一种防火板及其制备工艺 |
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申请号 | CN02152849.7 | 申请日 | 2002-11-21 | 公开(公告)号 | CN1272401C | 公开(公告)日 | 2006-08-30 |
申请人 | 成都新西点科技有限责任公司; | 发明人 | 陶世毅; | ||||
摘要 | 本 发明 涉及一种新型防火板,包括一中心板材、至少一 粘合剂 层以及至少一层 云 母板。本发明的防火板具有耐高温、防明火、不燃烧的性能,并具有良好的电绝缘性、而且 质量 轻、机械强度高。 | ||||||
权利要求 | 1.一种防火板,包括一中心板材、至少一粘合剂层以及至少一层云母板;其特征在于其中所述粘合剂层包含下述组分:基础聚合物 100~150 重量份交联剂 5~20 重量份催化剂 0.1~2.5 重量份填料 5~100 重量份所述基础聚合物为如式(I)结构的羟基封端的线型聚二有机硅氧烷及其共聚物,HO(CH3R1SiO)nH,(I)R1选自甲基、苯基和CF3CH2CH2,n=100~1000;所述交联剂选自正硅酸乙酯、硼酸正丁酯、钛酸正丁酯、甲基三丁酮肟基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和双(二酰丙酮基)二异丙氧基钛的一种或几种;所述催化剂选自月桂酸二丁基锡、四乙氧基硅烷二丁基锡、Sn(OCOC8H17)2和苯胺的一种或几种。 |
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说明书全文 | 一种防火板及其制备工艺发明领域本发明涉及一种防火板,具体地说涉及将云母板与各种板材粘合构成的防火板材。 本发明还涉及该防火板的制备方法。 背景技术现有技术中,航空航天、建筑等领域对于各种板材的需求量日益增加,蜂窝板因其重量轻、强度大而得到广泛应用。一般将蜂窝芯结构(honeycombcore)与其他各种板材结合制成蜂窝三合板,使蜂窝芯结构发挥最佳特性。蜂窝芯结构具有最理想的机械强度及刚度,并且是最佳的航空应用及承受静态、动态负荷应用的主干材料。蜂窝芯结构与面板加之强固胶(通常为环氧树脂)粘合制成的蜂窝三合板可确保力学荷载通过面板传给蜂窝芯结构,使蜂窝三合板作为一整体而具有高强弯曲刚度。目前蜂窝三合板不仅应用于航空工业,它们多功能的巨大潜力使之应用领域不断增加,例如,在飞机、火车及汽车的墙壁及隔板上使用的3003型蜂窝板,在房屋天花板及地板上使用的蜂窝三合板,以及用于冲浪板、滑雪板、广告牌等。在航空航天领域,板材对耐火、耐高温、高强度的要求极高,目前将蜂窝芯结构与碳纤维板组合形成蜂窝三合板并加工成单曲或双曲面(5052、5056型蜂窝三合板),广泛应用于飞机机翼、机身、引擎机舱、导弹发射翼等部位。 目前使用的蜂窝芯结构主要有以下几种类型:铝蜂窝芯结构,可以用于高温、热导率高、耐火、抗湿、防腐性强、抗发霉,具有最高重量刚度比和最高重量强度比;芳族聚酰胺蜂窝芯结构,具有最高重量刚度比和最高重量强度比、可以用于高温、可以高温定型、热绝缘性高、防火性能好;聚丙烯蜂窝芯结构,可热成型、可再循环使用、热绝缘性及电绝缘性好、重量强度比良好、抗腐蚀、最高温度不超过82.2℃; 聚碳酸酯蜂窝芯结构,热绝缘性及电绝缘性良好、防火、抗腐蚀、抗发霉、最高温度不超过93℃。 