一种聚酯纤维阻燃复合材料及其制备方法

本发明属于纤维增强复合材料领域，具体涉及一种聚酯纤维阻燃复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、废旧纺织品是经生活消费后废弃的服装和家纺用品。作为全球第一的纺织大国，我国每年产生3500万吨废旧纺织，但目前利用率不足20%，大部分都以焚烧、填埋等方式处理，对环境造成了较大污染。受到技术和成本的限制，如何高效利用废旧纺织品一直是一道难题。目前，国内外对废旧纺织品的回收利用方法主要包括化学和物理方法。化学方法存在加工能耗高、回收难度大、且产品性能不稳定等缺点。物理回收法通常指经过破碎—铺网—针刺的物理加工工艺，对废旧纺织品进行重复加工的循环技术。相比之下，物理回收方法具有处理成本低廉、节省投资的优势。

2、同时，以石油资源为主要原料的甲醛系胶黏剂在复合材料、涂料、人造板领域应用广泛，但甲醛系胶黏剂存在游离甲醛释放，严重危害人类健康的问题。同时，这类胶黏剂以不可再生的石油基化学品为主要原料，大量使用不符合我国双碳战略目标。植物油是从植物的果实、种子、胚芽中得到的油脂。植物油的分子结构是由一个甘油中心连接三条脂肪酸链构成，易于形成三维交联网络结构。以生物质资源为原料研发生物基无醛胶黏剂是实现产品绿色制造的关键途径，符合国家基础性战略新材料和生物资源产业发展的战略需求。

3、另外，聚酯纤维具有优异的耐高温性、耐疲劳性和耐摩擦性等特点；但力学性能较差且易燃，需进一步改性或与阻燃树脂复合以扩大其在众多领域上的应用。本发明首先采用废弃纺织纤维为原料，通过物理加工的方式制备聚酯纤维毡；其次利用甲醛、三乙醇胺和双氰胺制备了甲醛-双氰胺改性剂，并以此对聚酯纤维毡进行表面改性制备改性聚酯纤维毡；再以改性聚酯纤维毡和阻燃大豆油基树脂通过热压成型制备聚酯纤维阻燃复合材料；最后以聚酯纤维阻燃复合材料为纸蜂窝的蒙皮板，制备了阻燃增强板。本发明提供了一种固体废弃物的高效回收循环利用方法，同时拓宽了植物油基树脂的应用领域，对减少石油基产品的使用和发展低碳经济意义重大。

技术实现思路

1、本发明针对现有大量废弃纺织品回收难度大、废弃后造成环境污染等问题，提供了一种以废弃纺织品为原料的聚酯纤维阻燃复合材料及其制备方法与应用，所得聚酯纤维阻燃复合材料具有优异的力学性能、热稳定性和阻燃性能。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种聚酯纤维阻燃复合材料，其制备方法包括以下步骤：

4、（1）以废弃纺织品为原料，通过物理加工制成聚酯纤维毡；

5、（2）将步骤（1）所得聚酯纤维毡浸渍于甲醛-双氰胺改性剂中，经热固化得到改性聚酯纤维毡；

6、（3）将两张步骤（2）制得的改性聚酯纤维毡用阻燃大豆油基树脂进行胶黏，经过热压成型制得所述聚酯纤维阻燃复合材料。

7、进一步地，步骤（1）中所述物理加工包括切碎、除扣、开松、铺网、针刺成型的步骤。

8、进一步地，步骤（1）中所得聚酯纤维毡的克重为200 g/m2。

9、进一步地，步骤（2）中所用甲醛-双氰胺改性剂与聚酯纤维毡的比例为286 g/m2。

10、进一步地，步骤（2）中所述甲醛-双氰胺改性剂的制备是按重量份计，将20份的多聚甲醛和200份的水混合后在120℃下加热融化30 min，然后加入5份的三乙醇胺并搅拌10min得到透明澄清溶液；再加入15份的双氰胺、7份的磷酸和200份的水后继续搅拌30 min，待冷却至室温制得。

