一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體及其制備方法

一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，所述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體是由芯材（Ⅰ）及配置在該芯材（Ⅰ）上表面和/或下表面的樹脂基體纖維增強體材料（Ⅱ）構(gòu)成的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體（Ⅲ），所述芯材（Ⅰ）由有空隙的材料構(gòu)成；所述芯材（Ⅰ）的比重為0.03~2.0，厚度為0.1~5.0mm；所述芯材（Ⅰ）為有空隙的發(fā)泡體或由改性的熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成，所述熱塑性樹脂基體和長纖維之間通過纖維浸潤樹脂交叉形成空隙結(jié)構(gòu)；本發(fā)明制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體阻燃等級高達UL94-V0，耐候性強，抗紫外線照射能力強，重量輕，厚度薄，剛性高，工藝簡單，主要應(yīng)用在3C行業(yè)、家電行業(yè)以及相關(guān)的機箱等表面結(jié)構(gòu)板材。
【專利說明】一種無南阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在碳纖維復合材料市場的大環(huán)境下，與碳纖維復合材料結(jié)合的樹脂基體80%份額為環(huán)氧樹脂，剩下20%份額的樹脂基體為酚醛樹脂，不飽和樹脂以及部分熱塑性樹脂。但是與環(huán)氧樹脂相比，酚醛樹脂硬度高，是脆性材料，同時無法干法制備碳纖維預(yù)浸料，只能濕法制備，這樣就存在嚴重的惡劣的工作環(huán)境及產(chǎn)生環(huán)保問題。不飽和樹脂與環(huán)氧樹脂相比成本低廉很多，但是其強度及環(huán)境問題也是很差，目前基本應(yīng)用在價格低廉的玻璃鋼行業(yè)。熱塑性樹脂與碳纖維的結(jié)合技術(shù)還不夠成熟，還在實驗室研發(fā)階段，大批量生產(chǎn)還未能實現(xiàn)。
[0003]因此，環(huán)氧樹脂在碳纖維復合材料應(yīng)用中具備干法制作速度快，批量大，成型工藝可控，強度高，韌性好，性能可靈活調(diào)節(jié)，價格相對低廉，工作環(huán)境相對干凈，環(huán)保等優(yōu)勢。
[0004]專利號為200580029564.7公開了一種夾層結(jié)構(gòu)體，該夾層結(jié)構(gòu)體(III)由芯材(I )和配置在該芯材(I )兩面的、由連續(xù)強化纖維(A)和基體樹脂(B)構(gòu)成的纖維強化材料(II)構(gòu)成，其中所述芯材(I)具有空隙。所述空隙通過發(fā)泡體的氣泡形成，或芯材由不連續(xù)強化纖維和熱塑性樹脂構(gòu)成，所述空隙由在該強化纖維的長絲之間相互交叉處形成的空隙形成。該專利是采用普通的樹脂成型成夾層結(jié)構(gòu)體的碳纖維復合材料板材，是目前市場上的普通制造方案，但是也存在成型周期長，生產(chǎn)自動化程度低，易燃等問題。
[0005]一般解決樹脂無鹵阻燃的問題的常規(guī)做法是在樹脂中添加無鹵阻燃劑，比如氫氧化鋁粉末，但是常規(guī)無鹵阻燃劑與樹脂不相溶，從而大大增加樹脂的粘度，影響樹脂的流動性和降低環(huán)氧樹脂的強度，``即使是做到常規(guī)無鹵阻燃劑與樹脂相溶也會大大降低碳纖維復合材料的強度問題以及在成型過程中析出影響產(chǎn)品表面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有市場上的碳纖維復合材料應(yīng)用在3C行業(yè)領(lǐng)域中所遇到的無鹵阻燃等缺陷，本發(fā)明的一個目的在于提供一種滿足無鹵阻燃特性、耐候性強、抗紫外線照射能力強、重量輕、薄壁、高剛性的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。
[0007]本發(fā)明的另一目的是提供上述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的制備方法；
本發(fā)明的再一目的是提供上述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的用途。
[0008]本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，所述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體是由芯材(I )及配置在該芯材(I )上表面和/或下表面的樹脂基體纖維增強體材料(II)構(gòu)成的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體(III)，所述芯材(I )由有空隙的材料構(gòu)成；所述芯材(I )的比重為
0.03~2.0,厚度為 0.1-5.0mm。
