專利名稱：一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及酚醛環氧樹脂復合材料的領域，尤其涉及一種具有阻燃、耐高溫、高性能的混雜玻璃纖維預浸料及其制備方法。
背景技術：
在目前的安全帽和頭盔市場混亂、復雜的背景下，建筑、消防、運動等領域的安全帽盔質量殘差不齊，基本上塑料制品和普通成型的復合材料各占一半。塑料制品由于強度和耐溫性較差，對建筑施工、運動、消防現場的人身安全保障有限；復合材料制品雖然強度較高，但是普通成型工藝生產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、運動、消防場所對人身安全防護的更高要求。所以，在不明顯增加制品成本的條件下，進一步提高帽盔殼體的整體強度、抗沖擊性能同時達到耐高溫、耐腐蝕、阻燃低煙的要求是帽盔市場發展的迫切需求。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供提供一種應用在頭盔殼體上的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，該阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料作為增強酚醛環氧樹脂的復合材料，以提高現有復合材料頭盔殼體的整體強度、抗沖擊性能，同是實現耐高溫、耐腐蝕、阻燃低發煙的更高實用性能，并簡化其成型工藝。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，由以下原料組成:混雜玻璃纖維，酚醛環氧樹脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯齊U、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質量百分比為409Γ55%，酚醛環氧樹脂占原料的質量百分比為酚 醛環氧樹脂209Γ40%，納米氫氧化鋁占原料的質量百分比為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浸料的主要配方，具有無可比擬的優點。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，使材料燃燒時無二次污染，提高復合材料的阻燃性、耐電弧性、耐痕跡性。甲酚縮水甘油醚:一種低毒、低揮發性、價格較低的活性稀釋劑，能有效降低環氧樹脂體系的粘度，利于纖維、填料等材料的浸潤和滲透，一定比例的用量下使固化物具有良好的機械性能、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:賦予環氧樹脂及固化物優良耐高溫、耐老化、收縮小、耐電弧、耐輻射等優良性能，而且是液體材料便于應用操作。進一步的，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量相當于酚醛環氧樹脂質量的109Γ15%，甲基NA酸酐的質量相對于酚醛環氧樹脂質量的10% 30%。進一步的，所述的混雜玻璃纖維由以下質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%。進一步的，所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑，硅烷偶聯劑的的質量相當于混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁總質量的0.69Γ3.0%。另外，本發明同時還涉及一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料的制備方法，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，再將酚醛環氧樹脂和甲醚縮水甘油醚、甲基NA酸酐、脫模劑、偶聯劑混合均勻配制成膠液，然后通過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浸料。綜上所述，本發明的混雜玻璃纖維預浸料具有如下優點:
1、目前復合市場混雜纖維的應用比較少，只有風電行業國外企業開始采用玻璃纖維與碳纖維混雜應用，但是價格成本相對較高；本發明引進大麻纖維混雜增強，大麻纖維是當今國際復合材料市場最新開發的纖維材料，具有價格較低、重量輕、強度高、耐化學性能優良的特點；
2、為了實現酚醛環氧樹脂的最佳固化和綜合性能，本發明采用了液體狀態的甲基NA酸酐固化劑，甲基NA酸酐固化劑賦予環氧樹脂及固化物優良耐高溫、耐老化、收縮小、耐電弧、耐輻射等優良性能，而且是液體材料便于應用操作；
3、甲酚縮水甘油醚是一種低毒、低揮發性、價格較低的活性稀釋劑，能有效降低環氧樹脂體系的粘度，利于纖維、填料等材料的浸潤和滲透，一定比例的用量下使固化物具有良好的機械性能、物理性能、電性能，是一種新型的功能活性稀釋劑；
4、為了實現降低成本、提高性能特別是復合材料阻燃低發煙性能，本發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，使材料燃燒時無二次污染，提高復合材料的阻燃性、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劑，同時大麻纖維和納米氫氧化鋁的表面同環氧樹脂材料的粘結力不夠，本發明采用`偶聯劑為硅烷偶聯劑(也稱KH560)對纖維和填料表面處理，偶聯劑直接添加如環氧樹脂材料中一步完成，KH560的用量為混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁重量的1.5%時效果最好。
具體實施例實施例1