云母为天然矿物原料,具有优良独特的电器性能,包括高绝缘电阻、低介质损耗、耐电晕,同时云母又具有良好的机械性能和高度耐热(达上千摄氏度)、耐潮性能,应用于电子、热电、石油、化工、建筑等领域。云母主要产自北美、印度、乌克兰、中国及其他几个国家。天然云母包括白云母(muscovite)和金云母(phlogopite)两类,白云母的商品名又称为普通云母(common mica)、碳酸钾云母(potash mica)或俄国玻璃(moscovy glass),化学结构式为K2Al4[Si6Al2O20](OH,F)4。金云母的化学结构式为:K2(Mg2+),Fe2+)6[Si6Al2O20](OH,F)4,其抗热强度比白云母更高,但其机械强度要低于白云母。 云母可制成各种云母制品,包括云母纸、云母板、云母带、云母管和云母粉等。 鉴于云母杰出的防火、耐热、电绝缘的性能,将云母板与其他板材结合制成复合板,将得到可广泛应用的防火板材,但是云母的比表面能很小,很难与其它基材粘合,目前现有技术中尚没有云母板与其他板材复合制成的产品。 发明内容针对现有技术的缺陷,本发明的目的在于一种防火板材,将现有的板材通过一层粘合剂层与云母板进行粘合,使其具有耐高温、防明火、不燃烧的性能,并具有良好的电绝缘性、而且质量轻、机械强度高。可广泛用于航空、航天、船舶、建筑等领域。 本发明的再一目的是提供该防火板的制造方法。 根据本发明的一方面,一种防火板,包括一中心板材、至少一粘合剂层以及至少一层云母板。中心板材可以是任何适宜的材料,例如金属板、纸板、塑料板、木胶合板、酚醛树脂发泡板或蜂窝芯结构等,优选为蜂窝芯结构,可以根据需要在中心板材的一侧或双侧复合云母板。云母板可以是市售的白云母板或金云母板,厚度为0.01mm~20mm,根据需要也可以采用特定厚度的云母板。 在本发明的防火板中,用于粘合中心板材与云母板的粘合剂层含有(重量份):基础聚合物 100~150交联剂 5~20催化剂 0.1~2.5填料 5~100所述基础聚合物为如式(I)结构的羟基封端的线型聚二有机硅氧烷及其共聚物,HO(CH3R1SiO)nH,(I)式(I)中基团R1和CH3分别与Si连接,R1选自甲基(Me)、苯基(Ph)和CF3CH2CH2,n=100~1000;其粘度为5~20Pa.s;所述交联剂选自正硅酸乙酯、硼酸正丁酯、钛酸正丁酯、甲基三丁酮肟基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和双(二酰丙酮基)二异丙氧基钛的一种或几种。本发明粘合剂中使用的催化剂用于引发或促进基础聚合物与交联剂进行缩合反应;优选的催化剂选自月桂酸二丁基锡、四乙氧基硅烷二丁基锡、Sn(OCOC8H17)2、苯胺(PhNH2)和二丁胺(Bu2NH)的一种或几种。 本发明防火板的粘合剂层中使用的填料包括补强填料和增强填料,优选的补强填料为二氧化硅、碳黑或二氧化钛,优选的增强填料为硅藻土、石英粉、三氧化二铁或重质碳酸钙。 在实际使用中,上述粘合剂可以以单组分结构来使用,也可以以双组分结构使用,即将基础聚合物和填料作为组分A,而将交联剂和催化剂等成分作为组分B,组分A和组分B在进行粘合前进行混合。 为提高粘合剂层的粘合性能,上述的粘合剂在使用时可进一步包括稀释剂、增稠剂和偶联剂。 根据本发明的另一方面,提供制造本发明防火板的方法,包括下述步骤:1.混料:对于本发明的单组分粘合剂,先将胶料(基础聚合物)、填料等混合均匀,进行干燥处理后,加入交联体系混合均匀,装管密封备用。