一種阻燃復(fù)合材料地板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種阻燃復(fù)合材料地板及其制備方法，屬于復(fù)合材料地板【技術(shù)領(lǐng)域】。該地板具有夾層結(jié)構(gòu)，包括蒙皮、芯材以及將蒙皮和芯材進行粘接的阻燃結(jié)構(gòu)膠；所述的蒙皮的材料為連續(xù)纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料；所述的芯材的材料為芳綸紙蜂窩；所述的阻燃結(jié)構(gòu)膠為環(huán)氧樹脂。本發(fā)明采用經(jīng)無鹵阻燃和增韌改性的環(huán)氧樹脂制備的纖維材料預(yù)浸料作為蒙皮材料，使其夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有了良好的阻燃效果，并且材料保留了環(huán)氧類材料所具備的耐沖擊、抗彎、壓以及耐磨等優(yōu)異的力學(xué)性能。
【專利說明】一種阻燃復(fù)合材料地板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種阻燃復(fù)合材料地板及其制備方法，屬于復(fù)合材料地板【技術(shù)領(lǐng)域】。【背景技術(shù)】
[0002]夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由于其具有高的比強度和比剛度，因此被大量作為地板材料使用來代替金屬地板，以進一步提高飛機的減重效果。例如，波音公司在制在售的大部分型號的飛機均采用以Nomex蜂窩、玻璃布蜂窩、鋁蜂窩或是BALSA木作為夾芯材料、玻纖或碳纖材料增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料作為蒙皮材料經(jīng)結(jié)構(gòu)膠粘接而后熱壓制造的復(fù)合材料地板，典型牌號為M.C.Gill公司生產(chǎn)的Gillfloor?系列產(chǎn)品，其優(yōu)點主要是抗沖擊、抗彎曲、耐磨擦等力學(xué)性能較高，這得益于蒙皮環(huán)氧樹脂基體的使用。
[0003]但是，由于環(huán)氧樹脂本征易燃，采用傳統(tǒng)環(huán)氧類預(yù)浸料作為蒙皮材料制備的夾層結(jié)構(gòu)地板材料因而存在阻燃性能較差、燃燒煙密度和毒性氣體釋放量大的問題，較難滿足適航當局對大型飛機艙內(nèi)復(fù)合材料防火性能的要求。例如，波音737、747以及中國商飛ARJ21等機型對客艙內(nèi)部高承載區(qū)域所使用的復(fù)合材料地板(面密度低于3.8kg/m2，板厚度為10.0mm左右)要求60秒垂直燃燒的自熄時間少于12秒,燃燒長度小于127mm,并且4min燃燒煙密度(Ds)低于200。目前，市面上傳統(tǒng)環(huán)氧類夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料地板均難以達到上述指標要求，因此，需要在保持原有地板材料體系優(yōu)異力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，進一步對蒙皮環(huán)氧樹脂基體進行改性優(yōu)化，以提高地板的阻燃性能。國內(nèi)雖然在環(huán)氧類預(yù)浸料、Nomex和鋁蜂窩以及夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料制造等領(lǐng)域已形成一定規(guī)模，但是具有輕質(zhì)、力學(xué)優(yōu)、阻燃型夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料地板類型的產(chǎn)品還未有面市，僅有的研究也主要集中在夾層板抗沖擊性能機理方面的研究。因此，需要從夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料選材研究入手，利用樹脂配方創(chuàng)新并結(jié)合預(yù)浸料制備以及復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)板材成型的工藝優(yōu)化控制，研制出質(zhì)輕、價廉、耐用的兼具高力學(xué)性能和滿足適航要求的阻燃型纖維材料增強環(huán)氧蒙皮/芳綸紙蜂窩夾層地板，從而實現(xiàn)批量生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種阻燃復(fù)合材料地板及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0006]本發(fā)明的一種阻燃復(fù)合材料地板，該地板具有夾層結(jié)構(gòu)，包括蒙皮、芯材以及將蒙皮和芯材進行粘接的阻燃結(jié)構(gòu)膠；
[0007]所述的蒙皮的材料為連續(xù)纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料；
[0008]所述的芯材的材料為芳綸紙蜂窩；
[0009]所述的阻燃結(jié)構(gòu)膠為環(huán)氧樹脂，其結(jié)構(gòu)形式為膠膜或膠黏劑；
[0010]所述連續(xù)纖維增強材料為無堿或高強玻璃纖維單向帶、無堿或高強玻璃纖維布以及碳纖維單向帶或碳纖維布中的一種。[0011]所述蜂窩為芳綸I型或芳綸II型，厚度6.3?25.4mm,孔格為1.83mm或2.75mm規(guī)格，密度為48?192kg/m3。
[0012]所述阻燃結(jié)構(gòu)膠膜或膠黏劑，其成分與蒙皮預(yù)浸料所用改性環(huán)氧樹脂一致，面密度為 100 ?300g/m2。
[0013]本發(fā)明的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，該制備方法包括兩種方法；
[0014]方法一，步驟為:
[0015]I)將環(huán)氧樹脂和有機溶劑進行混合，低速攪拌，得到環(huán)氧樹脂溶液；
[0016]所述環(huán)氧樹脂選自牌號為E44、E51、F46、AG80、AFG-90中的至少一種或多種。
[0017]所述有機溶劑為丙酮；
[0018]環(huán)氧樹脂與有機溶劑的質(zhì)量比為100:10?100 ；
[0019]2)在步驟I)得到的環(huán)氧樹脂溶液中依次加入增韌劑、阻燃劑、固化劑和促進劑，之后進行高速攪拌60?150分鐘，然后將攪拌好的混合液經(jīng)三輥研磨，即制得改性環(huán)氧樹脂基體；
[0020]所述增韌劑選自端羧基丁腈橡膠、納米丁腈橡膠粉體、含羧基丙烯酸樹脂、端羧基聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種或幾種，質(zhì)量份數(shù)為3?25 (以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0021]所述阻燃劑選自氫氧化鋁、氫氧化鎂、三聚氰胺、聚合磷酸酯、包覆紅磷(微膠囊)中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為3?25(以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0022]所述固化劑選自雙氰胺、改性雙氰胺、雙氰二胺、BF3.2，4-二甲基苯胺、間苯二酸酰肼、琥珀酸酰肼中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為2?15，(以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)O
[0023]所述促進劑選自2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2，4-二甲基咪唑、1-氰乙基取代咪唑、N，N’_ 二甲基二苯基脲、N，N’_ 二乙基二苯基脲、N-對氯代苯基-N，N’ - 二甲基脲、1，1-二甲基3-苯基脲中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為I?10，(以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0024]3)將步驟2)得到的改性環(huán)氧樹脂基體用步驟I)中的有機溶劑進行稀釋，使得到的溶液的比重為0.9?1.2 ;
[0025]4)將步驟3)得到的溶液與纖維增強材料在溶液浸膠機上進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%;
[0026]所述溶液浸膠機的主要工藝參數(shù)包括:擠膠輥間距為0.2?0.8mm，烘干溫度為80 ?120°C，走速為 I ?5m/min。
[0027]5)按照一定尺寸裁剪步驟4)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選擇合適密度和厚度規(guī)格的蜂窩，并在其上下表面依次鋪覆阻燃結(jié)構(gòu)膠膜(或均勻涂覆同組分阻燃膠黏劑)、相應(yīng)層數(shù)的預(yù)浸料疊塊、四氟布或塑料膜或膠衣、金屬模板，得到預(yù)制體，最后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型；或者采用真空袋將預(yù)制體包覆后置于熱壓罐或烘箱中固化成型，壓機熱壓和真空袋固化工藝制度為:固化溫度70?150°C、固化壓力0.1?IMPa、固化時間0.5?3小時，完成后降溫到60°C以下，最后依次脫除金屬模板、四氟布或塑料膜(如使用膠衣，不需要脫除)，得到阻燃復(fù)合材料地板。[0028]方法2，步驟為:
[0029]I)將環(huán)氧樹脂加熱到一定溫度后持續(xù)低速攪拌，并依次向樹脂內(nèi)加入增韌劑、阻燃劑，然后將攪拌好的樹脂混合體經(jīng)三輥研磨2次以上，再次進行加熱攪拌，并依次加入固化劑和促進劑，攪拌均勻后即制得改性環(huán)氧樹脂基體；
[0030]所述環(huán)氧樹脂選自牌號為E44、E51、F46、AG80、AFG-90中的至少一種或多種。
[0031]所述增韌劑選自端羧基丁腈橡膠、納米丁腈橡膠粉體、含羧基丙烯酸樹脂、端羧基聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種或幾種，質(zhì)量份數(shù)為3?25 (以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0032]所述阻燃劑選自氫氧化鋁、氫氧化鎂、三聚氰胺、聚合磷酸酯、包覆紅磷(微膠囊)中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為3?25(以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0033]所述固化劑選自雙氰胺、改性雙氰胺、雙氰二胺、BF3.2，4-二甲基苯胺、間苯二酸酰肼、琥珀酸酰肼中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為2?15，(以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0034]所述促進劑選自2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2，4-二甲基咪唑、1-氰乙基取代咪唑、N，N’_ 二甲基二苯基脲、N，N’_ 二乙基二苯基脲、N-對氯代苯基-N，N’ - 二甲基脲、1，1-二甲基3-苯基脲中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為I?10，(以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算)。
[0035]2)將步驟I)中得到的改性環(huán)氧樹脂基體立即制成膠膜，擠膠輥間距為0.05?