11、进一步地，步骤（2）中所述热固化的温度为100℃，时间为30 min。

12、进一步地，步骤（3）中所述阻燃大豆油基树脂的施胶量为2500 g/m2。

13、进一步地，步骤（3）中所述阻燃大豆油基树脂的制备是按重量份计，将7份的单宁酸和10份的丙烯酸羟乙脂混合搅拌10 min，再加入15份的环氧大豆油和7份的2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯，继续混合搅拌20 min，待冷却至室温后再加入1份的过氧化苯甲酸叔丁酯，室温下搅拌均匀后静置消泡，即得。

14、进一步地，步骤（3）中所述热压成型的温度为140℃、压力为6 mpa，热压时间为5h。

15、所述聚酯纤维阻燃复合材料可用作增强材料制备增强板，其具体是以所述聚酯纤维阻燃复合材料为蒙皮、纸蜂窝为芯材，利用聚氨酯胶黏剂，通过热压成型工艺制得。

16、进一步地，其制备方法是在纸蜂窝表面均匀涂抹上聚氨酯胶黏剂，然后将所述聚酯纤维阻燃复合材料粘在纸蜂窝板上下表面，在100℃、压力1 mpa的条件下压制20 min，待冷却至室温，即得所述增强板。

17、本发明的有益效果在于：

18、本发明以废弃纺织纤维为原料，通过物理加工的方式制备聚酯纤维毡，然后以甲醛-双氰胺改性剂对聚酯纤维毡进行表面整理制备改性聚酯纤维毡，再将改性聚酯纤维毡和阻燃大豆油基树脂经复合热压成型制备聚酯纤维阻燃复合材料。所制备的聚酯纤维阻燃复合材料具有优异的力学性能、热稳定性和阻燃性能，为废弃纺织品的回收利用提供了一种环境友好的再生利用方法。

技术特征：

1.一种聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述物理加工包括切碎、除扣、开松、铺网、针刺成型的步骤。

3. 根据权利要求1所述的聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所得聚酯纤维毡的克重为200 g/m2。

4. 根据权利要求1所述的聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所用甲醛-双氰胺改性剂与聚酯纤维毡的比例为286 g/m2；

5. 根据权利要求1所述的聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述热固化的温度为100℃，时间为30 min。

6. 根据权利要求1所述的聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述阻燃大豆油基树脂的施胶量为2500 g/m2；

7. 根据权利要求1所述的聚酯纤维阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述热压成型的温度为140℃、压力为6 mpa，热压时间为5 h。

8.一种如权利要求1-7所述任一方法制备的聚酯纤维阻燃复合材料。

9.一种利用权利要求8所述的聚酯纤维阻燃复合材料为增强材料制备的增强板，其特征在于，以所述聚酯纤维阻燃复合材料为蒙皮、纸蜂窝为芯材，利用聚氨酯胶黏剂，通过热压成型工艺制得所述增强板。

10. 一种如权利要求9所述的增强板的制备方法，其特征在于：在纸蜂窝表面均匀涂抹上聚氨酯胶黏剂，然后将聚酯纤维阻燃复合材料粘在纸蜂窝板上下表面，在100℃、压力1mpa的条件下压制20 min，待冷却至室温，即得所述增强板。

技术总结
本发明公开了一种聚酯纤维阻燃复合材料及其制备方法，其是采用废弃纺织纤维为原料，通过物理加工的方式制备聚酯纤维毡，然后利用甲醛‑双氰胺改性剂对聚酯纤维毡进行表面整理制得改性聚酯纤维毡，再通过与阻燃大豆油基树脂进行热压成型，制得所述聚酯纤维阻燃复合材料。本发明制备的聚酯纤维阻燃复合材料具有优异的力学性能、热稳定性和阻燃性能，可将其用作纸蜂窝的增强材料，为废弃纺织品纤维的回收利用提供了一种环境友好的再生利用方法。

技术研发人员：刘文地,陈义桢,邱仁辉,李小华,朱阅,张沥元,曾雍
受保护的技术使用者：福建农林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15