对于本发明的双组分粘合剂,则先将A组分和B组分分别混合均匀,在涂布时将A、B两个组分按比例(如A∶B=100∶3.5~4.0)均匀混合。混合可在混料器内或原包装桶内进行。如用量少,可在干净和干燥的杯子或小桶内混合,用人工或机械搅拌混合均可。 2.硫化:一般在室温(23~25℃)下硫化,提高温度可以加快硫化速度,但温度不要超过90℃,以免胶的粘度增加太大,妨碍将胶均匀的涂布到欲粘合的材料上。硫化速度还与湿度有关,暴露在高湿度的空气中可加快硫化速度。 3.稠度的调整:为适应工艺要求,需要对胶料增稠时,可加入一些增稠剂,如碳酸钙、硅藻土、石英粉等;当需要降低胶料粘度时,可加入一些相容性好或同一结构类型的低分子量硅油作稀释剂。 4.表面处理:有些基材的比表面能很小,很难与其它基材粘合。此时应对基材表面进行除油污等清洁及干燥处理,若为橡胶还需要用砂子将表面打毛。为了提高粘合剂对基材的粘合强度,可在基材表面上涂上底涂剂。大多数底涂剂是由反应活性较高的硅烷偶联剂或其他有机金属化合物的有机溶剂稀释液组成,在潮湿空气中可以水解缩合成树脂状活性层,它与基材表面起着键合与偶联剂作用,从而提高粘合性。 5.粘合:在云母板上均匀地涂上本发明的粘合剂,最后将经上述处理的基材置于云母板上并送入平板硫化机中,在0.1-0.5Mpa的压力于23-90℃下处理1-24小时即得本发明的防火板。 在粘合过程中,根据需要,硫化和粘合的步骤可在同一步操作中完成。 本发明的防火板具有耐高温、防明火、不燃烧、不产生有毒气体的优异性能,而且具有良好的电绝缘性和重量轻、机械强度高的特点。可广泛用于航空航天、船舶、建筑工业中的隔板。 附图的简要说明图1为蜂窝芯复合Nomex纸的复合板的热能流量曲线;图2为本发明防火板的热能流量曲线。 发明的具体实施方式 【实施例1】铝蜂窝/云母复合板材的制备本发明中采用的铝蜂窝芯来自美国PLASCORE公司,厚度为5-200mm,云母板为四川雅安云母厂“雅云牌”云母板,厚度为0.01-20mm。在本例中铝蜂窝芯的厚度为15mm;云母板的厚度0.5mm。所用化学试剂均为市售分析纯试剂,粘合剂的组成为端羟基聚二甲基硅氧烷100份(重量份,以下相同),八甲基环四硅烷处理的气相二氧化硅20份,947有机硅树脂20份,硼酸0.4份,正硅酸乙酯5份,硼酸正丁酯3份,钛酸正丁酯2份,月桂酸二丁基锡108份,KH-560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)3份。先将端羟基聚二甲基硅氧烷,八甲基环四硅烷处理的气相二氧化硅,947有机硅树脂,硼酸在开炼机上混炼均匀,作为A组分备用;然后将其余组分混匀作为B组分备用。涂布时按A组分∶B组分=100∶3.8混匀后使用。 各组分在粘合剂中的用量及作用如表1所示:表1 制作板材时,铝蜂窝芯粘接面先用底涂液处理(底涂液的组成为正硅酸乙酯50份,甲基三乙氧基硅烷30份,KH-560 20份,硼酸0.4份,乙酰乙酸乙酯2份,三氟硼酸铬3份,无水乙醇118份,及PH调节剂-甲酸等混合液组成),并晾干后备用。同时将粘合剂均匀地涂布在云母板上,涂层厚度约0.5mm,然后将铝蜂窝芯置于云母板上并送入80-90℃的平板硫化机中,在0.1Mpa的压力下硫化2-3小时即得铝蜂窝/云母复合板材。 制作板材时,铝蜂窝芯粘接面先用底涂液处理(底涂液组成同例1),然后再在云母板上均匀地涂上单组分粘合剂,最后将铝蜂窝芯置于云母板上并送入平板硫化机中,在0.1Mpa的压力于室温或80-90℃下硫化1-2小时即得铝蜂窝/云母复合板材。 