0.3_，再以I?5m/min的速度將膠膜覆在連續(xù)纖維材料上，經(jīng)收卷工序制備成纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于0.5% ；
[0036]3)按照一定尺寸裁剪步驟2)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選擇合適密度和厚度規(guī)格的蜂窩，并在其上下表面依次鋪覆阻燃結(jié)構(gòu)膠膜(或均勻涂覆同組分阻燃膠黏劑)、相應(yīng)層數(shù)的預(yù)浸料疊塊、四氟布(塑料膜)或膠衣、金屬模板，得到預(yù)制體，最后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型；或者采用真空袋將預(yù)制體包覆后置于熱壓罐或烘箱中固化成型，壓機熱壓和真空袋固化工藝制度為:固化溫度70?150°C、固化壓力0.1?IMPa、固化時間0.5?3小時，完成后降溫到60°C以下，最后依次脫除金屬模板、四氟布或塑料膜(如使用膠衣，不需要脫除)，得到阻燃復(fù)合材料地板。
[0037]有益效果
[0038](I)本發(fā)明采用經(jīng)無鹵阻燃和增韌改性的環(huán)氧樹脂制備的纖維材料預(yù)浸料作為蒙皮材料，使其夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有了良好的阻燃效果，并且材料保留了環(huán)氧類材料所具備的耐沖擊、抗彎、壓以及耐磨等優(yōu)異的力學(xué)性能；
[0039](2)本發(fā)明中蒙皮與蜂窩粘接用的結(jié)構(gòu)膠，其配方組分與蒙皮預(yù)浸料所用環(huán)氧樹脂基體一致，這一方面達到了協(xié)同阻燃的效果，另一方面提高了板-芯間的粘接強度，進一步保證了復(fù)合材料的整體力學(xué)性能和耐久使用；
[0040](3)本發(fā)明中，由于蒙皮與結(jié)構(gòu)膠的樹脂基體配方組分基本一致，其高溫流變特性也基本匹配，因此，夾層板制備工藝采用階梯式升溫、共固化一次成型，其過程簡單、快速，粘接效果可靠，實現(xiàn)了工藝低成本化。
[0041]本發(fā)明的阻燃復(fù)合材料地板，該復(fù)合材料地板具有優(yōu)異的耐環(huán)境腐蝕性能、耐沖擊性能和抗彎、壓性能，以及良好的減重效果，其阻燃性能、煙毒性能和耐火焰穿透性能滿足CCAR25部和FAR25部對艙內(nèi)材料的燃燒性能要求，并且實現(xiàn)了無鹵化，特別適用于制造大型飛機客艙及貨艙的地板部件，并且在游艇、高鐵及市內(nèi)軌道交通等領(lǐng)域具有重要的推廣應(yīng)用前景。蜂窩夾層復(fù)合材料的阻燃性能主要取決于蒙皮材料的阻燃效果。采用纖維增強阻燃改性環(huán)氧樹脂預(yù)浸料作為蒙皮材料，可以保證夾層材料整體的力學(xué)性能穩(wěn)定并且避免材料易燃，同時蒙皮與蜂窩粘接用結(jié)構(gòu)膠采用與蒙皮預(yù)浸料一致的樹脂基體，也起到了協(xié)同阻燃的效果。而后的共固化一次成型制備夾層板工藝簡單、有效，適合批量化生產(chǎn)。經(jīng)過上述材料方案以及成型工藝制度，制備出了一種質(zhì)輕、價廉，并且具有阻燃特性以及耐磨損、耐環(huán)境腐蝕、抗彎曲的環(huán)氧玻纖蒙皮/蜂窩夾層結(jié)構(gòu)板復(fù)合材料。
【具體實施方式】
[0042]下面通過具體的實施例來說明，但本發(fā)明不局限于以下實施例。
[0043]復(fù)合材料夾層板的性能測試方法:面密度采用稱重法；沖擊強度采用ASTMD5420按方法G進行；長梁彎曲性能按ASTM C393進行；滾筒剝離強度按ASTM D1781進行；平面壓縮強度按ASTM C365進行；60秒垂直燃燒和煙密度性能測試采用VC-2型垂直燃燒分析儀和SD-1型煙密度箱分別按CCAR25附錄F第I部分或BSS7230和CCAR25附錄F第V部分或BSS7238規(guī)范進行測試；耐環(huán)境性能測試簡化為測試不同厚度環(huán)氧纖維蒙皮板的吸濕變化，介質(zhì)包括鹽水、噴氣燃油(MIL-T-5624)，參照ASTM D570執(zhí)行；耐食品車滾輪碾壓測試按照BMS4-17規(guī)范8.11節(jié)所述采用自制試驗裝置進行。
[0044]實施例1
[0045]要求制備9.9mm~10.4mm厚度、面密度≤2.5kg/m2規(guī)格的地板，用于客艙低客用量區(qū)域；根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選用I型芳綸紙蜂窩(Nomex蜂窩)，其孔格為1.83mm,密度為80kg/m3，厚度 為9.5mm。
[0046]采用方法一制備，步驟為:
[0047]I)在100L反應(yīng)釜中加入40kg E44環(huán)氧樹脂、20kg AFG-90環(huán)氧樹脂和20kg丙酮，以100轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌,得到環(huán)氧樹脂溶液；
[0048]2)在步驟I)得到的環(huán)氧樹脂溶液中依次加入8.5kg端羧基丁腈橡膠增韌劑、3kg氫氧化鋁和6kg聚合磷酸酯阻燃劑、6kg 二氰二胺固化劑和3kgl，1- 二甲基3-苯基脲促進劑，然后在500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌100分鐘，最后將攪拌好的混合液經(jīng)三輥研磨，即制得改性環(huán)氧樹脂基體；