[0009]所述芯材(I)為發(fā)泡體，所述發(fā)泡體彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為I (Tl OOOMPa，剪切模量根據(jù)ASTM D 638測試為10~150MPa ;所述發(fā)泡體比重為0.03~1.0，優(yōu)選為0.08、.8，更優(yōu)選為0.1-0.6。
[0010]所述發(fā)泡體選自PMI結(jié)構(gòu)泡沫、CPMI結(jié)構(gòu)泡沫、SAN結(jié)構(gòu)泡沫、PP結(jié)構(gòu)泡沫、PES結(jié)構(gòu)泡沫、PU結(jié)構(gòu)泡沫、PET結(jié)構(gòu)泡沫、酚醛結(jié)構(gòu)泡沫、三聚氰胺結(jié)構(gòu)泡沫的一種或幾種。
[0011]一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，所述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體是由芯材(I )及配置在該芯材(I )上表面和/或下表面的樹脂基體纖維增強體材料(II)構(gòu)成的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體(III)，所述芯材(I )由改性的熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成，所述熱塑性樹脂基體和長纖維之間通過纖維浸潤樹脂交叉形成空隙結(jié)構(gòu)，所述纖維浸潤樹脂長度在IOnm以上；所述芯材(I )的比重為0.1-2.0,優(yōu)選為0.1-3.0,更優(yōu)選為
0.2~0.6。
[0012]所述樹脂基體纖維增強體材料(II)由熱固性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成；所述熱固性樹脂基體為無鹵阻燃的熱固性樹脂，阻燃等級達到UL-94 Vl級以上；所述纖維增強體材料選自連續(xù)的碳纖維材料、玻璃纖維材料、芳綸纖維材料、玄武巖纖維材料的一種或幾種。
[0013]所述熱固性樹脂基體為無鹵阻燃的熱固性樹脂，阻燃等級達到UL-94 Vl級以上，是通過在熱固性樹脂高分子中添加阻燃的樹脂基團以達到無鹵阻燃特性。添加的方式:阻燃的樹脂基團通過聚合方式與高分子的樹脂基團鏈接在一起；熱固性樹脂的密度為
1.05^1.2 ;在使用過程中，熱固性樹脂基體的Tg點控制在100°C~160°C。在室溫25°C，濕度55%~75%，樹脂粘度通過旋轉(zhuǎn)粘度計測試控制在I~30000mpa.s ;在溫度80°C，濕度55%~75%，樹脂粘度通過旋轉(zhuǎn)粘度計測試控制在f600mpa.s，熱固化溫度控制在120°C ^160°C，時間控制在5min~30min ;優(yōu)選地,熱固化溫度為140°C~150°C,固化時間為5min~lOmin。
[0014]所述無鹵阻燃的熱固性樹脂的合成方法，包括如下步驟:
1)通過常規(guī)聚合反應(yīng)直接制備含N-P的無鹵阻燃的熱固性樹脂及固化劑；
2)添加改性反應(yīng)，通過添加具有阻燃效應(yīng)的聚合物到普通熱固性樹脂中得到無鹵阻燃的熱固性樹脂。
[0015]所述熱固性無鹵阻燃樹脂優(yōu)選為FD/MFP環(huán)氧樹脂體系。
[0016]所述FD/MFP環(huán)氧樹脂體系的合成方法:
a)含P環(huán)氧樹脂F(xiàn)D的合成:以DOPO與雙酚F型酚醛環(huán)氧樹脂制備含有2wt%P元素的FD環(huán)氧樹脂；
b)含N環(huán)氧樹脂MFP的合成:含氮固化劑2，4，6-三(羥基苯基亞甲基胺)-均三嗪(MFP)的合成:以三聚氰胺與苯酚反應(yīng)，以甲基胍胺改性制備得到含氮量為0.5~2.5wt%的酚醛固化劑MFP ；
c)含P-N環(huán)氧樹脂固化體系膠液的配制:取一定配比的含2wt%P的FD環(huán)氧樹脂和含N固化劑MFP置于強極性的溶劑甲基甲肽胺和丙酮中溶解熟化處理制成熱熔膠液使用；
d)含P-N無鹵阻燃的FD/MFP環(huán)氧樹脂體系的合成:實測環(huán)氧值為0.315mol/100g, tg在1450C以上，聚合物在Pwt%=2%時，LOI為33-39，在180°C,2min凝膠，7-lOmin固化，即得。
`[0017]所述FD/MFP環(huán)氧樹脂體系的合成方法參考如下文獻:曹俊，梁兵。DOPO型無鹵阻燃環(huán)氧樹脂體系研究報告[J].化工新型材料，2011,39 (8):7-14;鄭燦誠，趙興茂，鄧華麗。無鹵阻燃覆銅板制備方法的研究[J].廣東化工，2012，39 (5):278-279 ;閔玉琴，方琳，張興紅，戚國榮。新型無鹵阻燃環(huán)氧樹脂的合成及性能研究[J].2006，33 (4):429-433 ;劉剛，李楨林，嚴輝，楊蓓，范和平。擾性覆銅板用無鹵阻燃環(huán)氧樹脂及其固化劑的研究進展[J].化學與黏合,2010，32 (2):50-58。
[0018]其中，所述FD/MFP環(huán)氧樹脂體系，通過TGA和UL94對固化物垂直燃燒測試，熱穩(wěn)定性能好，P-N的協(xié)同作用，阻燃級別達到UL94-V0級。
