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高FST性能新型低温固化酚醛预浸料

已有 4489 次阅读 2018-5-18 15:40 |系统分类:科研笔记| 酚醛, 阻燃, FST, 预浸料, 复合材料

 1. 前言

酚醛树脂是人类第一个合成的人造塑料,美籍比利时人Bakelite在1907年注册专利。早期均以模塑粉的形式得到大量的应用。酚醛树脂固化后呈三维立体交联,分子结构上芳环密度高,芳环与亚甲基的特殊空间构成,利于酚醛材料在燃烧时保持较高的成炭率;另外,加上酚能够有效地吸收高温降解时产生的自由基,减缓材料的氧化,这两个方面就综合表现为酚醛材料具有极其优异的阻燃性能,具体是燃烧时火焰扩散极慢(不传播火灾)、释放热量很少(助燃性极低)、放出的烟雾少(保持火场能见度)、烟雾毒性低(不大毒害生命)。

传统酚醛树脂需在高温高压下成型,制造制品极为不便,特别是制造纤维增强酚醛复合材料,即酚醛玻璃钢。而在酚醛塑料之后诞生的不饱和聚酯树脂则在室温下即可固化成型,可以通过诸多的工艺如手糊、真空灌注、缠绕、喷射、RTM等方便地成型,得以大量广泛地应用。因此,开发这样能室温下即可固化成型的新型酚醛树脂就成为诸多研究人员的目标。

研究人员利用分子量较低的甲阶酚醛树脂(Resole),在酸(如盐酸、硫酸、磷酸、对甲苯磺酸、石油磺酸等)的作用下,可以实现在室温下固化,开发了新型酚醛树脂,在耐高温(150-180℃)、防腐设备设施上得到广泛应用,因为酚醛复合材料具有优异的耐酸(氧化性酸除外)、耐汽油等溶剂性能。

在飞机、轨道车辆内饰上使用的高级别阻燃的酚醛复合材料,却是上述室温固化的酚醛所实现不了的。英国BP化学最早开发出地铁内饰适用的酚醛树脂。曾在1987年英国国王十字地铁站发生严重火灾之后,酚醛复合材料制品是唯一获得伦敦地铁和海峡隧道公司批准使用的复合材料,阻燃等级达到英国BS6853《铁路客车设计和建造-火灾预防实施规范》,此标准全面考察复合材料的火焰延伸/热释放/烟密度/烟毒性(F/S/T)指标,要求至今都最为严格。对比于其它防火标准,欧盟EN45545-2、法国NF F16-101、德国DIN5510-2、UIC564-2则难度依次递减。

对于飞机内饰材料,有着完整的阻燃标准测试体系,如FAR25.853、ABD0031、BSS等。这些阻燃标准与轨道车辆阻燃标准差别最大的是针对烟雾毒性中的溴化氢(HBr)气体,飞机内饰材料不作要求。飞机内饰材料由于对轻量化要求极高,以芳纶蜂窝为芯材,酚醛预浸料为蒙皮的应用体系完美地满足了轻量化和高级阻燃的目标。

随着轨道车辆轻量化的要求逐渐提高,飞机上使用的蜂窝三明治酚醛材料,则逐渐被推广至轨道车辆内饰的制造上。同时,由于环保因素,酚醛复合材料的湿法成型越来越受到限制,而酚醛预浸料则完美的提供了替代者。除了蜂窝三明治,利用酚醛预浸料直接叠层固化得到的酚醛玻璃钢也是很好的方案。

飞机、轨道车辆上使用的高级别阻燃酚醛复合材料,核心技术被少数公司所掌握,如HexelGuritCytecACGFTIHexion等。这些公司提供了工艺性优良的、130-150℃下固化的酚醛预浸料。

 

2. 低温固化(105℃)酚醛预浸料

使用酚醛预浸料来制造复合材料,针对130-150℃的固化条件,通常需要采用金属模具或昂贵的高成本的特种环氧模具(胶衣、树脂价高)。为了解决这一问题,开发固化温度更低的酚醛预浸料成为了新的目标,而这可以实现普通玻璃钢模具即可满足制造需求。

INofire酚醛预浸料采用专有技术制造,在105℃以下即可固化,大大降低了模具成本和制造能耗,适用于制造飞机、轨道车辆内饰等高级别阻燃的酚醛复合材料,拥有良好的成型工艺性和储存期。

INofire酚醛预浸料可采用真空袋压法、热压罐法、模压工艺,进行复合材料的制造;使用优选的工艺可以实现“零吸胶”方案;制品具有高度的防火安全性(FST)、优异的机械强度和耐酸耐高温性能(150-180℃),适用于轨道交通车辆内饰、飞机、船舶、近海设施、工业防腐及建筑工业等领域。

 

3. 预浸料性能

外观:                 乳白色增稠树脂玻纤组合物

纤维织物:       双轴向织物5001200 g/m2

平纹布/斜纹布/缎纹布 200~300 g/m2

树脂含量:      45±5%     HB 7736.5-2004

树脂流动性:    >10%       HB 7736.6-2004

挥发份:        < 6%       HB 7736.4-2004

粘性:          T0T1T2 HB 7736.8-2004

 

4. 固化程序(真空袋压法)

1)透气毡吸气方案

44.png

2零吸胶方案:

55.png

5. 酚醛复合材料的性能

 

66.png

6. 存储及包装

INofire酚醛树脂预浸料在5以下存放一年,25下存放1个月。

       INofire酚醛树脂预浸料每卷长20~100米,幅宽1.27米,具体规格可定制。





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