[0049]3)將步驟2)得到的改性環(huán)氧樹脂基體用適量丙酮進行稀釋，得到的溶液的比重為 1.08 ;
[0050]4)將步驟3)得到的溶液與四綜緞紋無堿纖維玻璃布(厚度0.10mm，面密度100±10g/m2)在溶液浸膠機上以擠膠輥間距為0.20mm、烘干溫度為100°C、走速為lm/min的工藝參數(shù)進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到薄型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%，面密度為150±20g/m2 ；
[0051]將步驟3)得到的溶液與八綜緞紋無堿纖維玻璃布(厚度0.25mm，面密度290±10g/m2)在溶液浸膠機上以擠膠輥間距為0.50mm、烘干溫度為100°C、走速為lm/min的工藝參數(shù)進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%，面密度為450±50g/m2 ；[0052]5)按照2500mmX 1200mm(緯紗方向)的尺寸裁剪步驟4)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，并在同尺寸Nomex蜂窩上下表面依次鋪覆一層150g/m2密度規(guī)格阻燃結(jié)構(gòu)膠膜、一層厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層薄型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層四氟布和金屬模板，得到預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型，其成型工藝制度為:預(yù)制體加壓0.2MPa，壓機溫度從室溫以平均1°C /min的速率升溫到95°C，保溫Ih后繼續(xù)以平均I °C /min的速率升溫到130°C，保溫1.5h，之后關(guān)閉加熱并自然冷卻，待壓機溫度低于60°C后，卸壓并依次脫除金屬模板、四氟布，最后得到阻燃復(fù)合材料地板。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表I所示。
[0053]實施例2
[0054]要求制備9.9mm?10.4mm厚度、面密度< 3.8kg/m2規(guī)格的地板,用于廚房或其他客艙高承載區(qū)域；根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選用I型芳綸紙蜂窩(Nomex蜂窩)，其孔格為 1.83mm,密度為 144kg/m3,厚度為 9.2mm。
[0055]采用方法一制備，步驟為:
[0056]I)在IOOL反應(yīng)釜中加入40kg E44環(huán)氧樹脂、20kg AFG-90環(huán)氧樹脂和20kg丙酮，以100轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌,得到環(huán)氧樹脂溶液；
[0057]2)在步驟I)得到的環(huán)氧樹脂溶液中依次加入8.5kg端羧基丁腈橡膠增韌劑、3kg氫氧化鋁和6kg聚合磷酸酯阻燃劑、6kg 二氰二胺固化劑和3kgl，1- 二甲基3-苯基脲促進齊U，然后在500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌100分鐘，最后將攪拌好的混合液經(jīng)三輥研磨，即制得改性環(huán)氧樹脂基體；
[0058]3)將步驟2)得到的改性環(huán)氧樹脂基體用適量丙酮進行稀釋，得到的溶液的比重為 1.08 ;
[0059]4)將步驟3)得到的溶液與八綜緞紋無堿纖維玻璃布(厚度0.25mm，面密度290±10g/m2)在溶液浸膠機上以擠膠輥間距為0.50mm、烘干溫度為100°C、走速為lm/min的工藝參數(shù)進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%，面密度為450±50g/m2 ；
[0060]5)按照2500mmX 1200mm(緯紗方向)的尺寸裁剪步驟4)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，并在同尺寸Nomex蜂窩上下表面依次鋪覆一層200g/m2密度規(guī)格阻燃結(jié)構(gòu)膠膜、二層厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層四氟布和金屬模板，得到預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型，其成型工藝制度為:預(yù)制體加壓0.2MPa，壓機溫度從室溫以平均1°C /min的速率升溫到95°C，保溫Ih后繼續(xù)以平均1°C /min的速率升溫到130°C，保溫1.5h，之后關(guān)閉加熱并自然冷卻，待壓機溫度低于60°C后，卸壓并依次脫除金屬模板、四氟布，最后得到阻燃復(fù)合材料地板。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表I所示。
[0061]實施例3