[0019]特別注明:在制成樹脂條按UL94測試方式垂直燃燒測試時，基本達到UL94-V0級另O，但是當含P-N無鹵阻燃樹脂通過與碳纖維或玻璃纖維等連續(xù)增強纖維復合后，由于纖維燭芯效應(yīng)等因素導致很多樹脂都不能完全達到VO級別，本樹脂通過細微調(diào)節(jié)P-N含量確認復合材料達到UL94-V0級別；其中，所述細微調(diào)節(jié)P-N含量，是控制含P環(huán)氧樹脂F(xiàn)D中的P含量為2wt%，控制含N環(huán)氧樹脂MFP中含氮量為0.5~2.5wt%，當含氮量低于0.5wt%時，對提高阻燃性的貢獻不大；當含氮量高于2.5wt%時，會使環(huán)氧樹脂體系固化物的吸水率增聞。
[0020]相應(yīng)地，由無鹵阻燃的熱固性樹脂和纖維增強體材料構(gòu)成熱固性樹脂基體纖維增強材料，優(yōu)選為含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維/玻璃纖維預(yù)浸料片，可以通過下面兩種制備方法得到:
1、濕法(溶劑法)制備含P_N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維/玻璃纖維預(yù)浸料片:將含P-N無鹵阻燃的FD/MFP環(huán)氧樹脂體系配制成膠液，然 后通過增加丙酮稀釋成粘度很低的混合物，通過對碳纖維/玻璃纖維等編織布的浸膠-烘干后制成含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維/玻璃纖維預(yù)浸料片。
[0021]2、干法(熔融法)制備含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維/玻璃纖維預(yù)浸料片:將含有P-N的FD/MFP環(huán)氧樹脂體系制成熱熔型膠，通過傳統(tǒng)的熱熔型預(yù)浸機設(shè)備將粘度較高的FD/MFP樹脂熔化后與碳纖維/玻璃纖維單向UD或者編織布覆合浸潤制成含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維/玻璃纖維預(yù)浸料片。
[0022]所述樹脂基體纖維增強體材料(II )由熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成；所述熱塑性樹脂為改性的無鹵阻燃熱塑性樹脂，阻燃等級達到UL94 Vl級以上；所述纖維增強體材料選自連續(xù)的碳纖維材料、玻璃纖維材料、芳綸纖維材料、玄武巖纖維材料的一種或幾種混合物。
[0023]所述熱塑性樹脂為改性的無鹵阻燃熱塑性樹脂，阻燃等級達到UL94-V1級以上，是通過在樹脂高分子中添加阻燃的樹脂基團以達到無鹵阻燃特性，其添加方式有共混改性和聚合反應(yīng)兩種；所述熱塑性樹脂的tg點控制在i20°c ^ieo0C ;所述熱塑性樹脂優(yōu)選為改性的無鹵阻燃PP和/或PE塑料，為現(xiàn)有產(chǎn)品，更優(yōu)選為金發(fā)科技股份有限公司的改性的無鹵阻燃PP和/或PE塑料。
[0024]相應(yīng)地，由改性的無鹵阻燃的熱塑性樹脂和纖維增強體材料構(gòu)成熱塑性樹脂基體纖維增強材料，優(yōu)選為PP和/或PE塑料基碳纖維預(yù)浸片。
[0025]一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括如下步驟:
a)層疊步驟:包括將樹脂基體纖維增強體材料(II)層疊在所述芯材(I)的上表面和/或下表面以提供層置體；
b)加熱加壓步驟:包括在剛質(zhì)平板模具中配置通過步驟a)得到的層疊體，加熱10(T200°C，加壓維持0.5^30min后迅速降溫至80°C以下進行成型，制得無鹵阻燃樹脂基體
夾層結(jié)構(gòu)體(III)。
[0026]所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的制備方法得到的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體在3C行業(yè)、家電行業(yè)以及機箱表面結(jié)構(gòu)板材的應(yīng)用。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的技術(shù)效果:
I)本發(fā)明制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體阻燃等級高達UL94-V0，無鹵，無毒，揮發(fā)性小，燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體和二次污染。
[0028]2)本發(fā)明制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體具有高的熱分解溫度，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和受熱條件下保持很好的熱物理機械性能。
[0029]3)本發(fā)明制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體抗紫外線照射能力強。
