CN101522794A

CN101522794A - 用于冷塑的聚合物复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101522794A
Application number: CN200680056086A
Authority: CN
Inventors: 菲利波·兰迪斯
Original assignee: FREEHOLD SERVICE Co Ltd
Current assignee: FREEHOLD SERVICE Co Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2009-09-02
Also published as: CA2666791A1; EP1885800A1; EP1885800B1; DE602006004446D1; WO2007132493A1; ATE418582T1; US20090264581A1

Abstract

本发明涉及塑性复合材料及其制备方法。特别地，本发明涉及聚合物复合材料，该材料包括其中分散有填料的环氧乙烯基酯树脂，所述填料是颗粒形式的聚乙烯，其中所述聚乙烯以相对于所述环氧乙烯基酯树脂低于55wt％的量混合，以及涉及用于制备所述聚合物复合材料的方法，其中将树脂/苯乙烯混合物和聚乙烯在真空条件下进行处理并且置于搅拌下大于2小时。

Description

用于冷塑的聚合物复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及用于冷塑的塑性复合材料及其制备方法。

背景技术

塑性树脂，例如聚酯树脂用于获得高性能材料的用途是公知的。典型的例子是所谓的聚合化合物，即那些衍生自具有不同来源并且具有不同特性的两种基质的组合的那些材料，当将所述两种基质彼此适当组合时，其形成至少部分保持其组成基质的特性的材料。使用的大多数材料包括如下聚酯，该聚酯用玻璃纤维(Fiberglass^TM)或用聚合物材料或用编织织物增强例如以赋予其多方向的抵抗性。还已知乙烯基酯树脂，由于其结构，对玻璃纤维具有良好的亲合性。然而，尽管乙烯基酯树脂具有良好的对化学试剂的耐性，但并不推荐在高温应用领域中使用它们。

塑性材料如聚丙烯的高性能也是已知的。然而，这些材料的缺点与模塑工艺有关，所述模塑工艺包括在昂贵的钢模具中进行的，并且采用高吨位压力的热模塑操作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高性能材料，该材料特别具有显著的抗断裂性、无菌性、疏水性、耐酸性、高声学性以及热绝缘性等，并且该材料可以通过简单和成本有效的方法获得。

该目的通过聚合化合物及其制备方法来实现，如所附权利要求中定义的。

参考附图，将通过下文给出的非限制性的说明对本发明一些示例性实施方案的描述，而更清楚的理解作为本发明目的的复合材料的更多特征和优点：

图1是用于制备本发明的复合材料的装置的示意性透视图。

根据本发明的复合材料由乙烯基酯树脂组成，其中混入其中的填料是聚烯烃，优选选自聚丙烯和聚乙烯。更优选该聚烯烃是聚乙烯。

所述乙烯基酯树脂优选是基于与苯乙烯交联的双酚-A环氧树脂的环氧乙烯基酯树脂，其中苯乙烯比率为30wt％至50wt％，优选35wt％至45wt％。这种乙烯基酯树脂优选具有超过1g/cc，更优选1.1至1.2g/cc的密度，并且玻璃化转变温度为110℃至130℃。

在优选的实施方案中，所述聚烯烃以微粒化的形式存在，并且具有20μm至50μm，更优选22μm至30μm的粒度。在微粒化的微粒的可能形状中，优选球状。

在本发明的复合材料中，所述聚烯烃优选以所述乙烯基酯树脂的小于55wt％，更优选35wt％～50wt％，最优选约40wt％的量混合。已经令人惊奇地发现所述聚烯烃能够赋予所述聚合化合物高机械性和耐酸性；特别是关于聚乙烯，其比在类似现有技术的应用中更通常用作填料的聚丙烯获得了更高的性能。

