，防火性能好，加工工艺简单，成本低等优点，适用于制作飞机机舱、轨道交通、汽车、舰船等内饰。
【专利说明】一种轻质高强防火复合材料及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子复合材料，具体地说是一种轻质、高强、防火复合材料的制造方法。
【背景技术】
[0002]当前国内外飞机客舱货舱内饰大多采用铝蜂窝或NOMEX蜂窝(采用芳纶纸浸溃酚醛树脂制成)材料，因为蜂窝夹层材料在使用过程中需要高昂的维护修理费用，在某些情况下如果面板出现裂缝和孔隙，水和水汽就很容易进入蜂窝，在低温情况下，进入蜂窝孔隙中的水被冰冻以后发生膨胀，将破坏邻近的蜂窝孔格的粘结，这就降低了夹层结构的性能而必须进行修理；汽车、舰船、轨道交通车辆等内饰材料大都采用ABS板材、复合麻毡板、聚氨脂发泡、PP与PE等改性材料，这些材料阻燃性能差；采用阻燃防火性能较好的玻璃钢，但是没有经过轻量化工艺，产品密度大，质量重，限制了产品的应用范围。
【发明内容】
[0003]针对以上问题，本发明提供了一种轻质、高强、防火材料的制造方法，一是通过纤维增强实现材料的高强度；二是通过热塑性膨胀微珠加热膨胀实现材料的轻量化；三是选用防火性能较好的可固化树脂、耐高温阻燃纤维与填充剂等原材料，最终获得具有强度高、质量轻、防火性能好的复合材料。
[0004]本发明的技术方案是通过以下方式实现的:一种轻质高强防火复合材料，由纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份组成，其中:纤维是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种；热塑性膨胀微珠具有壳体结构，壳体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等的均聚物或共聚物；可固化树脂是脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种；表面活性剂是二甲基硅氧烷、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸盐中的一种或几种；固化剂是对甲苯磺酸、盐酸、硫酸、磷酸、氯化铵、石油磺酸、苯酐和三乙醇胺、乌洛托品等中的一种或几种；填充剂是空心玻璃微珠；稀释剂是酒精、水及其混合物。
[0005]一种轻质高强防火复合材料的制造方法，包括以下步骤:1)称量、2)混合、3)浸溃、4)干燥、5)切割、6)冷藏、7)叠片、8)热压发泡、9)冷却定型、10)修边、11)检验、12)包装；
1)、称量:称取纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份备用；
2)、混合:将已称量好的可固化树脂、加稀释剂后搅拌20分钟；将热塑性膨胀微珠、表面活性剂、固化剂、填充剂，全部倒入搅拌器中，混合30分钟至均匀；
3)、浸溃:将以上混合料送入浸溃机的胶槽中，再将纤维或纤维毡经过浸溃机胶槽进行浸溃处理；
4)、干燥:浸溃有树脂的纤维或纤维毡送入烘道预干燥，烘道温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度；
5)、切割:通过烘道预干燥后的预浸料纤维或纤维毡，进入切割机根椐产品尺寸要求进4丁切割;
6)、冷藏:将切割好的预浸料纤维或纤维毡移到冷藏室保存备用，控制温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度，控制在15°C以下低温储存，储存时间不超过6个月；
7)、叠片:取出预浸料纤维或纤维毡，根据产品厚度，将预浸料纤维或纤维毡片叠加后，放入热压模具中；
8)、热压发泡:根据不同产品规格要求，将预浸料放入模具中送入热压机加压加热发泡，压力0.5-lMPa、温度130。。_150°C、时间5-10分钟；
9)、冷却定型:通冷水冷却定型，冷却水温度不超过20°C、冷却时间5-10分钟)；
10)、修边:经过冷却定型，开启模具取出产品进行修边；
11)、检验:产品按质量标准要求，进行外观、内在质量检验；
12)、包装:经检验合格后的产品进行包装、入库。
[0006]本发明所制成的产品密度为0.10-0.8g/cm3,临界氧指数35_50%，压缩强度(10%)
1.8-2.5MPa,拉伸强度12_20MPa，导热系数0.018-0.020W/ (m.k)。适用于制作飞机机舱、轨道交通、汽车、舰船等内饰，加工工艺简单，成本低。
【具体实施方式】
[0007] 实施例1:
一种轻质高强防火复合材料的制造方法，包括以下步骤:
1、称量:称取单位面积克重960g/cm2的玻璃纤维毡800 X 700 X 8，计537.6g ;加入可固化的甲醛基树脂500g (其中二甲基硅氧烷表面活性剂6g，对甲苯磺酸固化剂50g)，酒精和水稀释剂各200g，热塑性膨胀微珠85g，空心玻璃微珠填充剂60g备用。
[0008]2、混合:将已称量好的可固化的甲醛基树脂、加稀释剂酒精和水搅拌20分钟；将热塑性膨胀微珠、空心玻璃微珠填充剂、二甲基硅氧烷表面活性剂、对甲苯磺酸固化剂全部倒入搅拌器中，混合30分钟至均匀；
3、浸溃:将混合料送入浸溃机的胶槽中，再将玻璃纤维毡经过浸溃机的胶槽进行浸溃处理；
4、干燥:经浸溃有树脂的玻璃纤维毡送入烘道干燥，烘道温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度；
5、切割:通过烘道预干燥后的预浸料玻璃纤维毡，进入切割机根据产品尺寸要求进行切割；