[0030]4)本發(fā)明制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體重量輕，厚度薄，剛性高，可應(yīng)用于3C行業(yè)、家電行業(yè)以及相關(guān)的機箱等表面結(jié)構(gòu)板材。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明，以下實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受下述實施例的限制。
`[0033]現(xiàn)對實施例及對比例所用的原材料做如下說明，但不限于這些材料:
樹脂基體纖維增強體材料:
熱塑性樹脂基體纖維增強體材料:熱塑性樹脂基碳纖維預(yù)浸片CFR-2，金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司；
熱固性樹脂基體纖維增強體材料:含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維預(yù)浸料片CFR-1，金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司；
作為芯材的發(fā)泡體:
以Gurit公司的FR100系PET結(jié)構(gòu)泡沫為芯材；同樣地，Rohacell公司71WF型PMI結(jié)構(gòu)泡沫、酚醛結(jié)構(gòu)泡沫、三聚氰胺結(jié)構(gòu)泡沫均可以作為芯材的發(fā)泡體使用。
[0034]實施例1
將Gurit公司的FR100系PET結(jié)構(gòu)泡沫(比重為100kg/m3)切割成3.0mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(重量為24g)以作為具有空隙的發(fā)泡體，發(fā)泡體的彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為70MPa，剪切模量為35Mpa ；
將以熱塑性樹脂基碳纖維預(yù)浸片(CFR-2，金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司)切割成
0.25mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(每片重量為35g)以作為樹脂基體纖維增強體材料；將樹脂基體纖維增強體材料層疊在所述發(fā)泡體的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5~13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持10-30S，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。[0035]測定實施例1中的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度，且在成型加熱、加壓的影響下發(fā)泡體的厚度，及無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表I。
[0036]實施例2
將Rohacell公司71WF型PMI結(jié)構(gòu)泡沫(比重為70kg/m3)切割成3.0mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(重量為18g)以作為具有空隙的發(fā)泡體，發(fā)泡體的彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為92Mpa，剪切模量為42Mpa ；
將以含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維預(yù)浸料片((CFR-1 )，金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司)切割成0.26mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(每片重量為34g)以作為樹脂基體纖維增強體材料；將樹脂基體纖維增強體材料層疊在所述發(fā)泡體的上下兩個表面以提供層置體；
準備水平度平整，光潔度為5?13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持7-10min，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。
[0037]測定實施例2中的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度，且在成型加熱、加壓的影響下發(fā)泡體的厚度，及無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表I。
[0038]實施例3
將由改性的熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成的芯材，其中，所述熱塑性樹脂基體和長纖維之間通過纖維浸潤樹脂交叉形成空隙結(jié)構(gòu)，所述纖維浸潤樹脂長度在IOnm以上；所述芯材的比重為1.0，厚度為3.0mm ;切割成3.0mm厚度和320mm*250mm* (重量為24g)；將以熱塑性樹脂基碳纖維預(yù)浸片(CFR-2，金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司)切割成
