專利名稱：一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酚醛環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的領(lǐng)域，尤其涉及一種具有阻燃、耐高溫、高性能的混雜玻璃纖維預(yù)浸料及其制備方法。
背景技術(shù)：
在目前的安全帽和頭盔市場(chǎng)混亂、復(fù)雜的背景下，建筑、消防、運(yùn)動(dòng)等領(lǐng)域的安全帽盔質(zhì)量殘差不齊，基本上塑料制品和普通成型的復(fù)合材料各占一半。塑料制品由于強(qiáng)度和耐溫性較差，對(duì)建筑施工、運(yùn)動(dòng)、消防現(xiàn)場(chǎng)的人身安全保障有限；復(fù)合材料制品雖然強(qiáng)度較高，但是普通成型工藝生產(chǎn)的帽盔特別是殼體的耐熱、耐腐蝕、阻燃性能比較差，不能滿足建筑、運(yùn)動(dòng)、消防場(chǎng)所對(duì)人身安全防護(hù)的更高要求。所以，在不明顯增加制品成本的條件下，進(jìn)一步提高帽盔殼體的整體強(qiáng)度、抗沖擊性能同時(shí)達(dá)到耐高溫、耐腐蝕、阻燃低煙的要求是帽盔市場(chǎng)發(fā)展的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供提供一種應(yīng)用在頭盔殼體上的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，該阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料作為增強(qiáng)酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合材料，以提高現(xiàn)有復(fù)合材料頭盔殼體的整體強(qiáng)度、抗沖擊性能，同是實(shí)現(xiàn)耐高溫、耐腐蝕、阻燃低發(fā)煙的更高實(shí)用性能，并簡(jiǎn)化其成型工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，由以下原料組成:混雜玻璃纖維，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯(lián)齊U、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質(zhì)量百分比為409Γ55%，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂占原料的質(zhì)量百分比為酚 醛環(huán)氧樹(shù)脂209Γ40%，納米氫氧化鋁占原料的質(zhì)量百分比為59Γ20%。納米氫氧化鋁(功能填料)、甲酚甘油醚活性稀釋劑(功能稀釋劑)和甲基NA酸酐固化劑均作為本混雜玻璃纖維預(yù)浸料的主要配方，具有無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)。納米氫氧化鋁:功能性阻燃填料，在本配方中具有阻燃、消煙、填充料三大功能，使材料燃燒時(shí)無(wú)二次污染，提高復(fù)合材料的阻燃性、耐電弧性、耐痕跡性。甲酚縮水甘油醚:一種低毒、低揮發(fā)性、價(jià)格較低的活性稀釋劑，能有效降低環(huán)氧樹(shù)脂體系的粘度，利于纖維、填料等材料的浸潤(rùn)和滲透，一定比例的用量下使固化物具有良好的機(jī)械性能、物理性能、電性能，是一種新型的功能活性稀釋劑。甲基NA酸酐:賦予環(huán)氧樹(shù)脂及固化物優(yōu)良耐高溫、耐老化、收縮小、耐電弧、耐輻射等優(yōu)良性能，而且是液體材料便于應(yīng)用操作。進(jìn)一步的，所述的稀釋劑為活性甲酚縮水甘油醚，固化劑為甲基NA酸酐，活性甲酚縮水甘油醚的質(zhì)量相當(dāng)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的109Γ15%，甲基NA酸酐的質(zhì)量相對(duì)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的10% 30%。進(jìn)一步的，所述的混雜玻璃纖維由以下質(zhì)量百分比的纖維原料組成:碳纖維10% 60%，大麻纖維20% 40%，玻璃纖維20% 50%。進(jìn)一步的，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的的質(zhì)量相當(dāng)于混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁總質(zhì)量的0.69Γ3.0%。另外，本發(fā)明同時(shí)還涉及一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料的制備方法，其制備步驟為:先將混雜玻璃纖維按照重量百分比平行單向排布，再將酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和甲醚縮水甘油醚、甲基NA酸酐、脫模劑、偶聯(lián)劑混合均勻配制成膠液，然后通過(guò)膠輥滾壓將膠液按配比浸入混雜玻璃纖維中，再將雙面托布保護(hù)的纖維浸潰料放置在70°C 170°C的恒溫烘箱中固化處理30min，然后卷取或裁切成混雜玻璃纖維預(yù)浸料。綜上所述，本發(fā)明的混雜玻璃纖維預(yù)浸料具有如下優(yōu)點(diǎn):
