[發明專利]一種液體成型工藝用高效阻燃纖維織物及其制備方法

在審

• 申請號: 201811546201.6
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109706728A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張連旺;包建文;鐘翔嶼;張堯州;李曄;何先成
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: D06M11/69
• 分類號: D06M11/69;D06M15/55;D06M101/40
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陸峰

本發明屬于阻燃復合材料制造技術領域，涉及一種適用于液體成型工藝的高效阻燃纖維織物及其制備方法。液態成型復合材料的阻燃性與力學性能往往存在著矛盾，阻燃劑添加量增加后，復合材料的內部質量變差，力學性能無法充分發揮出來。本發明提出了一種高效阻燃纖維織物，所采用的阻燃劑為微膠囊化紅磷。實施過程為：將微膠囊化紅磷與定型劑先進行混合，然后一同涂覆于增強織物的表面，通過加熱加壓使定型劑軟化，并與紅磷粉末一同附著于纖維織物表面，實現高效阻燃纖維織物的制備。該工藝解決了液態成型工藝復合材料阻燃性與力學性能無法兼顧的問題，復合材料中紅磷添加量為1.5％時，復合材料氧指數可從22％提高到50％以上，大大提高原復合材料的阻燃性能，同時不影響原材料體系的力學性能。

技術領域

本發明屬于阻燃復合材料制造技術領域，涉及一種適用于液體成型工藝的高效阻燃纖維織物及其制備方法。

背景技術

復合材料具有輕質、高強、可設計性好、耐疲勞、耐腐蝕和易于整體成型復雜構件等優點，正在逐步取代傳統金屬結構，被廣泛用于航空、航天、兵器、船舶、車輛、體育用品、建筑材料等領域。然而，樹脂基復合材料的氧指數(LOI)普遍較低，屬于易燃材料，這成為制約復合材料進一步拓展應用的重要因素。

目前，液體成型阻燃復合材料主要有兩種制備方法，一是選擇能夠與樹脂體系相熔的阻燃劑，阻燃劑與樹脂體系達到分子級的融合，以滿足液體成型工藝的要求。專利CN201310125726.3即是將有機膦系阻燃劑加入到環氧樹脂中，然后采用液態工藝成型阻燃復合材料。對于這種方法，能夠與樹脂體系相熔的阻燃劑一般為有機化合物，其有效阻燃成分(磷、硅、氮等)含量較少，阻燃效率普遍較低，且阻燃劑與樹脂體系相熔后會大大增加樹脂體系黏度，影響樹脂的注射工藝，由于阻燃劑添加含量有限，復合材料阻燃性能提高幅度不大。

二是阻燃劑無法熔入到樹脂體系中時，可以將阻燃劑與增強材料相粘合制備成纖維預制體，該方法不影響原有注射工藝，同時實現阻燃的目的。這種方法由于不影響樹脂工藝性能，可以提高阻燃劑含量，因而能夠提高復合材料的阻燃性能。然而，該方法所使用的阻燃劑一般為無機物，與樹脂相容性差，阻燃劑含量的增加會造成復合材料的內部質量欠佳，引入原始缺陷，這對復合材料力學性能的發揮是極為不利的。

因此，對于液體成型復合材料，尋找一種高效的阻燃劑，能夠同時發揮復合材料的力學性能和阻燃性能顯得十分重要。

發明內容

本發明的發明目的是提出了一種高效阻燃纖維織物，所采用的阻燃劑為微膠囊化紅磷，通過定型劑將紅磷粉末附著于織物表面。復合材料中紅磷添加量為1.5％時，氧指數即可達到50％以上，大大提高了原有復合材料的阻燃性能。由于阻燃劑添加量低，復合材料內部質量良好，不影響原材料體系的力學性能。

本發明技術方案如下：將高效阻燃劑和定型劑先進行混合，然后在加熱加壓條件下使之附著在纖維織物表面，制備成高效阻燃纖維織物，該織物可采用液體成型工藝進行復合材料的制造。高效阻燃纖維織物制備方法包括如下步驟：

1)將定型劑粉碎至50目-200目。其中定型劑為環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、苯并噁嗪樹脂、熱塑性樹脂或上述材料的混合物，定型劑軟化點為50～100℃；

2)將定型劑與高效阻燃劑相混合。其中，所述的高效阻燃劑為微膠囊化紅磷粉末，粉末粒度為500目～1500目；高效阻燃劑和定型劑的重量比為1:9至6:4，定型劑和高效阻燃劑合計占纖維織物重量的3％～15％；

3)將混合粉末涂覆于纖維織物表面，通過加熱加壓使定型劑軟化，與高效阻燃劑一同附著于纖維織物表面。

所述的纖維織物為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維等一種或上述幾種纖維的混編體，織物形式為簾子布、平紋布、斜紋布、緞紋布或多向經編織物，纖維織物的面密度一般為100～500g/m²。

所述的定型劑粉碎方法為氣流粉碎或機械粉碎。