0.25mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(每片重量為35g)以作為樹脂基體纖維增強體材料；將樹脂基體纖維增強體材料層疊在所述芯材的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5?13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持10-30S，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。
[0039]測定實施例3中的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度以及芯材厚度，且在成型加熱、加壓的影響下芯材的厚度，及無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表I。
[0040]實施例4
將由改性的熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成的芯材，其中，所述熱塑性樹脂基體和長纖維之間通過纖維浸潤樹脂交叉形成空隙結(jié)構(gòu)，所述纖維浸潤樹脂長度在IOnm以上；所述芯材的比重為1.0，厚度為3.0mm ;切割成3.0mm厚度和320mm*250mm* (重量為24g)；將以含P-N，F(xiàn)D/MFP環(huán)氧樹脂基碳纖維預(yù)浸料片((CFR-1 )，金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司)切割成0.26mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(每片重量為34g)以作為樹脂基體纖維增強體材料；將樹脂基體纖維增強體材料層疊在所述芯材的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5?13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持7-10min，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。
[0041]測定實施例4中的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度以及芯材厚度，且在成型加熱、加壓的影響下芯材的厚度，及無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表I。
[0042]對比例I
將Rohacell公司71WF型PMI結(jié)構(gòu)泡沫(比重為70kg/m3)切割成3.0mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(重量為18g)以作為具有獨立的閉孔氣泡的發(fā)泡體，發(fā)泡體的彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為92Mpa ;然后在發(fā)泡體的上表面和/或下表面分別直接涂覆熱塑性樹脂膠層；
將單向正交排列，厚度為0.25mm的含浸環(huán)氧樹脂(普通不阻燃的熱固性樹脂)形成的預(yù)浸料坯(使用東麗(株)制“T0RAYCA (注冊商標)”預(yù)浸料坯P3052S-12、東麗(株)制“T0RAYCA(注冊商標)”T700S，碳纖維含量:67重量％，纖維重量:125g/m2)作為纖維強化材料，纖維強化材料的模量為120Gpa ;將纖維強化材料層疊在發(fā)泡體的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5?13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至150°C，加壓維持30min，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的夾層結(jié)構(gòu)體。
[0043]測定對比例I中的夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度，且在成型加熱、加壓的影響下發(fā)泡體的厚度，及夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表I。
[0044]對比例2
將由改性的熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成的芯材，其中，所述熱塑性樹脂基體和長纖維之間通過纖維浸潤樹脂交叉形成空隙結(jié)構(gòu)，所述纖維浸潤樹脂長度在IOnm以上；所述芯材的比重為1.0，厚度為3.0mm ;切割成3.0mm厚度和320mm*250mm* (重量為24g)；然后在所述芯材的上表面和/或下表面分別直接涂覆熱塑性樹脂膠層；
