CN101696320A - 一种连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料。该连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其组分及各个组分的质量份数为：不饱和聚酯树脂15～50份；低收缩剂5～12份；12mm～26mm短切玻璃纤维8～20份；定向连续玻璃纤维1.5～8份；碳酸钙10～50份；氢氧化铝10～50份；有机过氧化物0.2～1份；苯乙烯1～4份；增稠剂0.2～1份；脱模剂1～3份。本发明配方设计合理，阻燃性好、强度高、造价低，质量稳定。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，特别是涉及一种连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料。
背景技术
玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料(Sheet Moulding Compound，简称SMC)Compound，简称SMC)是用上、下塑料薄膜裹覆着不饱和聚酯树脂、短切玻璃纤维、填料和辅助材料的片材，是用途广泛的模压材料品的半成品。它在20世纪60年代初首先出现在欧洲，在1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。我国于80年代末，引进了国外先进的SMC材料生产线和生产工艺。SMC复合材料具有电性能好、耐化学腐蚀、轻质高强、抗疲劳性能好热导率低、膨胀系数小、优异的抗老化性能等特点，因此，SMC材料在建筑、交通工具、卫浴设施等领域得到了广泛的应用。随着片状模塑料应用范围的不断扩大，对其应用范围的探索也就越来越多。目前，市场上的SMC片材无法达到高阻燃兼高强度特性，尚不能满足电工支架等承力设备部件的使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种配方设计合理，阻燃性好、强度高、造价低，质量稳定的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其组分及各个组分的质量份数为：
不饱和聚酯树脂15～50份；低收缩剂5～12份；12mm～26mm短切玻璃纤维8～20份；连续定向玻璃纤维1.5～8份；碳酸钙10～50份；氢氧化铝10～50份；有机过氧化物0.2～1份；苯乙烯1～4份；增稠剂0.2～1份；脱模剂1～3份。
作为优选，本发明所述的中间芯材还含有0.01～0.08质量份的对苯醌；0.5～1.5质量份的湿润分散添加剂。
作为优选，本发明所述的湿润分散添加剂为德国毕克公司生产的BYK-996、BYK-972。
作为优选，本发明所述的不饱和聚酯树脂为邻苯树脂，间苯树脂或乙烯基树脂中的一种或任意两种的混合。
作为优选，本发明所述的低收缩剂为聚苯乙烯或聚乙酸乙烯酯。
作为优选，本发明所述的有机过氧化物为TBPB或TBPO。
作为优选，本发明所述的增稠剂为MgO。
作为优选，本发明所述的的脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
作为优选，本发明所述的氢氧化铝粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝，两种粒径氢氧化铝的混合比为1∶1～4∶1。两种不同粒径氢氧化铝超微填料复配使用，一方面，发挥两种填料的协同填充阻燃效果，使阻燃填料发挥最大的阻燃效率；另一方面，提高了材料的密实度和表面质量。
为了时片状模塑料具备不同的颜色，可以在制备过程中加入各种颜料糊。
本发明同已有的技术相比，具有以下优点和特点：
1、采用连续玻璃纤维定向分布在片状模塑料中，配合短切玻璃纤维的增强效果，无论是玻纤定向方向，还是垂直定向方向，材料的力学性能都相当好。尤其是连续定向玻璃纤维的使用，大大提高了成品的材料的力学性能，使得成品材料的使用范围得到了进一步的扩展。
2、采用两种不同粒径氢氧化铝超微填料复配使用，一方面，发挥两种填料的协同填充阻燃效果，使阻燃填料发挥最大的阻燃效率；另一方面，提高了材料的密实度和表面质量。
3、通过对不饱和聚酯树脂、低收缩剂、添加剂、无机矿物填料、玻璃纤维等进行优化，并采用碳酸钙与氢氧化铝复合的无机填料体系，提高了产品的力学强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
本实施例的以下部分描述了连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料的配方：
本实施例的各个组分及其质量份数为：邻苯树脂20份；聚苯乙烯7份；25.4mm短切玻璃纤维15份；连续定向玻璃纤维8份；碳酸钙10份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝35份，其混合比为4∶1；TBPB0.5份；苯乙烯2份；MgO 0.5份；硬脂酸锌1份，对苯醌0.03份，德国毕克公司生产的BYK-996的用量为0.97份。
本实施例的以下部分描述了连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料的制作工艺：
上述的各组分在涂覆于制片机组承载膜上之前，须预先严格的计量和充分的混合，然后成为一种糊状混合物(树脂糊)。树脂糊经过以下操作制成片状模塑料。
