增強纖維的3D結構混合纖維氈及其制備方法技術

增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，以重量百分比計，由99-99.5%的耐高溫纖維和0.5-1.0%硅烷類偶聯劑組成，其特征在于：所述的耐高溫纖維由碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維的一種或二種以上的組合物。本發明專利技術，采用3D纖維混合氈來制造纖維增強輕質材料，其中3D纖維混合氈僅占增強泡沫塑料密度1/4，各項力學性能獲得很大的提高，測得各項力學性能如下：表觀密度：0.15-0.25克/cm3、拉伸強度12-14MPa、彎曲強度9-10MPa、沖擊強度4-5KJ/m2、極限氧指數40-45。本發明專利技術采用上述配方，在密閉設備生產線中進行，不會造成環境污染。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種增強纖維，更具體說是一種輕質防火復合材料中的3D結構的增強混合纖維租的制造方法。
技術介紹
當前，國內外航空航天、軌道交通、艦艇等領域采用的新材料都是要求輕質、高強、防火、綠色等優良性能，其中PMI (聚酰亞胺發泡材料)、PF (酚醛發泡材料)兩種材料尤為突出，具有較高的使用溫度、不燃的防火性能，綠色的輕質材料、在密度上都能做到不超過0.2，然而在其它力學性方面卻不能滿足要求。只有通過纖維增強上述兩種的發泡材料，才能解決PMI與PF發泡材料力學性能差的問題。例如酚醛泡沫是一種具有優異的新型防火、保溫材料，具有耐火、保溫、絕熱、防潮、無毒、抗壓、體輕、隔音吸音等特點。其主要技術參數:密度:45-200kg/m3 ;導熱系數:0.0240.034 w / m.k;使用溫度:-160+150°C ;吸水率:< 3 % ;可燃性:不燃。但是它存在致命的缺點:一是易粉化；二是抗拉強度低；三是彎曲強度低。目前國內出現的酚醛熱固性泡沫塑料板，還沒有用纖維增強的，因此制得的泡沫塑料，表觀密度0.045克一0.080克/cm3左右、拉伸強度低(無法測得)、彎曲強度低(無法測得)、壓縮變形大(壓縮強度只有0.36MPa)、極限氧指數35，只能用來制造保溫材料，限制了泡沫塑料的使用范圍，根本不能作為結構材料。而用纖維增強的酚醛熱固性泡沫塑料，一是采用改性增韌的甲階酚醛樹脂；二是采用耐高溫纖維增強，如碳纖維、芳綸纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等，制得的纖維增強的酚醛熱固性泡沫塑料各項力學性大大提高。采用什么樣的纖維結構用來增強酚醛熱固性泡沫塑料？采用一般的玻璃網格布或玻璃纖維短切氈，這些產品都是片狀的布，制成多層的玻璃纖維增強的泡沫塑料，一是由于纖維與塑料混合不均，結合不牢，測得各項性能不高；二是由于片狀的，各層之間結合不牢，易出現分層現象；三是單位面積重量重，玻璃網格布，每平米80克-160克，對于8mm厚的增強泡沫制品，需要15層-20層，僅玻璃纖維重量(按最輕計算:玻璃網格布15層，每層80克/m2)就有1200克/m2，且泡沫塑料重量不算，僅玻璃纖維重量達到0.15g/cm3，難以制成密度0.15-0.25的纖維增強酚醛樹脂泡沫塑料；目前國內出現了較先進的采用3D-中空織物來解決增強問題，3D中空織物是由形成芯部的Z向纖維將上下兩個表層的織物連接而形成，其典型空間特征是芯部纖維沿經向呈現“8”字形，“8”字形的高低(Z向)可以調節，在X.Y兩個方向的間距可以設計，上下兩個表層厚度、經緯密度及纖維可以調節。材料具備很強的設計性。與樹脂復合時，Z向纖維瞬間吸收樹脂，使織物自動成型到設計高度，形成了三明治結構的中空復合材料。這種3D-中空織物，是比較先進的，對于制造結構材是很好的一種纖維增強結構，但是由于3D-中空織物，780-1790g/m2,泡沫塑料重量不計，3mm厚的3D-中空織物重量780/m2，20 mm厚的3D-中空織物重量1790g/m2，3D-中空織物占增強泡沫塑料的0.26-0.10g/cm3,因此3D-中空織物不適合用來制造成低密度(0.15-0.25)的纖維增強材料。
技術實現思路
針對以上不足，本專利技術的目的在于提供一種增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈的制造方法，是將各種耐高溫纖維切斷，加入硅烷偶聯劑進行表面處理、兩次混合、梳理、鋪網、針剌、輥壓、噴灑、烘干、冷卻、卷取；制得適合于纖維增強輕質防火復合材料中的3D結構的混合纖維氈。本專利技術采用以下技術方案:增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，以重量百分比計，由99-99.5%的耐高溫纖維和0.5-1.0%硅烷類偶聯劑組成，其特征在于:所述的耐高溫纖維是由碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維的一種或二種以上的組合物組成； 所述的耐高溫纖維由0-100%碳纖維絲和0-100%芳綸纖維組成。所述的耐高溫纖維由0-100%碳纖維和0-100%玻璃纖維組成。所述的耐高溫纖維由0-100%玻璃纖維和0-100%玄武巖纖維組成。 所述的娃燒類偶聯劑是異丁基二甲氧基娃燒、異丁基二乙氧基娃燒、苯基二甲氧基娃燒、苯基二乙氧基娃燒、n~羊基二甲氧基娃燒、n~羊基二乙氧基娃燒、十_■燒基二乙氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基娃燒。增強輕質防火復合材料中的3D結構纖維氈的制備方法，以重量百分比計，包括以下步驟:1)切斷、2)表面處理、3) —次混合、4) 二次混合、5)梳理、6)鋪網、7)針剌、8)輥壓、9)噴灑、10)干燥、11)冷卻定型、12)卷取；其特征在于: 1)、切斷:將耐高溫纖維的碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維切斷，切斷長度控制在 100±10 mm ； 2)、表面處理:將上述切斷纖維中加入0.5-1.0%的硅烷類偶聯劑進行表面處理，以增加纖維與樹脂的結合力； 3)、一次混合；將耐高溫纖維與偶聯劑第一次在80°C-10(TC下混合，達到纖維與偶聯劑充分混合，混合時間為20-30分鐘； 4)、二次混合:為確保不同纖維均勻，再在常溫下進行第二次混合，混合時間為20-30分鐘； 5)、梳理:將二次混合后的纖維送入單錫林雙道夫梳理機或雙錫林雙道夫梳理機進行梳理，根椐混合纖維氈的規格要求，控制速度與纖維進入量應與下道工序相匹配； 6)、鋪網:將經過梳理后的纖維送入鋪網機中進行鋪網，織成混合纖維網，根據產品密度要求，控制每平方米克重； 7)、針剌:將鋪網纖維層進行針剌成混合纖維氈，根椐纖維層密度要求，實行一次針剌或二次針剌； 8)、輥壓:將經過針剌后的混合纖維氈根據所需的厚度、單位面積克重，通過輥壓，調控棍距10 -30 mm,制得厚度為10-30 mm的混合纖維租； 9)、噴灑:將經過輥壓后的混合纖維氈表面噴灑酚醛膠水，使纖維氈表面纖維之間粘結更牢固；經過噴灑酚醛膠水后的混合纖維氈通過在150-160°C烘道，促進酚醛膠水固化； 10)、干燥:經過噴灑后的混合纖維氈進入烘道在150-160°C下進行干燥，確保酚醛樹膠水固化，確保3D混合纖維氈具有更大的結合強度； 11)、冷卻定型:從烘道出來后，通過可調輥距，冷卻、定型混合纖維氈，制得密度為15-50kg/m3的混合纖維租； 12)、卷取:將經過冷卻、定型后的混合纖維氈，進行卷取，供制造纖維增強輕質材料使用。本專利技術，采用3D纖維混合氈來制造纖維增強輕質材料，其中3D纖維混合氈僅占增強泡沫塑料密度1/4，各項力學性能獲得很大的提高，測得各項力學性能如下:表觀密度:0.15-0.25克/cm3、拉伸強度12 _14MPa、彎曲強度9 -lOMPa、沖擊強度4_5KJ/m2、極限氧指數40-45。本專利技術采用上述配方，在密閉設備生產線中進行，不會造成環境污染。附圖說明圖1是本專利技術的工藝流程圖。具體實施例方式增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，以重量百分比計，由99-99.5%的耐高溫纖維和0.5-1.0%硅烷類偶聯劑組成，所述的耐高溫纖維是由碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維的一種或二種以上的組合物組成。本專利技術的制備方法，由圖1知，有以下步驟: 1、切斷工序:取99-99.5%的耐高溫纖維和0本文檔來自技高網...