將單向正交排列，厚度為0.25mm的含浸環(huán)氧樹脂(普通不阻燃的熱固性樹脂)形成的預(yù)浸料坯(使用東麗(株)制“T0RAYCA (注冊商標)”預(yù)浸料坯P3052S-12、東麗(株)制“T0RAYCA(注冊商標)”T700S，碳纖維含量:67 %重量，纖維重量:125g/m2)作為纖維強化材料，纖維強化材料的模量為120Gpa ;將纖維強化材料層疊在所述涂覆有熱塑性樹脂膠層的芯材的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5?13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持30min，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的夾層結(jié)構(gòu)體。
[0045]測定對比例2中的夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度以及芯材厚度，且在成型加熱、加壓的影響下芯材的厚度及夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表I。
[0046]對比例3
將Rohacell公司71WF型PMI結(jié)構(gòu)泡沫(比重為70kg/m3)切割成3.0mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(重量為18g)以作為具有空隙的發(fā)泡體，發(fā)泡體的彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為92Mpa，剪切模量為42Mpa ；
將以添加20wt% Al (OH)3的普通的PP基碳纖維增強塑料復合材料片切割成0.26mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(每片重量為80g)，將該碳纖維復合材料層疊在所述發(fā)泡體的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5~13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持7-10min，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。
[0047]測定對比例3中的夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度，且在成型加熱、加壓的影響下發(fā)泡體的厚度，及夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表1。
[0048]對比例4
將Rohacell公司71WF型PMI結(jié)構(gòu)泡沫(比重為70kg/m3)切割成3.0mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(重量為18g)以作為具有空隙的發(fā)泡體，發(fā)泡體的彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為92Mpa，剪切模量為42Mpa ；
將以添加20wt% Al(OH)3的雙酚A型普通環(huán)氧樹脂預(yù)浸料切割成0.26mm厚度和320mm*250mm的表面尺寸(每片重量為80g)， 將該碳纖維復合材料層疊在所述發(fā)泡體的上下兩個表面以提供層疊體；
準備水平度平整，光潔度為5~13級的鋼質(zhì)平板模具，且鋼質(zhì)平板模具有凹凸面，可控制厚度f 10mm，在剛質(zhì)平板模具中放置上述層疊體，將鋼質(zhì)平板模具加熱至160°C，加壓維持7-10min，迅速降溫冷卻鋼質(zhì)平板模具至80°C以下，打開模具，取出制得的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體。
[0049]測定對比例4中的夾層結(jié)構(gòu)體的比重，其整體厚度，且在成型加熱、加壓的影響下發(fā)泡體的厚度，及夾層結(jié)構(gòu)體各項性能指標，具體試驗數(shù)據(jù)見表1。
[0050]表1實施例f 4及對比例f 4的具體測試性能結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體是由芯材(I )及配置在該芯材(I )上表面和/或下表面的樹脂基體纖維增強體材料(II)構(gòu)成的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體(III)，所述芯材(I )由有空隙的材料構(gòu)成；所述芯材(I )的比重為0.03~2.0，厚度為0.1-5.0mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述芯材(I)為發(fā)泡體，所述發(fā)泡體彈性模量根據(jù)ASTM D 638測試為l(Tl000MPa，剪切模量根據(jù)ASTM D638測試為l(Tl50MPa ;所述發(fā)泡體比重為0.03~1.0，優(yōu)選為0.08~0.8，更優(yōu)選為0.1~0.6。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述發(fā)泡體選自PMI結(jié)構(gòu)泡沫、CPMI結(jié)構(gòu)泡沫、SAN結(jié)構(gòu)泡沫、PP結(jié)構(gòu)泡沫、PES結(jié)構(gòu)泡沫、I3U結(jié)構(gòu)泡沫、PET結(jié)構(gòu)泡沫、酚醛結(jié)構(gòu)泡沫、三聚氰胺結(jié)構(gòu)泡沫的一種或幾種。