[0062]要求制備9.9mm?10.4mm厚度、面密度< 5.4kg/m2規(guī)格的地板,用于貨艙區(qū)域；根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選用I型芳綸紙蜂窩(Nomex蜂窩)，其孔格為1.83mm，密度為192kg/m3,厚度為 8.8mm。
[0063]采用方法一制備，步驟為:
[0064]I)在100L反應(yīng)釜中加入40kg E44環(huán)氧樹脂、20kg AFG-90環(huán)氧樹脂和20kg丙酮，以100轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌,得到環(huán)氧樹脂溶液；[0065]2)在步驟I)得到的環(huán)氧樹脂溶液中依次加入8.5kg端羧基丁腈橡膠增韌劑、3kg氫氧化鋁和6kg聚合磷酸酯阻燃劑、6kg 二氰二胺固化劑和3kgl，1- 二甲基3-苯基脲促進齊U，然后在500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌100分鐘，最后將攪拌好的混合液經(jīng)三輥研磨，即制得改性環(huán)氧樹脂基體；
[0066]3)將步驟2)得到的改性環(huán)氧樹脂基體用適量丙酮進行稀釋，得到的溶液的比重為 1.08 ;
[0067]4)將步驟3)得到的溶液與八綜緞紋無堿纖維玻璃布(厚度0.25mm，面密度290±10g/m2)在溶液浸膠機上以擠膠輥間距為0.50mm、烘干溫度為100°C、走速為lm/min的工藝參數(shù)進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%，面密度為450±50g/m2 ；
[0068]5)按照2500mmX 1200mm(緯紗方向)的尺寸裁剪步驟4)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，并在同尺寸Nomex蜂窩上下表面依次鋪覆一層200g/m2密度規(guī)格阻燃結(jié)構(gòu)膠膜、三層厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層四氟布和金屬模板，得到預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型，其成型工藝制度為:預(yù)制體加壓0.2MPa，壓機溫度從室溫以平均1°C /min的速率升溫到95°C，保溫Ih后繼續(xù)以平均1°C /min的速率升溫到130°C，保溫
1.5h，之后關(guān)閉加熱并自然冷卻，待壓機溫度低于60°C后，卸壓并依次脫除金屬模板、四氟布，最后得到阻燃復(fù)合材料地板。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表I所示。
[0069]實施例4
[0070]要求制備9.9mm?10.4mm厚度、面密度< 2.5kg/m2規(guī)格的地板,用于客艙低客用量區(qū)域；根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選用II型芳綸紙蜂窩，其孔格為1.83mm，密度為64kg/m3,厚度為9.5mm。
[0071]采用方法一制備，步驟為:
[0072]I)在100L反應(yīng)釜中加入40kg E44環(huán)氧樹脂、20kg AFG-90環(huán)氧樹脂和20kg丙酮，以100轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌,得到環(huán)氧樹脂溶液；
[0073]2)在步驟I)得到的環(huán)氧樹脂溶液中依次加入8.5kg端羧基丁腈橡膠增韌劑、3kg氫氧化鋁和6kg聚合磷酸酯阻燃劑、6kg 二氰二胺固化劑和3kgl，1- 二甲基3-苯基脲促進齊U，然后在500轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌100分鐘，最后將攪拌好的混合液經(jīng)三輥研磨，即制得改性環(huán)氧樹脂基體；
[0074]3)將步驟2)得到的改性環(huán)氧樹脂基體用適量丙酮進行稀釋，得到的溶液的比重為 1.08 ;
[0075]4)將步驟3)得到的溶液與四綜緞紋無堿纖維玻璃布(厚度0.10mm，面密度100±10g/m2)在溶液浸膠機上以擠膠輥間距為0.20mm、烘干溫度為100°C、走速為lm/min的工藝參數(shù)進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到薄型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%，面密度為150±20g/m2 ；
[0076]將步驟3)得到的溶液與八綜緞紋無堿纖維玻璃布(厚度0.25mm，面密度290±10g/m2)在溶液浸膠機上以擠膠輥間距為0.50mm、烘干溫度為100°C、走速為lm/min的工藝參數(shù)進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于1.5%，面密度為450±50g/m2 ；