1、目前復(fù)合市場(chǎng)混雜纖維的應(yīng)用比較少，只有風(fēng)電行業(yè)國(guó)外企業(yè)開(kāi)始采用玻璃纖維與碳纖維混雜應(yīng)用，但是價(jià)格成本相對(duì)較高；本發(fā)明引進(jìn)大麻纖維混雜增強(qiáng)，大麻纖維是當(dāng)今國(guó)際復(fù)合材料市場(chǎng)最新開(kāi)發(fā)的纖維材料，具有價(jià)格較低、重量輕、強(qiáng)度高、耐化學(xué)性能優(yōu)良的特點(diǎn)；
2、為了實(shí)現(xiàn)酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的最佳固化和綜合性能，本發(fā)明采用了液體狀態(tài)的甲基NA酸酐固化劑，甲基NA酸酐固化劑賦予環(huán)氧樹(shù)脂及固化物優(yōu)良耐高溫、耐老化、收縮小、耐電弧、耐輻射等優(yōu)良性能，而且是液體材料便于應(yīng)用操作；
3、甲酚縮水甘油醚是一種低毒、低揮發(fā)性、價(jià)格較低的活性稀釋劑，能有效降低環(huán)氧樹(shù)脂體系的粘度，利于纖維、填料等材料的浸潤(rùn)和滲透，一定比例的用量下使固化物具有良好的機(jī)械性能、物理性能、電性能，是一種新型的功能活性稀釋劑；
4、為了實(shí)現(xiàn)降低成本、提高性能特別是復(fù)合材料阻燃低發(fā)煙性能，本發(fā)明采用納米氫氧化鋁為功能性填料，在本配方中具有阻燃、消煙、填充料三大功能，使材料燃燒時(shí)無(wú)二次污染，提高復(fù)合材料的阻燃性、耐電弧性、耐痕跡性；
5、由于玻璃纖維表面在拉絲加工工程中殘留浸潤(rùn)劑，同時(shí)大麻纖維和納米氫氧化鋁的表面同環(huán)氧樹(shù)脂材料的粘結(jié)力不夠，本發(fā)明采用`偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑(也稱KH560)對(duì)纖維和填料表面處理，偶聯(lián)劑直接添加如環(huán)氧樹(shù)脂材料中一步完成，KH560的用量為混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁重量的1.5%時(shí)效果最好。
具體實(shí)施例實(shí)施例1
本發(fā)明實(shí)施例1所描述的一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，由以下原料組成:混雜玻璃纖維，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯(lián)劑、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質(zhì)量百分比為40%，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂占原料的質(zhì)量百分比為酚醛環(huán)氧樹(shù)脂40%，納米氫氧化鋁占原料的質(zhì)量百分比20%。進(jìn)一步的，所述的稀釋劑為活性甲酚縮水甘油醚，固化劑為甲基NA酸酐，活性甲酚縮水甘油醚的質(zhì)量相當(dāng)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的10%，甲基NA酸酐的質(zhì)量相對(duì)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的25%。進(jìn)一步的，所述的混雜玻璃纖維由以下質(zhì)量百分比的纖維原料組成:碳纖維10%，大麻纖維40%，玻璃纖維50%。進(jìn)一步的，所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的的質(zhì)量相當(dāng)于混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁總質(zhì)量的1.5%。另外，本實(shí)施例同時(shí)還涉及一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料的制備方法，其制備步驟為:先將混雜玻璃纖維按照重量百分比平行單向排布，再將酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和甲醚縮水甘油醚、甲基NA酸酐、脫模劑、偶聯(lián)劑混合均勻配制成膠液，然后通過(guò)膠輥滾壓將膠液按配比浸入混雜玻璃纖維中，再將雙面托布保護(hù)的纖維浸潰料放置在70°C 170°C的恒溫烘箱中固化處理30min，然后卷取或裁切成混雜玻璃纖維預(yù)浸料。由于固化劑活性很高，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)反復(fù)測(cè)試，固化劑用量為酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的25%，固化溫度為160°C，固化時(shí)間為30min時(shí)制得復(fù)合材料的綜合性能最好。實(shí)施例2
本實(shí)施例2是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行變化，具體為對(duì)阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料的各組分的質(zhì)量含量作出變化，具體如下:混雜玻璃纖維占原料的質(zhì)量百分比為55%，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂占原料的質(zhì)量百分比為酚醛環(huán)氧樹(shù)脂20%，納米氫氧化鋁占原料的質(zhì)量百分比5%。活性甲酚縮水甘油醚的質(zhì)量相當(dāng)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的15%，甲基NA酸酐的質(zhì)量相對(duì)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的30%。所述的混雜玻璃纖維由以下質(zhì)量百分比的纖維原料組成:碳纖維60%，大麻纖維20%，玻璃纖維20%。實(shí)施例3
