[發明專利]一種高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201210211451.0
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102731960A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 左小彪;王偉;李杰;余瑞蓮;王筠;牛光明;馮志海
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08L13/00;C08L29/14;C08K3/22;C08K7/00;C08K7/14;C08K7/06;C08K3/04;C08K5/136;C08J5/04;C08G8/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

技術領域

本發明涉及一種高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料及其制備方法和用途。

背景技術

酚醛/玻纖及酚醛/碳纖預浸料復合材料具有良好的工藝性能、優異的阻燃性能和突出的性價比，目前已經在航空航天、交通運輸和電氣絕緣等領域得到廣泛應用，尤其在提高飛機、船舶和電子電器等產品的防火安全性方面發揮了重要作用。例如，Cytec公司的Cycom?2265和Cycom?2290等牌號酚醛預浸料復合材料已經成為制造空客及波音飛機天花板、行李箱、壁板等內飾結構部件的主體材料，3240環氧酚醛玻璃布預浸料復合材料是國際上制備F級絕緣層合板的主要選擇。

酚醛樹脂固化物特有的高交聯度結構使其具有優異的本征阻燃特性，無須添加任何阻燃劑即可達到V-0級(UL-94標準)，燃燒過程中樹脂碳化保留率非常高，煙霧和毒性氣體的釋放量很小。然而另一方面，高交聯密度的化學結構也使得酚醛樹脂固化物的收縮率和脆性非常大，由其制備的預浸料復合材料耐沖擊性能很低，力學性能欠佳，無法滿足航空航天、交通運輸和電氣絕緣等領域所提出的力學性能要求。

近年來，針對酚醛樹脂的增韌改性研究非常多，如Cytec公司采用熱塑性聚合物對Cycom?2265和Cycom?2290等牌號酚醛預浸料復合材料進行增韌改性，Lewcott公司采用液體丁氰橡膠對酚醛預浸料復合材料進行增韌改性。國內關于酚醛樹脂的增韌改性研究大多集中在后期配方階段，尚未針對阻燃酚醛預浸料復合材料在飛機及電子絕緣器件上的具體應用開展酚醛樹脂分子結構設計及合成技術、增韌復配技術、預浸料制備技術以及復合材料全面性能等系統性研究，導致現有酚醛預浸料復合材料大多存在鋪覆工藝性差、耐沖擊性能低、或者由于增韌劑的引入導致阻燃性能明顯下降等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料，該復合材料具有高韌性、高阻燃性以及良好的鋪覆工藝性、在飛機、船舶及高鐵等領域具有重要的推廣應用前景。

本發明的另外一個目的在于提供一種高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料的制備方法。

本發明的再一個目的在于提供一種高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料的用途。

本發明的上述目的主要是通過如下技術方案予以實現的：

一種高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料，包含如下質量百分比含量的組份：

酚醛樹脂基體????20～70％；

纖維增強材料????30～80％；

其中所述酚醛樹脂基體包含如下質量份數的組份：

酚醛樹脂?????100；

增韌劑???????5～20；

四溴雙酚A????1～15；

三氧化二銻???0.5～5；

有機溶劑?????10～80。

在上述高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料中，酚醛樹脂選自氫氧化鋇催化酚醛、氫氧化鎂催化酚醛或苯胺催化酚醛中的至少一種。

在上述高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料中，酚醛樹脂的醛酚質量比為1～3∶1，優選為1.5～2.5∶1。

在上述高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料中，增韌劑選自端羧基丁氰橡膠、端羥基丁氰橡膠、端羧基聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、聚乙烯醇縮乙醛或聚乙烯醇縮丁醛中的至少一種。

在上述高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料中，纖維增強材料為玻璃纖維單向帶、玻璃纖維布、碳纖維單向帶或碳纖維布。

在上述高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料中，有機溶劑為乙醇、丙醇、丙酮或丁酮。

高韌性阻燃酚醛預浸料復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、制備酚醛樹脂基體，具體如下：

(1)采用醛化合物、酚化合物和有機溶劑合成酚醛樹脂預聚體，當預聚體在160℃下的凝膠時間為1～10min時終止反應；

(2)在反應釜中加入酚醛樹脂預聚體，高速攪拌下依次加入有機溶劑、增韌劑、四溴雙酚A和三氧化二銻，充分攪拌60～120分鐘，即制得酚醛樹脂基體；

步驟二、制備酚醛預浸料復合材料，具體如下：

(3)采用有機溶劑將酚醛樹脂基體的比重調節至0.9g/m²～1.2g/m²之間，然后將酚醛樹脂基體和纖維增強材料經溶液浸膠法經連續浸漬、烘干和收卷工序制備酚醛預浸料；

(4)按照厚度要求進行酚醛預浸料鋪疊，之后將酚醛預浸料疊塊放入壓機或真空包覆后放入熱壓罐在80～200℃的固化溫度、0.1～3MPa的固化壓力下固化成型。