[0077]5)按照2500_X 1200mm(緯紗方向)的尺寸裁剪步驟4)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，并在同尺寸II型紡綸紙蜂窩上下表面依次鋪覆一層150g/m2密度規(guī)格阻燃結(jié)構(gòu)膠膜、一層厚型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層薄型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層四氟布和金屬模板，得到預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型，其成型工藝制度為:預(yù)制體加壓0.2MPa，壓機溫度從室溫以平均1°C /min的速率升溫到95°C，保溫Ih后繼續(xù)以平均10C /min的速率升溫到130°C，保溫1.5h，之后關(guān)閉加熱并自然冷卻，待壓機溫度低于60°C后，卸壓并依次脫除金屬模板、四氟布，最后得到阻燃復(fù)合材料地板。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表I所示。
[0078]實施例5
[0079]要求制備9.9mm?10.4mm厚度、面密度< 2.5kg/m2規(guī)格的地板,用于客艙低客用量區(qū)域；根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選用I型芳綸紙蜂窩(Nomex蜂窩)，其孔格為1.83mm,密度為80kg/m3，厚度為9.5mm。
[0080]采用方法二制備，步驟為:
[0081]I)在IOOL反應(yīng)釜中加入40kg E44環(huán)氧樹脂和20kg AFG-90環(huán)氧樹脂，加熱到100°C后以70轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌，并依次向樹脂內(nèi)加入8.5kg端羧基丁腈橡膠增韌劑、3kg氫氧化鋁和6kg聚合磷酸酯阻燃劑，繼續(xù)攪拌Ih后，將攪拌好的樹脂混合體經(jīng)三輥研磨2次，然后再次將研磨后的樹脂倒入上述反應(yīng)釜內(nèi)，加熱到100°C后以70轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速下攪拌，并依次加入6kg 二氰二胺固化劑和3kgl，1- 二甲基3-苯基脲促進劑，攪拌2h后即制得改性環(huán)氧樹脂；
[0082]2)將步驟I)中得到的改性環(huán)氧樹脂基體以擠膠輥為0.05mm的間距立即制成膠膜，再以5m/min的速度將膠膜覆在四綜緞紋無堿玻璃纖維布(厚度0.10mm，面密度100± 10g/m2)，經(jīng)收卷工序制備成薄型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于0.5%，面密度為150±20g/m2 ；
[0083]將上述膠膜以5m/min的速度覆在T700碳纖維(1200tex規(guī)格)上，經(jīng)收卷工序制備成纖維增強環(huán)氧樹脂單向帶，其中，單向帶的揮發(fā)份含量低于0.5%，面密度為180±20g/m2 ；
[0084]3)按照2500mmX 1200mm(緯紗方向或90°方向)的尺寸裁剪步驟2)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料和單向帶，并在同尺寸Nomex蜂窩上下表面依次鋪覆一層150g/m2密度規(guī)格阻燃結(jié)構(gòu)膠膜、一層0°碳環(huán)氧單向布、一層90°碳環(huán)氧單向布,一層薄型纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料、一層四氟布和金屬模板，得到預(yù)制體，然后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型，其成型工藝制度為:預(yù)制體加壓0.2MPa，壓機溫度從室溫以平均1°C /min的速率升溫到95°C，保溫Ih后繼續(xù)以平均1°C /min的速率升溫到130°C，保溫1.5h，之后關(guān)閉加熱并自然冷卻，待壓機溫度低于60°C后，卸壓并依次脫除金屬模板、四氟布，最后得到阻燃復(fù)合材料地板。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表I所示。
[0085]比較例I
[0086]所制備的地板規(guī)格要求同實施例1，選用的蜂窩同實施例1，采用方法一制備，其步驟I)同實施例1，步驟2)中阻燃劑的加入量為0，其他同實施例1，步驟3)、4)和5)同實施例I。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表I所示。
[0087]比較例2
[0088]所制備的地板規(guī)格要求同實施例1，選用的蜂窩同實施例1，采用方法一制備，其步驟I)同實施例1，步驟2)中阻燃劑的加入量為O，其他同實施例1，步驟3)、4)同實施例1，步驟5)中選用非阻燃結(jié)構(gòu)膠膜，其他同實施例1。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表1所示。
[0089]比較例3
[0090]所制備的地板規(guī)格要求同實施例1，選用的蜂窩同實施例1，采用方法一制備，其步驟1)、2)、3)和4)同實施例1，步驟5)中選用非阻燃結(jié)構(gòu)膠膜，其他同實施例1。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表1所示。
[0091]比較例4