本发明的复合材料将进一步含有交联催化剂和底漆，如在下文中将更好地论述的。

本发明的聚合化合物可以进一步含有合适的颜料或着色剂，以使所述聚合化合物具有期望的美观外观。

现在将借助图1描述根据本发明的用于制备所述聚合物复合材料的方法，图1示意性地示出用于这种方法的系统1。

系统1是由用于乙烯基酯树脂(树脂+苯乙烯交联剂)的第一贮器2和用于聚烯烃的第二贮器3组成。贮器2和3是分别通过相应的管2′，3′与配有搅拌器的容器4的底部连通，其中通过合适的排气元件5产生真空。容器4的底部还通过管4′与泵送元件6流体连通，泵送元件6将所述材料的混合物进料到通常是动态混合器的混合元件7中。分别在相应的贮器8，9中含有的催化剂和颜料或着色剂，也被进料到混合元件7中。通过管7′，混合元件7直接将所述反应混合物进料到模具(未示出)中，在这里所述复合材料被成形。下文中将描述根据所述方法的模式，控制所述材料流动的合适的阀门和指令以及控制单元。

实际上，以如上所述的比率将乙烯基酯树脂和聚烯烃装入容器4中，并且在搅拌下进行真空处理(5巴低压)2小时以上，优选3小时以上，最优选约4小时。所述真空处理对于防止在交联反应中气泡的产生是非常重要的。因此，所述复合材料的最终性能得以改善。

当完成该处理后，通过泵送元件6将混合物输送到混合元件7中，在这里，适量的催化剂/底漆和着色剂或颜料被加入到所述混合物中。在该添加结束时，将反应混合物浇注入模具中，在这里，将完成所述聚合物复合材料的交联反应和随后的成形。所述反应是放热的，以至于温度可以达到70-80℃，并且通常在相当短的时间(几分钟)内完成。为了获得均匀的复合材料，重要的是获得在混合元件7中提供的所有组分，尤其是树脂和聚乙烯的适当的混合。

所述着色剂或颜料与其它组分以1wt％至3wt％，优选约2wt％的重量比率混合。

所述催化剂与其它组分以1wt％到3wt％，优选1.5wt％到2wt％的重量比率混合。作为所述催化剂，通常使用过氧化物，例如乙酰丙酮过氧化物或过氧化丁酮。优选还使用比例为6wt％到12wt％的适当的底漆/促进剂，尤其是钴盐，优选辛酸钴。所述促进剂的比例可以根据希望生产的产物的类型而变，并且其浓度取决于产物的厚度和固化需要的时间。当所述厚度值相对薄时，已经发现使用相对所述树脂重量2％至3％，以及优选约2.5％的浓度是有利的。在产品非常厚的情况下，其中可能导致难以释放由所述硬化反应生成的热，在借助于由树脂的2wt％到3wt％，和优选约2.5wt％的比率的钴盐形成的促进剂的情况下，已经发现使用由重量比率为所述树脂的0.5wt％至5wt％、特别是1wt％至4wt％的丁酮过氧化物形成的催化剂是有利的。

当期望生产浅色或透明产物时，优选使用浓度为所述树脂的0.05％至0.4％，并且优选0.1％至0.4％的N，N-二乙基乙酰乙酰胺代替钴盐作为所述促进剂。

使根据本发明的聚合物复合材料具有这些性能，以用于高性能应用。事实上其特征在于高机械阻力和对腐蚀性因素的耐性，它是无菌的、防水的、耐刮的并且可易于模塑、粉碎、车螺纹或攻丝。因此，这种材料的典型应用领域是家具元件，以及尤其是厨房台面，并且最尤其是技术实验室的柜台。例如，表面可以与在其中整体模制的水槽一起模塑。

已经令人惊奇地发现本发明的聚合化合物具有显著的热绝缘特性。该特性是令人惊奇的，因为通常不推荐乙烯基酯树脂用于高温应用领域。由于该特性，本发明的材料可以有效地用于生产隔热板。