【实施例5】芳纶蜂窝/云母复合板材的制备蜂窝芯、云母板的来源同实施例1。芳纶蜂窝芯由全芳香族聚酰胺纸(芳纶1313、芳纶1414)制成。在本例中芳纶蜂窝芯的厚度为15mm,云母板的厚度为0.5mm。粘合剂的组成和制法与实施例1-4相同。 制作板材时,芳纶蜂窝芯粘接面先用底涂液处理(底涂液组成同例1),然后再在云母板上均匀地涂上粘合剂,最后将芳纶蜂窝芯置于云母板上并送入平板硫化机中,在0.1Mpa的压力于室温或80-90℃下硫化1-2小时即得芳纶蜂窝/云母复合板材。 【实施例6】聚丙烯蜂窝/云母复合板材的制备蜂窝芯、云母板的来源同实施例1。在本例中聚丙烯蜂窝芯的厚度为15mm,云母板的厚度为0.5mm。粘合剂的组成和制法与实施例1-4相同。 制作板材时,聚丙烯蜂窝芯粘接面先用底涂液处理(底涂液组成同例1),然后再在云母板上均匀地涂上粘合剂,最后将聚丙烯蜂窝芯置于云母板上并送入平板硫化机中,在0.1Mpa的压力于室温下硫化1-2小时即得聚丙烯蜂窝/云母复合板材。 【实施例7】聚碳酸酯蜂窝/云母复合板材的制备蜂窝芯、云母板的来源同实施例1。在本例中采用的聚碳酸酯蜂窝芯厚度为15mm,云母板的厚度为0.5mm。粘合剂的组成和制法与实施例1-4相同。 制作板材时,聚碳酸酯蜂窝芯粘接面先用底涂液处理(底涂液组成同实施例1),然后再在云母板上均匀地涂上粘合剂,最后将聚碳酸酯蜂窝芯置于云母板上并送入平板硫化机中,在0.1Mpa的压力于室温下硫化1-2小时即得聚碳酸酯蜂窝/云母复合板材。 【实施例8】硬质酚醛泡沫/云母复合板材的制备本发明中采用的硬质酚醛泡沫可以是微发泡、中发泡或高发泡的硬质酚醛泡沫板,其厚度为5-200mm。硬质酚醛泡沫板、云母板来源同实施例1。在本例中,采用的硬质酚醛泡沫板为中发泡板,厚度为15mm,云母板的厚度为0.5mm。粘合剂的组成和制法与实施例1-4相同。 制作板材时,硬质酚醛泡沫板的粘接面先用底涂液处理(底涂液组成同实施例1),然后再在云母板上均匀地涂上粘合剂,最后将硬质酚醛泡沫板置于云母板上并送入平板硫化机中,在0.1Mpa的压力于室温或80-90℃下硫化1-2小时即得硬质酚醛泡沫/云母复合板材。 【实施例9】蜂窝芯/云母复合板材的耐热性能测试将本发明的蜂窝芯表面粘合云母板的复合板材与作为对照的蜂窝芯表面粘合NomexTM纸的复合板进行透热性能比较,在用于测试的复合板一侧燃烧,测试另一侧的热能流量(每平方米的千瓦数),结果见图1和图2,图中纵坐标为测试热流量,横坐标为燃烧时间。 由图1和图2中的测试结果可见,对照组的蜂窝芯表面粘合NomexTM纸的复合板其最高热流量为51.98KW/sq.m,到达最高热流量的时间为26秒,五分钟所传过的总热量为56.43KW-min-sq.m(千瓦×分钟×平方米)。而本发明的蜂窝芯云母复合板其最高热流量为38.69KW/sq.m,到达最高热流量的时间为215.5秒,五分钟所传过的总热量为13.15KW-min-sq.m(千瓦×分钟×平方米)。因此,本发明的防火板透热性极低。 在进行上述透热性测试的同时,还进行了燃烧后产生气体的测试,结果见表5:表5 燃烧后烟雾毒性测试:在1.5和4分钟时散发的烟雾 由上表的结果可见,本发明的防火板在燃烧时绝不产生有毒气体,几乎不产生无毒气体。 以上对本发明具体实施例的详细描述并不限制本发明,本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形,只要不脱离本发明的精神和范围,均应属于本发明所附的权利要求的范围。 |