本發明實施例1所描述的一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，由以下原料組成:混雜玻璃纖維，酚醛環氧樹脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯劑、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質量百分比為40%，酚醛環氧樹脂占原料的質量百分比為酚醛環氧樹脂40%，納米氫氧化鋁占原料的質量百分比20%。進一步的，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量相當于酚醛環氧樹脂質量的10%，甲基NA酸酐的質量相對于酚醛環氧樹脂質量的25%。進一步的，所述的混雜玻璃纖維由以下質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%。進一步的，所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑，硅烷偶聯劑的的質量相當于混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁總質量的1.5%。另外，本實施例同時還涉及一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料的制備方法，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，再將酚醛環氧樹脂和甲醚縮水甘油醚、甲基NA酸酐、脫模劑、偶聯劑混合均勻配制成膠液，然后通過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浸料。由于固化劑活性很高，經過試驗反復測試，固化劑用量為酚醛環氧樹脂的25%，固化溫度為160°C，固化時間為30min時制得復合材料的綜合性能最好。實施例2
本實施例2是在實施例1的基礎上進行變化，具體為對阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料的各組分的質量含量作出變化，具體如下:混雜玻璃纖維占原料的質量百分比為55%，酚醛環氧樹脂占原料的質量百分比為酚醛環氧樹脂20%，納米氫氧化鋁占原料的質量百分比5%。活性甲酚縮水甘油醚的質量相當于酚醛環氧樹脂質量的15%，甲基NA酸酐的質量相對于酚醛環氧樹脂質量的30%。所述的混雜玻璃纖維由以下質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%。實施例3
本實施例3同樣是在實施例1的基礎上進行變化，具體為具體為對阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料的各組分的質量含量作出變化，具體如下:混雜玻璃纖維占原料的質量百分比為45%，酚醛環氧樹脂占原料的質量百分比為酚醛環氧樹脂35%，納米氫氧化鋁占原料的質量百分比15%。活性甲酚縮水甘油醚的質量相當于酚醛環氧樹脂質量的13%，甲基NA酸酐的質量相對于酚醛環氧樹脂質量的20%。所述的混雜玻璃纖維由以下質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，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明的技術內容作任何形式上的限制。凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明的技 術方案的范圍內。
權利要求
1.一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，其特征在于:由以下原料組成:混雜玻璃纖維，酚醛環氧樹脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯劑、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質量百分比為409Γ55%，酚醛環氧樹脂占原料的質量百分比為酚醛環氧樹脂20% 40%，納米氫氧化鋁占原料的質量百分比為5% 20%。
2.根據權利要求1所述的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，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量相當于酚醛環氧樹脂質量的109Γ15%，甲基NA酸酐的質量相對于酚醛環氧樹脂質量的109Γ30%。
3.根據權利要求2所述的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，其特征在于:所述的混雜玻璃纖維由以下質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.根據權利要求1所述的阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，其特征在于:所述的偶聯劑為硅烷偶聯劑，硅烷偶聯劑的的質量相當于混雜玻璃纖維和納米氫氧化鋁總質量的 0.6% 3.0%。
5.一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料的制備方法，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，再將酚醛環氧樹脂和甲醚縮水甘油醚、甲基NA酸酐、脫模劑、偶聯劑混合均勻配制成膠液，然后通過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浸料。
全文摘要
本發明公開了一種阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料，由以下原料組成混雜玻璃纖維，酚醛環氧樹脂，納米氫氧化鋁，脫模劑、偶聯劑、活性稀釋劑、固化劑；其中混雜玻璃纖維占原料的質量百分比為40%~55%，酚醛環氧樹脂占原料的質量百分比為酚醛環氧樹脂20%~40%，納米氫氧化鋁占原料的質量百分比為5%~20%。本發明制得的混雜玻璃纖維預浸料，在相同的成型工藝與條件下，所制得材料具有耐熱、阻燃低發煙、耐腐蝕的特性，彎曲強度、沖擊韌性同比有較大提高，成型工藝相對簡單，成本方面有一定的降低。另外，本發明還涉及阻燃耐高溫高性能混雜玻璃纖維預浸料的制備方法。
文檔編號C08J5/04GK103172977SQ201310079200
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月13日 優先權日2013年3月13日
發明者吳德山, 陸宗術, 裴明霞 申請人:江門市德山復合材料科技有限公司