[发明专利]一种阻燃复合材料地板及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻燃复合材料地板及其制备方法，属于复合材料地板技术领域。

背景技术

夹层结构复合材料由于其具有高的比强度和比刚度，因此被大量作为地板材料使用来代替金属地板，以进一步提高飞机的减重效果。例如，波音公司在制在售的大部分型号的飞机均采用以Nomex蜂窝、玻璃布蜂窝、铝蜂窝或是BALSA木作为夹芯材料、玻纤或碳纤材料增强环氧树脂预浸料作为蒙皮材料经结构胶粘接而后热压制造的复合材料地板，典型牌号为M.C.Gill公司生产的Gillfloor^TM系列产品，其优点主要是抗冲击、抗弯曲、耐磨擦等力学性能较高，这得益于蒙皮环氧树脂基体的使用。

但是，由于环氧树脂本征易燃，采用传统环氧类预浸料作为蒙皮材料制备的夹层结构地板材料因而存在阻燃性能较差、燃烧烟密度和毒性气体释放量大的问题，较难满足适航当局对大型飞机舱内复合材料防火性能的要求。例如，波音737、747以及中国商飞ARJ21等机型对客舱内部高承载区域所使用的复合材料地板(面密度低于3.8kg/m²，板厚度为10.0mm左右)要求60秒垂直燃烧的自熄时间少于12秒，燃烧长度小于127mm，并且4min燃烧烟密度(Ds)低于200。目前，市面上传统环氧类夹层结构复合材料地板均难以达到上述指标要求，因此，需要在保持原有地板材料体系优异力学性能的基础上，进一步对蒙皮环氧树脂基体进行改性优化，以提高地板的阻燃性能。国内虽然在环氧类预浸料、Nomex和铝蜂窝以及夹层结构复合材料制造等领域已形成一定规模，但是具有轻质、力学优、阻燃型夹层结构复合材料地板类型的产品还未有面市，仅有的研究也主要集中在夹层板抗冲击性能机理方面的研究。因此，需要从夹层结构设计、原材料选材研究入手，利用树脂配方创新并结合预浸料制备以及复合材料夹层结构板材成型的工艺优化控制，研制出质轻、价廉、耐用的兼具高力学性能和满足适航要求的阻燃型纤维材料增强环氧蒙皮/芳纶纸蜂窝夹层地板，从而实现批量生产和广泛应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提出一种阻燃复合材料地板及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种阻燃复合材料地板，该地板具有夹层结构，包括蒙皮、芯材以及将蒙皮和芯材进行粘接的阻燃结构胶；

所述的蒙皮的材料为连续纤维增强环氧树脂预浸料；

所述的芯材的材料为芳纶纸蜂窝；

所述的阻燃结构胶为环氧树脂，其结构形式为胶膜或胶黏剂；

所述连续纤维增强材料为无碱或高强玻璃纤维单向带、无碱或高强玻璃纤维布以及碳纤维单向带或碳纤维布中的一种。

所述蜂窝为芳纶I型或芳纶II型，厚度6.3～25.4mm，孔格为1.83mm或2.75mm规格，密度为48～192kg/m³。

所述阻燃结构胶膜或胶黏剂，其成分与蒙皮预浸料所用改性环氧树脂一致，面密度为100～300g/m²。

本发明的一种阻燃复合材料地板的制备方法，该制备方法包括两种方法；

方法一，步骤为：

1)将环氧树脂和有机溶剂进行混合，低速搅拌，得到环氧树脂溶液；

所述环氧树脂选自牌号为E44、E51、F46、AG80、AFG-90中的至少一种或多种。

所述有机溶剂为丙酮；

环氧树脂与有机溶剂的质量比为100：10～100；

2)在步骤1)得到的环氧树脂溶液中依次加入增韧剂、阻燃剂、固化剂和促进剂，之后进行高速搅拌60～150分钟，然后将搅拌好的混合液经三辊研磨，即制得改性环氧树脂基体；

所述增韧剂选自端羧基丁腈橡胶、纳米丁腈橡胶粉体、含羧基丙烯酸树脂、端羧基聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种或几种，质量份数为3～25(以步骤1)中环氧树脂的质量为100份计算)。

所述阻燃剂选自氢氧化铝、氢氧化镁、三聚氰胺、聚合磷酸酯、包覆红磷(微胶囊)中的至少一种或几种，质量分数为3～25(以步骤1)中环氧树脂的质量为100份计算)。

所述固化剂选自双氰胺、改性双氰胺、双氰二胺、BF3.2,4-二甲基苯胺、间苯二酸酰肼、琥珀酸酰肼中的至少一种或几种，质量分数为2～15，(以步骤1)中环氧树脂的质量为100份计算)。