本发明的材料还具有显著的隔音性能，并因此能有利地用于生产高度保真扬声器。

由于其疏水性和耐机械—化学性，本发明的材料可以有效地用于生产花卉和植物用的罐。

最后，本发明的材料的不可忽略的优点是它的低成本，这也是由于其制造方法简单的结果，所述方法不需要使用用于高温注塑和高吨位压制的钢模具。

可以知道的是，本文中仅仅记载了作为本发明目的的聚合物复合材料及其制备方法的一些具体实施方案，本领域技术人员能够根据特定应用的需要对于这些实施方案进行任何和所有改进，而不脱离本发明的保护范围。

例如，有可能通过如下方式进一步改善本发明的复合材料的特性，所述方式为例如在模塑步骤中，在所述模具内将不同材料的纤维或机织纤维，如玻璃纤维包括在其中。

Claims

1.聚合物复合材料，其包括其中分散有填料的环氧乙烯基酯树脂，所述填料是颗粒形式的聚烯烃，其中所述聚烯烃以相对于所述环氧乙烯基酯树脂低于55wt％的量混合。

2.根据权利要求1所述的聚合物复合材料，其中所述聚烯烃以相对于所述环氧乙烯基酯树脂35wt％到50wt％，优选约40wt％的量混合。

3.根据权利要求1或2所述的聚合物复合材料，其中所述聚烯烃以球状颗粒形式使用。

4.根据权利要求3所述的聚合物复合材料，其中所述聚烯烃被微粒化并且其粒度为20微米至50微米。

5.根据权利要求4所述的聚合物复合材料，其中所述聚烯烃的粒度为22微米至30微米。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的聚合物复合材料，其中所述聚烯烃选自聚丙烯和聚乙烯，优选聚乙烯。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的聚合物复合材料，其中所述环氧乙烯基酯树脂基于与苯乙烯交联的双酚A的环氧树脂，其中苯乙烯百分率为30wt％至50wt％，优选35wt％至45wt％。

8.根据权利要求7所述的聚合物复合材料，其中所述环氧乙烯基酯树脂的密度高于1g/cc，优选1.1至1.2g/cc，并且玻璃化转变温度为110℃至130℃。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的聚合物复合材料，其中所述材料包括着色剂或颜料。

10.根据权利要求9所述的聚合物复合材料，其中含有比率为1wt％至3wt％，优选约2wt％的所述着色剂或颜料。

11.用于制备根据权利要求1到10中任一项所述的聚合物复合材料的方法，包括以下步骤：

—将环氧乙烯基酯树脂/苯乙烯和颗粒形式聚烯烃的混合物进行真空处理并且搅拌大于2小时，其中所述聚烯烃以相对于所述环氧乙烯基酯树脂低于55wt％的量混合；

—通过混合元件(7)，向真空处理的所述混合物中添加着色剂或颜料和催化剂/底漆；

—在模具中注入所得的混合物直到固化。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述催化剂是过氧化物和所述底漆是钴盐，或是N，N-二乙基乙酰乙酰胺。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述过氧化物是乙酰丙酮过氧化物或丁酮过氧化物。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述钴盐是辛酸钴。

15.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其中当所述催化剂是乙酰丙酮过氧化物时，其用量为所述树脂的1wt％至3wt％，优选1.5wt％至2wt％。

16.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其中当所述催化剂是丁酮过氧化物时，其用量为所述树脂的0.5wt％至5wt％，优选1wt％至4wt％。

17.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中当所述底漆是钴盐时，为了产品的薄的厚度值，其用量为所述树脂的2wt％至3wt％，或6wt％至12wt％。

18.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中当所述底漆是N，N-二乙基乙酰乙酰胺时，其用量为所述树脂的0.05wt％至0.4wt％，优选0.1wt％至0.4wt％。

19.根据权利要求11到18中任一项所述的方法，其中所述着色剂或颜料的用量为1wt％至3wt％，优选约2wt％。

20.根据权利要求1到10中任一项所述的聚合物复合材料，它可以根据权利要求11到19中任一项所述的方法制得。

21.用根据权利要求1到10或权利要求20中任一项所述的聚合物复合材料制备的产品，所述产品优选是厨房或实验室操作台面、扬声器、隔热板或家具元件或其部件。