6、冷藏:将切割好的预浸料玻璃纤维毡移到冷藏室保存备用，控制温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度，控制在15°C以下低温储存，储存时间不超过6个月；
7、叠片:取出预浸料玻璃纤维毡，根据产品厚度，将预浸料纤维或纤维毡片叠加后，放入热压模具中；
8、热压发泡:根据不同产品规格要求，将预浸料置于模具内送入热压机加压加热发泡，压力 0.5-lMPa、温度 130。。_150°C、时间 5-10 分钟；
9、冷却定型:通冷水冷却定型:冷却水温度不超过20°C、冷却时间5-10分钟；10、修边:经过冷却定型，开启模具取出产品进行修边；
11、检验:按质量标准要求，进行外观、内在质量进行检验；
12、包装:经检验合格后的产品进行包装、入库。
[0009]制得的轻质高强防火复合材料，测得性能如下:表观密度d=0.20g/cm3，拉伸强度16.8MPa,压缩强度(10%) 1.8MPa，临界氧指数46%，导热系数0.018W/ (m.k)。
[0010]实施例2:
取单位面积克重1460g/cm2的玄武岩纤维毡1200X1100X12，计1927.2g ;加入可固化的间苯二酚甲醛树脂及助剂2250g (其中失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚表面活性剂45g，磷酸固化剂225g)、水1300g，热塑性膨胀微珠420g，空心玻璃微珠填充剂290g ;其制造方法同实施例1，制得轻质高强防火复合材料，测得性能如下:表观密度d=0.26g/cm3,拉伸强度18.8MPa,压缩强度(10%) 2.0MPa,临界氧指数48%，导热系数0.019W/ (m.k)。
[0011]实施例3:
取单位面积克重1650g/cm2的碳纤维毡1800 X 1200 X 12，计3564g ;加入可固化的脲醛树脂及助剂6010g (其中十二烷基苯磺酸盐表面活性剂150g，氯化铵固化剂450g)、酒精和水各750g、热塑性膨胀微珠780g，；空心玻璃微珠640g克，其制造方法同实施例1，制得轻质高强防火复合材料，测得性能如下:表观密度d=0.33g/cm3,拉伸强度20.8MPa,压缩强度(10%) 2.5MPa，临界氧指数49%，导热系数0.020W/ (m.k)。
【权利要求】
1.一种轻质高强防火复合材料，其特征在于:由纤维或纤维毡25— 65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3_20份、填充剂1_20份、稀释剂10-50份组成，其中:纤维是玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种或几种；热塑性膨胀微珠具有壳体结构，壳体是甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈等的均聚物或共聚物；可固化树脂是脲醛树脂、酚醛树脂、间苯二酚甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂中的一种或几种；表面活性剂是二甲基硅氧烷、失水山梨醇脂肪酸酯聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸盐中的一种或几种；固化剂是对甲苯磺酸、盐酸、硫酸、磷酸、氯化铵、石油磺酸、苯酐及三乙醇胺、乌洛托品中的一种或几种；填充剂是空心玻璃微珠；稀释剂是酒精、水或是其混合物。
2.一种如权利要求1所述的复合材料的制造方法，其特征在于:包括以下步骤:1)称量、2)混合、3)浸溃、4)干燥、5)切割、6)冷藏、7)叠片、8)热压加热发泡、9)冷却定型、10)修边、11)检验、12)包装； 1)、称量:称取纤维或纤维毡25—65份、热塑性膨胀微珠3-20份、可固化树脂30-50份、表面活性剂0.2-5份、固化剂3-20份、填充剂1-20份、稀释剂10-50份备用； 2)、混合:将已称量好的可固化树脂、加稀释剂后搅拌20分钟；将热塑性膨胀微珠、表面活性剂、固化剂、填充剂，全部倒入搅拌器中，混合30分钟至均匀； 3)、浸溃:将以上混合料送入浸溃机的胶槽中，再将纤维或纤维毡经过浸溃机的胶槽进行浸溃处理； 4)、干燥:浸 溃有树脂的纤维或纤维毡送入烘道干燥，烘道温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度； 5)、切割:经过烘道干燥后的预浸料纤维或纤维毡，进入切割机根据产品尺寸要求进行切割； 6)、冷藏:将切割好的预浸料纤维或纤维毡移到冷藏室保存备用，控制温度不超过热塑性膨胀微珠的膨胀温度，控制在15°C以下低温储存，储存时间不超过6个月； 7)、叠片:取出预浸料纤维或纤维毡，根据产品厚度，将预浸料纤维或纤维毡片叠加后，放入热压模具中； 8)、热压发泡:根据不同产品规格要求，将放有预浸料的模具送入热压机加压加热发泡，压力0.5-lMPa、温度130。。_150°C、时间5-10分钟； 9)、冷却定型:通冷水冷却定型:冷却水温度不超过20°C、冷却时间5-10分钟； 10)、修边:经过冷却定型，开启模具取出产品进行修边； 11)、检验:产品按质量标准要求，进行外观、内在质量检验； 12)、包装:经检验合格后的产品进行包装、入库。
【文档编号】B32B27/06GK104073016SQ201410312538
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】徐体寿, 吴毅炳 申请人:丹阳市新美龙汽车软饰件有限公司, 江苏美龙航空部件有限公司