[0092]所制備的地板規(guī)格要求同實施例1，選用的蜂窩同實施例1，采用方法一制備，其步驟I)同實施例1，步驟2)中阻燃劑的加入量為0，其他同實施例1，步驟3)、4)同實施例1，步驟5)中Nomex蜂窩與預(yù)浸料之間在無膠膜狀態(tài)下直接進行粘接，其他同實施例1，。所制得的阻燃復(fù) 合材料地板典型性能見表1所示。
[0093]比較例5
[0094]所制備的地板規(guī)格要求同實施例1，選用的蜂窩同實施例1，采用方法一制備，其步驟1)、2)、3)和4)同實施例1，步驟5)中壓機從室溫以平均1°C/min的速率直接升溫至130°C，其他同實施例1。所制得的阻燃復(fù)合材料地板典型性能見表1所示:
[0095]表1阻燃復(fù)合材料地板性能
[0096]
【權(quán)利要求】
1.一種阻燃復(fù)合材料地板，其特征在于:該地板具有夾層結(jié)構(gòu)，包括蒙皮、芯材以及將蒙皮和芯材進行粘接的阻燃結(jié)構(gòu)膠； 所述的蒙皮的材料為連續(xù)纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料； 所述的芯材的材料為芳綸紙蜂窩； 所述的阻燃結(jié)構(gòu)膠為環(huán)氧樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃復(fù)合材料地板，其特征在于:所述連續(xù)纖維為無堿玻璃纖維單向帶、高強玻璃纖維單向帶、無堿玻璃纖維布、高強玻璃纖維布、碳纖維單向帶或碳纖維布中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃復(fù)合材料地板，其特征在于:阻燃結(jié)構(gòu)膠的結(jié)構(gòu)形式為膠膜或膠黏劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種阻燃復(fù)合材料地板，其特征在于:所述阻燃結(jié)構(gòu)膠膜或膠黏劑，其成分與蒙皮預(yù)浸料所用改性環(huán)氧樹脂一致，面密度為100~300g/m2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種阻燃復(fù)合材料地板，其特征在于:所述蜂窩為芳綸I型或芳綸II型，厚度6.3~25.4mm,孔格為1.83mm或2.75mm規(guī)格，密度為48~192kg/m3。
6.一種權(quán)利要求1-5中任一項所述的阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于步驟為: 1)將環(huán)氧樹脂和有機溶劑進行混合，低速攪拌，得到環(huán)氧樹脂溶液； 2)在步驟I)得到的環(huán)氧樹脂溶液中依次加入增韌劑、阻燃劑、固化劑和促進劑，之后進行高速攪拌60~150分鐘，然后將攪拌好的混合液經(jīng)三輥研磨，即制得改性環(huán)氧樹脂基體； 3)將步驟2)得到的改性環(huán)氧樹脂基體用步驟I)中的有機溶劑進行稀釋，使得到的溶液的比重為0.9~1.2 ; 4)將步驟3)得到的溶液與纖維增強材料在溶液浸膠機上進行連續(xù)浸潰、烘干和收卷工序，最后得到纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于 1.5% ； 5)按照設(shè)定尺寸裁剪步驟4)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選擇合適密度和厚度規(guī)格的蜂窩，并在其上下表面依次鋪覆阻燃結(jié)構(gòu)膠膜或均勻涂覆同組分阻燃膠黏劑、預(yù)浸料疊塊、四氟布或塑料膜或膠衣、金屬模板，得到預(yù)制體，最后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型；或者采用真空袋將預(yù)制體包覆后置于熱壓罐或烘箱中固化成型，完成后降溫到60°C以下，最后依次脫除金屬模板、四氟布或塑料膜，得到阻燃復(fù)合材料地板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟I)中環(huán)氧樹脂選自牌號為E44、E51、F46、AG80、AFG-90中的至少一種或多種；所述有機溶劑為丙酮；環(huán)氧樹脂與有機溶劑的質(zhì)量比為100:10~100。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟2)中增韌劑為端羧基丁腈橡膠、納米丁腈橡膠粉體、含羧基丙烯酸樹脂、端羧基聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種或幾種，質(zhì)量份數(shù)為3~25，以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟2)中阻燃劑為氫氧化鋁、氫氧化鎂、三聚氰胺、聚合磷酸酯、包覆紅磷中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為3~25，以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟2)中固化劑為雙氰胺、改性雙氰胺、雙氰二胺、BF3.2，4-二甲基苯胺、間苯二酸酰肼、琥珀酸酰肼中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為2~15，以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟2)中促進劑為2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2，4-二甲基咪唑、1-氰乙基取代咪唑、N，N’ -二甲基二苯基脲、N，N’ -二乙基二苯基脲、N-對氯代苯基-N，N’ - 二甲基脲、I，1-二甲基3-苯基脲中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為I~10，以步驟I)中環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟4)中溶液浸膠機的主要工藝參數(shù)包括:擠膠輥間距為0.2~0.8mm，烘干溫度為80~120°C，走速為I~5m/min 。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟4)中壓機熱壓和真空袋固化工藝制度均為:固化溫度70~150°C、固化壓力0.1~IMPa、固化時間0.5~3小時。
14.一種權(quán)利要求1-5中任一項所述的阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于步驟為: 1)將環(huán)氧樹脂加熱到一定溫度后持續(xù)低速攪拌，并依次向樹脂內(nèi)加入增韌劑、阻燃劑，然后將攪拌好的樹脂混合體經(jīng)三輥研磨2次以上，再次進行加熱攪拌，并依次加入固化劑和促進劑，攪拌均勻后即制得改性環(huán)氧樹脂基體； 2)將步驟I)中得到的改性環(huán)氧樹脂基體立即制成膠膜，擠膠輥間距為0.05~0.3mm,再以I~5m/min的速度將膠膜覆在連續(xù)纖維材料上，經(jīng)收卷工序制備成纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，其中，預(yù)浸料的揮發(fā)份含量低于0.5% ； 3)按照一定尺寸裁剪步驟2)得到的纖維增強環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，根據(jù)設(shè)計的承載和厚度要求選擇合適密度和厚度規(guī)格的蜂窩，并在其上下表面依次鋪覆阻燃結(jié)構(gòu)膠膜或均勻涂覆同組分阻燃膠黏劑、預(yù)浸料疊塊、四氟布或塑料膜或膠衣、金屬模板，得到預(yù)制體，最后將預(yù)制體放入壓機進行熱壓成型；或者采用真空袋將預(yù)制體包覆后置于熱壓罐或烘箱中固化成型，完成后降溫到60°C以下，最后依次脫除金屬模板、四氟布或塑料膜，得到阻燃復(fù)合材料地板。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟I)中環(huán)氧樹脂選自牌號為E44、E51、F46、AG80、AFG-90中的至少一種或多種。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述增韌劑選自端羧基丁腈橡膠、納米丁腈橡膠粉體、含羧基丙烯酸樹脂、端羧基聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、聚乙烯醇縮乙醛、聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種或幾種，質(zhì)量份數(shù)為3~25，以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述阻燃劑選自氫氧化鋁、氫氧化鎂、三聚氰胺、聚合磷酸酯、包覆紅磷中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為3~25，以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述固化劑選自雙氰胺、改性雙氰胺、雙氰二胺、BF3.2，4-二甲基苯胺、間苯二酸酰肼、琥珀酸酰肼中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為2~15，以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述促進劑選自2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2，4-二甲基咪唑、1-氰乙基取代咪唑、N，N’ -二甲基二苯基脲、N，N’ -二乙基二苯基脲、N-對氯代苯基-N，N’ -二甲基脲、1，1-二甲基3-苯基脲中的至少一種或幾種，質(zhì)量分數(shù)為I~10，以環(huán)氧樹脂的質(zhì)量為100份計算。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種阻燃復(fù)合材料地板的制備方法，其特征在于:步驟3)中壓機熱壓和 真空袋固化工藝制度均為:固化溫度70~150°C、固化壓力0.1~IMPa、固化時間0.5~3小時。
【文檔編號】C08K3/22GK103979098SQ201410220106
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】王偉, 左小彪, 馮志海, 劉武, 顏雪, 紀高寧, 朱曉光 申請人:航天材料及工藝研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院