本實(shí)施例3同樣是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)行變化，具體為具體為對(duì)阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料的各組分的質(zhì)量含量作出變化，具體如下:混雜玻璃纖維占原料的質(zhì)量百分比為45%，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂占原料的質(zhì)量百分比為酚醛環(huán)氧樹(shù)脂35%，納米氫氧化鋁占原料的質(zhì)量百分比15%。活性甲酚縮水甘油醚的質(zhì)量相當(dāng)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的13%，甲基NA酸酐的質(zhì)量相對(duì)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的20%。所述的混雜玻璃纖維由以下質(zhì)量百分比的纖維原料組成:碳纖維40%，大麻纖維30%，玻璃纖維30%。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技 術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，其特征在于:由以下原料組成:混雜玻璃纖維，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯(lián)劑、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質(zhì)量百分比為409Γ55%，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂占原料的質(zhì)量百分比為酚醛環(huán)氧樹(shù)脂20% 40%，納米氫氧化鋁占原料的質(zhì)量百分比為5% 20%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，其特征在于:所述的稀釋劑為活性甲酚縮水甘油醚，固化劑為甲基NA酸酐，活性甲酚縮水甘油醚的質(zhì)量相當(dāng)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的109Γ15%，甲基NA酸酐的質(zhì)量相對(duì)于酚醛環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的109Γ30%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，其特征在于:所述的混雜玻璃纖維由以下質(zhì)量百分比的纖維原料組成:碳纖維10%飛0%，大麻纖維209Γ40%，玻璃纖維20% 50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，其特征在于:所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的的質(zhì)量相當(dāng)于混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁總質(zhì)量的 0.6% 3.0%。
5.一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料的制備方法，其特征在于:先將混雜玻璃纖維按照重量百分比平行單向排布，再將酚醛環(huán)氧樹(shù)脂和甲醚縮水甘油醚、甲基NA酸酐、脫模劑、偶聯(lián)劑混合均勻配制成膠液，然后通過(guò)膠輥滾壓將膠液按配比浸入混雜玻璃纖維中，再將雙面托布保護(hù)的纖維浸潰料放置在70°C 170°C的恒溫烘箱中固化處理30min，然后卷取或裁切成混雜玻璃纖維預(yù)浸料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料，由以下原料組成混雜玻璃纖維，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯(lián)劑、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質(zhì)量百分比為40%~55%，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂占原料的質(zhì)量百分比為酚醛環(huán)氧樹(shù)脂20%~40%，納米氫氧化鋁占原料的質(zhì)量百分比為5%~20%。本發(fā)明制得的混雜玻璃纖維預(yù)浸料，在相同的成型工藝與條件下，所制得材料具有耐熱、阻燃低發(fā)煙、耐腐蝕的特性，彎曲強(qiáng)度、沖擊韌性同比有較大提高，成型工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，成本方面有一定的降低。另外，本發(fā)明還涉及阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預(yù)浸料的制備方法。
文檔編號(hào)C08J5/04GK103172977SQ201310079200
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月13日
發(fā)明者吳德山, 陸宗術(shù), 裴明霞 申請(qǐng)人:江門市德山復(fù)合材料科技有限公司