玻璃纤维的短切与连续定向玻璃纤维的铺陈：
前卫的切割器位于机组的上部，整个切割沉降过程在一密闭的空间进行。切割器一般采用三辊式结构，切割器刀辊上的刀片间距要均匀，并且延芯轴长度交错安置，以便减少在切割器运转过程中的冲击震动，刀片一般采用机械法固定；同时，另一辊牵引连续玻璃纤维纵向通过压力辊，形成与短切玻璃纤维的复配铺陈。
浸渍与收卷：
在制片机组中，浸渍、胶泡、压实的主要作用是在各种辊及片材自身延伸所产生的揉捏作用下，使纤维为树脂所浸透，驱赶气泡，使片材压紧成均一厚度。为此，在设备上排列了各种辊，并设计成不同尺寸，使片材从这些辊的上部、下部及四周通过，当其通过这种“弯曲”路程，片材受到弯曲，延伸作用而完成浸渍。
熟化与存放：
当SMC片材从制片机组卸下来后，一般要经过一定的熟化期。当粘度达到模压粘度范围并稳定后，才能交付成型使用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：间苯树脂18份；聚乙酸乙烯酯10份；12.7mm短切玻璃纤维20份；连续定向玻璃纤维5份；碳酸钙32份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝10份，其混合比为1∶1；TBPB0.5份；苯乙烯2.5份；MgO 0.5份；硬脂酸锌1份，德国毕克公司生产的BYK-996的用量为0.5份。
各组分在涂覆于制片机组承载膜上之前，须预先严格的计量和充分的混合，然后成为一种糊状混合物(树脂糊)。
其制备方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：邻苯树脂25份；间苯树脂25份；聚乙酸乙烯酯8份；12mm短切玻璃纤维18份；连续定向玻璃纤维6份；碳酸钙40份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝45份，其混合比为2∶1；TBPO0.3份；苯乙烯4份；MgO 0.9份；硬脂酸钙2份，对苯醌0.05份，德国毕克公司生产的BYK-972的用量为1.5份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：邻苯树脂20份；乙烯基树脂20份；聚苯乙烯9份；25.4mm短切玻璃纤维13份；连续定向玻璃纤维5份；碳酸钙45份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝40份，其混合比为1.8∶1；TBPO0.9份；苯乙烯3份；MgO 0.7份；硬脂酸锌2.5份，对苯醌0.08份，德国毕克公司生产的BYK-972的用量为1.3份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：间苯树脂15份；乙烯基树脂10份；聚苯乙烯12份；20.6mm短切玻璃纤维10份；连续定向玻璃纤维7份；碳酸钙30份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝25份，其混合比为1.4∶1；TBPB0.2份；苯乙烯1份；MgO 0.4份；硬脂酸钙1.5份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：乙烯基树脂45份；聚乙酸乙烯酯11份；22.4mm短切玻璃纤维8份；连续定向玻璃纤维8份；碳酸钙42份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝48份，其混合比为2.8∶1；TBPB0.8份；苯乙烯3.5份；MgO 1份；硬脂酸锌2.8份，对苯醌0.04份，德国毕克公司生产的BYK-972的用量为0.7份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：邻苯树脂38份；聚苯乙烯10份；15.8mm短切玻璃纤维17份；连续定向玻璃纤维6份；碳酸钙50份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝42份，其混合比为1∶1；TBPO1份；苯乙烯3.8份；MgO 0.8份；硬脂酸钙3份，对苯醌0.07份，德国毕克公司生产的BYK-972的用量为1.4份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：乙烯基树脂15份；聚苯乙烯5份；13.2mm短切玻璃纤维9份；连续定向玻璃纤维1.5份；碳酸钙15份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝15份，其混合比为1.5∶1；TBPB0.4份；苯乙烯1.2份；MgO 0.2份；硬脂酸锌1.2份，对苯醌0.06份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：间苯树脂30份；聚乙酸乙烯酯6份；17mm短切玻璃纤维16份；连续定向玻璃纤维4份；碳酸钙20份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝20份，其混合比为3.5∶1；TBPB0.6份；苯乙烯1.5份；MgO 