4.一種無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體是由芯材(I )及配置在該芯材(I )上表面和/或下表面的樹脂基體纖維增強體材料(II)構(gòu)成的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體(III)，所述芯材(I )由改性的熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成，所述熱塑性樹脂基體和長纖維之間通過纖維浸潤樹脂交叉形成空隙結(jié)構(gòu)，所述纖維浸潤樹脂長度在IOnm以上；所述芯材(I )的比重為0.1-2.0，優(yōu)選為0.1-1.0，更優(yōu)選為0.2^0.6。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述樹脂基體纖維增強體材料(II)由熱固性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成；所述熱固性樹脂基體為無鹵阻燃的熱固性樹脂；所述纖維增強體材料選自連續(xù)的碳纖維材料、玻璃纖維材料、芳綸纖維材料、玄武巖纖維材料的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述無鹵阻燃的熱固性樹脂的合成方法，包括如下步驟: 1)通過常規(guī)聚合反應(yīng)直接制備含N-P的無鹵阻燃的熱固性樹脂及固化劑； 2)添加改性反應(yīng)，通過添加具有阻燃效應(yīng)的聚合物到普通熱固性樹脂中得到無鹵阻燃的熱固性樹脂。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述無鹵阻燃的熱固性樹脂的合成方法，包括如下步驟: a)含P環(huán)氧樹脂F(xiàn)D的合成:以DOPO與雙酚F型酚醛環(huán)氧樹脂制備含有2wt%P元素的FD環(huán)氧樹脂； b)含N環(huán)氧樹脂MFP的合成:含氮固化劑2，4，6-三(羥基苯基亞甲基胺)-均三嗪(MFP)的合成:以三聚氰胺與苯酚反應(yīng)，以甲基胍胺改性制備得到含氮量為0.5~2.5wt%的酚醛固化劑MFP ； c)含P-N環(huán)氧樹脂固化體系膠液的配制:取一定配比的含2wt%P的FD環(huán)氧樹脂和含N固化劑MFP置于強極性的溶劑甲基甲肽胺和丙酮中溶解熟化處理制成熱熔膠液使用； d)含P-N無鹵阻燃的FD/MFP環(huán)氧樹脂體系的合成:實測環(huán)氧值為0.315mol/100g, tg在1450C以上，聚合物在Pwt%=2%時，LOI為33-39，在180°C,2min凝膠，7-lOmin固化，即得。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述樹脂基體纖維增強體材料(II)由熱塑性樹脂基體纖維增強體材料構(gòu)成；所述熱塑性樹脂為改性的無鹵阻燃的熱塑性樹脂；所述纖維增強體材料選自連續(xù)的碳纖維材料、玻璃纖維材料、芳綸纖維材料、玄武巖纖維材料的一種或幾種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體，其特征在于，所述改性的無鹵阻燃的熱塑性樹脂選自改性的無鹵阻燃PP和/或PE塑料。
10.如權(quán)利要求1或4所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的制備方法，包括如下步驟: a)層疊步驟:包括將樹脂基體纖維增強體材料(II)層疊在所述芯材(I)的上表面和/或下表面以提供層置體； b)加熱加壓步驟:包括在5~13a級光潔度的剛質(zhì)平板模具中配置通過步驟a)得到的層疊體，加熱10(T200°C，加壓維持0.5^30min后迅速降溫至80°C以下進行成型，制得無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體(III)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié)構(gòu)體的制備方法得到的無鹵阻燃樹脂基體夾層結(jié) 構(gòu)體在3C行業(yè)、家電行業(yè)以及機箱表面結(jié)構(gòu)板材的應(yīng)用。
【文檔編號】B32B37/06GK103753905SQ201310715090
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】陳大華, 黃險波, 吳曉軍, 高雄, 宋威 申請人:廣州金發(fā)碳纖維新材料發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司