[发明专利]一种阻燃植物纤维纸蜂窝芯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，涉及一种阻燃植物纤维纸蜂窝芯及其制备方法，用于制备夹层结构复合材料。

背景技术

牛皮纸蜂窝芯由牛皮纸制备而成，没有经过阻燃和浸胶处理，蜂窝芯抗压强度不高，耐水性和阻燃性较差，但是由于其高的性价比优势，主要用于对力学性能要求不高的包装领域。铝蜂窝芯是由薄铝箔制备而成，原材料价格相对Nomex纸低，制备工艺相对简单，故蜂窝芯价格较低，但是由于金属铝密度较高，主要用于对重量不敏感的建筑领域。

芳纶纸蜂窝芯具有轻质、高强、高模、阻燃、耐高温、低介电损耗等一系列优良性能，已成为飞机复合材料蜂窝夹层结构的首选芯材，主要应用于飞机机体次承力和舱内结构等部件，在降低飞机结构质量、改善相关零部件的加工性能方面起到较重要的作用。芳纶纤维纸主要由间位Nomex纤维和对位Kelver纤维制备而成，主要存在原材料成本和制备成本较高的问题。很难大规模应用在对成本较为敏感的轨道交通、汽车工业，而恰恰是交通运输工业对低成本、高性能的蜂窝芯有着强烈的需求。

目前，低碳和环保已经成为当前国际社会发展的趋势，欧洲、美国、日本等主要发达国家和地区都出台了严格的政策和法规，鼓励和扶持“环境友好”材料和工业的发展，来减少污染、保护环境，同时为应对日益逼近的能源危机和资源约束，而生物质的植物纤维来源于自然界，可再生，可降解，充分利用植物纤维对保护环境和减少对石油资源的依赖就有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是：提出一种环境友好、高性价比的阻燃植物纤维纸蜂窝芯及其制备方法。

本发明的技术方案是：先将植物纤维纸或混杂植物纤维纸，按照传统工艺制备空白纸蜂窝芯，其中，植物纤维纸的面密度为30～200g/m²，混杂植物纤维纸的面密度为30～200g/m²，混杂植物纤维纸中植物纤维纸浆的质量含量大于等于原料总重量的25％，然后采用“阻燃-浸胶”或“浸胶-阻燃”二步法工艺或“定型-阻燃-浸胶”三步法工艺，制备得到阻燃植物纤维或混杂植物纤维纸蜂窝芯，其中，

“阻燃-浸胶”法是先进行阻燃处理再进行浸胶处理，阻燃处理是将纸蜂窝芯浸入到阻燃剂的水溶液中，浸泡5～30分钟，然后将其从溶液中取出，拍干蜂窝芯表面的水溶液，再在鼓风烘箱中烘干蜂窝芯，烘干温度为40～100℃，停留时间为0.5～10小时，浸胶处理是将纸蜂窝芯浸入阻燃热固性树脂的溶液中，浸泡5～30分钟，然后将其从溶液中取出，拍干蜂窝芯表面的溶液，再在鼓风烘箱中固化蜂窝芯，固化工艺为升温到80±10℃，停留时间为0.5～2小时，然后再升温到120～160℃，停留时间为0.5～6小时；

“浸胶-阻燃”法与“阻燃-浸胶”法的处理顺序倒置，即先进行浸胶处理再进行阻燃处理；

“定型-阻燃-浸胶”法是首先进行定型处理，然后进行阻燃处理，再进行浸胶处理，定型处理是将纸蜂窝芯浸入阻燃热固性树脂的溶液中，浸泡5～30分钟，然后将其从溶液中取出，拍干蜂窝芯表面的溶液，再在鼓风烘箱中固化蜂窝芯，固化工艺为升温到80±10℃，停留时间为0.5～2小时，然后再升温到120～160℃，停留时间为0.5～6小时，然后再按照“阻燃-浸胶”法进行阻燃处理和浸胶处理。

所述的植物纤维纸由下列材料之一制备：木浆、麻浆、草浆、蔗浆或竹浆，植物纤维纸的面密度为40～100g/m²。

所述的混杂植物纤维纸由下列材料之一与所述植物纤维纸浆混合制备而成：金属纤维、矿物纤维或玻璃纤维，其中植物纤维纸浆的质量含量大于等于原料总重的25％，混杂植物纤维纸的面密度为30～200g/m²。

所述的混杂植物纤维纸由高分子纤维或浆料与所述的植物纤维纸浆混合制备而成，其中植物纤维纸浆的质量含量大于等于原料总重的25％，混杂植物纤维纸的面密度为30～200g/m²。

所述的阻燃剂优选氮磷系阻燃剂，阻燃剂水溶液的质量百分含量为8％～30％。

所述的阻燃热固性树脂为中温固化酚醛树脂或中温固化环氧树脂，溶剂为工业乙醇、工业丙酮或二者的混合物，树脂溶液的质量百分含量为10％～70％。

所述的高分子纤维或浆料以下一种或几种：聚苯并咪唑、聚苯并恶唑、聚酰亚胺、芳香族聚酰胺、聚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚苯醚、聚酯、聚烯烃、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯或聚丁二醇丁二酸酯。

本发明的特点是：