0.3份；硬脂酸锌1.8份，对苯醌0.04份，德国毕克公司生产的BYK-996的用量为0.8份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：邻苯树脂23份；聚苯乙烯7份；26mm短切玻璃纤维11份；连续定向玻璃纤维3份；碳酸钙25份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝18份，其混合比为4∶1；TBPO0.7份；苯乙烯2.8份；MgO 0.6份；硬脂酸钙2.3份，对苯醌0.02份，德国毕克公司生产的BYK-972的用量为1份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：邻苯树脂18份；乙烯基树脂10份；聚苯乙烯9份；14.6mm短切玻璃纤维14份；连续定向玻璃纤维2份；碳酸钙13份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝28份，其混合比为2.5∶1；TBPB0.3份；苯乙烯2.2份；MgO 0.9份；硬脂酸钙1.3份，德国毕克公司生产的BYK-996的用量为1.2份。
其制备方法与实施例1相同。
实施例12
本实施例与实施例1的区别为：
本实施例的各个组分及其质量份数为：间苯树脂35份；聚乙酸乙烯酯10份；19mm短切玻璃纤维19份；连续定向玻璃纤维4.5份；碳酸钙35份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝50份，其混合比为3∶1；TBPO0.5份；苯乙烯1.8份；MgO 0.8份；硬脂酸锌2.1份，对苯醌0.01份，德国毕克公司生产的BYK-972的用量为1.1份。
其制备方法与实施例1相同。
比较例：
又一种片状模塑料其组分按质量分数，不饱和聚酯树脂采用邻苯树脂20份；聚苯乙烯7份；25.4mm短切玻璃纤维23份；碳酸钙10份；粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝35份，其混合比为4∶1；TBPB0.5份；苯乙烯2份；MgO 0.5份；硬脂酸锌1份，对苯醌0.03份，德国毕克公司生产的BYK-996的用量为0.97份。
各组分在涂覆于制片机组承载膜上之前，须预先严格的计量和充分的混合，然后成为一种糊状混合物(树脂糊)。
除玻纤全部短切外，其它制备方法与实施例1相同。
将实施例1与实施例3制备的SMC片材按照GB/T1447、GB/T1449和GB/T1451规定分别测试它们的抗张强度、弯曲强度和冲击强度，其结果见表1。
表1
| 检测项目(单位) | 实施例1 | 实施例3 |
| 抗张强度(MPa) | 168 | 102 |
| 弯曲强度(MPa) | 252 | 201 |
| 冲击强度(kJ/m2) | 170 | 106 |
从表1可以看出，在相同条件下，添加一定量的连续定向玻璃纤维的SMC材料的力学性能明显高于一般短切玻纤增强SMC材料。
在以上各个实施例中，为了使片状模塑料具备不同的颜色，可以在制备过程中加入各种颜料糊。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其配方、工艺所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其组分及各个组分的质量份数为：
不饱和聚酯树脂15～50份；
低收缩剂5～12份；
12mm～26mm短切玻璃纤维8～20份；
定向连续玻璃纤维1.5～8份；
碳酸钙10～50份；
氢氧化铝10～50份；
有机过氧化物0.2～1份；
苯乙烯1～4份；
增稠剂0.2～1份；
脱模剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的中间芯材还含有0.01～0.08质量份的对苯醌；0.5～1.5质量份的湿润分散添加剂。
3.根据权利要求2所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的湿润分散添加剂为德国毕克公司生产的BYK-996、BYK-972。
4.根据权利要求1、2、3所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的不饱和聚酯树脂为邻苯树脂，间苯树脂或乙烯基树脂中的一种或任意两种的混合。
5.根据权利要求1、2、3所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的低收缩剂为聚苯乙烯或聚乙酸乙烯酯。
6.根据权利要求1、2、3所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的有机过氧化物为TBPB或TBPO。
7.根据权利要求1、2、3所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的增稠剂为MgO。
8.根据权利要求1、2、3所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。
9.根据权利要求1、2、3所述的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料，其特征是：所述的氢氧化铝粒径为25μm和2μm的混合氢氧化铝，两种粒径氢氧化铝的混合比为1∶1～4∶1。
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