【技術保護點】
增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，以重量百分比計，由99?99.5%的耐高溫纖維和0.5?1.0%硅烷類偶聯劑組成，其特征在于：所述的耐高溫纖維是碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維的一種或二種以上的組合物。

【技術特征摘要】
1.強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，以重量百分比計，由99-99.5%的耐高溫纖維和0.5-1.0%硅烷類偶聯劑組成，其特征在于:所述的耐高溫纖維是碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維的一種或二種以上的組合物。2.根據權利要求1所述的增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，其特征在于:所述的耐高溫纖維由0-100%碳纖維絲和0-100%芳綸纖維組成。3.根據權利要求1所述的增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，其特征在于:所述的耐高溫纖維由0-100%碳纖維和0-100%玻璃纖維組成。4.根據權利要求1所述的增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，其特征在于:所述的耐高溫纖維由0-100%玻璃纖維和0-100%玄武巖纖維組成。5.根據權利要求1所述的增強輕質防火復合材料中的3D結構混合纖維氈，其特征在于:所述的硅烷類偶聯劑是異丁基三甲氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅燒、苯基二乙氧基娃燒、n~羊基二甲氧基娃燒、n~羊基二乙氧基娃燒、十_■燒基二乙氧基娃烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅燒。6.一種制備權利要求1所述的混合纖維氈的方法，以重量百分比計，包括以下步驟:1)切斷、2)表面處理、3) —次混合、4) 二次混合、5)梳理、6)鋪網、7)針剌、8)輥壓、9)噴灑、10)干燥、11)冷卻定型、12)卷取；其特征在于: 1)、切斷:將耐高溫纖維的碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維或玄武巖纖維切斷，切斷長度控制在 100±10 mm ； ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐體壽，張競，周金堂，吳毅炳，
申請(專利權)人：丹陽市新美龍汽車軟飾件有限公司，江蘇美龍航空部件有限公司，
類型：發明
國別省市：