CN102092163A

CN102092163A - 一种玻璃纤维增强塑料及其制备方法

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Publication number: CN102092163A
Application number: CN2010105806815A
Authority: CN
Inventors: 胡福涛
Original assignee: SUZHOU INDUSTRIAL PARK KEYI SANITARY WARE Co Ltd
Current assignee: WUHU COZY SANITARY WARES EQUIPMENT CO., LTD.
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2030-12-09
Also published as: CN102092163B

Abstract

本发明公开了一种玻璃纤维增强塑料及其制备方法,所述增强材料包括由树脂基材和分散在所述树脂基材中的玻璃纤维所构成的结构层和附着在结构层表面由贴面材料制成的表面层,所述贴面材料由树脂糊均匀涂敷在饰面材料上,经预固化和干燥形成,其中：所述树脂糊由如下重量配比的组分混合而成:乙烯基树脂100份;引发剂1～2份；内脱模剂2～4份；无机填料30～130份；耐磨粉20～90份；苯乙烯15～50份；偶联剂0.5～2份以及低收缩添加剂1～20份，所述耐磨粉的粒径大小为10～74微米、硬度为8～10莫氏，所述饰面材料为60～100克/平方米的无纺布。本发明增强塑料具有表面质量能够保持长久良好，特别适于卫浴领域等环境较为恶劣的应用场合。

Description

一种玻璃纤维增强塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维增强塑料及其制备方法。

背景技术

玻璃纤维增强塑料俗称玻璃钢，是在热固性树脂基材中添加纤维性增强材料所制得，通常采用压制成型工艺来制造。压制成型包括层压成型、模压成型、手糊成型等方法，目前发展较快的是模压成型中的块状或团状模塑料模压成型工艺（BMC、DMC）以及片状模塑料模压成型工艺（SMC）。

在增强塑料中，不饱和树脂、间苯树脂是最常用的树脂基材，在其中添加玻璃纤维、无机填料、以及氧化镁之类的金属氧化物作为增强材料。根据产品的不同特性，玻璃纤维的添加量通常在质量百分比20～35%之间浮动。

由于在模压固化过程中，树脂基材会产生收缩，导致表面不光滑，且玻璃纤维会进入表面层，使得制品的外观不佳。在卫浴行业，特别是在生产A级表面的浅色制品时，可以采用加入低轮廓材料来减小其收缩率，但依然无法避免玻璃纤维进入到表面层的问题。

也可以在成品的表面涂覆一层涂料来改善其表面性能。若采用粉状模塑料，则应在模压步骤之前进行涂覆；或在模压之后再涂覆。但无论是在模压步骤之前还是之后，都会额外增加一道涂覆的工序，导致生产成本上升，工艺繁琐。

近几年来，许多研究人员试图通过令各层SMC片料中填料的含量不同，来改善其表面性能。理论上，通过减小表面层中的玻璃纤维含量，或采用具有多彩色泽的片料作为表面层，就能减轻由于玻璃纤维在固化过程中进入表面层而导致的色彩紊乱，提高表观质量，甚至能达到仿天然木纹或石材的效果。但实际生产试验却证明此方案并不可行。因为在模压过程中，表面多余的树脂会被挤出，因此依然无法避免玻璃纤维进入表面层。并且，在实际生产中，难以控制各不同批次制品表面效果的一致性。就算能通过严格控制工艺参数来获得一定的改善，但其铺料方式极为繁琐，加工成本很高，合格率却很低，极大的限制了此种工艺的发展。

中国发明专利申请200810136587.3公开了一种增强塑料,其包括由树脂基材和分散在所述树脂基材中的玻璃纤维所构成的结构层及附着在所述结构层表面由贴面材料制成的表面层,所述贴面材料由树脂糊均匀涂敷在纸上,经预固化和干燥形成。该结构的增强塑料可通过模压工序制备，玻璃纤维不会渗入表面层，具有表观质量较好，工序简单、成本低等优点，但也存在其不足，具体体现如下：

1、采用具有花纹或印花水性纸或原纸作为贴面材料的原料，虽然能够制得表面具备各种花纹的成品，或者达到真实木纹及石材的效果，但制品表面易受潮而发霉；由于纸张的强度和韧性较低，长时间使用，制品表面会出现裂纹，严重影响制品表观质量；

2、贴面材料的基体树脂为不饱和聚酯树脂例如双酚A型不饱和树脂，其固化后形成的贴面层的耐腐蚀性和韧性不能满足制品在卫浴领域的应用要求，表面层易被腐蚀，制品表面质量不能长久维持；

3、结构层的树脂基体与表面层的树脂之间，表面层的树脂与饰面材料之间的结合的稳定牢固性还需进一步提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种表观质量能长久保持良好的玻璃纤维增强塑料。

本发明同时还要提供一种玻璃纤维增强塑料的制备方法，由其获得的增强塑料的表观质量能长久保持良好。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：一种玻璃纤维增强塑料,其包括由树脂基材和分散在所述树脂基材中的玻璃纤维所构成的结构层和附着在结构层表面由贴面材料制成的表面层,所述贴面材料由树脂糊均匀涂敷在饰面材料上,经预固化形成,其中：所述树脂糊由如下重量配比的组分混合而成:

乙烯基树脂 100份；

引发剂　　　　1～2份；

内脱模剂　　　2～4份；

无机填料　　　30～130份；

耐磨粉 20～90份；

苯乙烯　　　　15～50份；

偶联剂　　　 0.5～2份；

低收缩添加剂 1～20份，

所述耐磨粉的粒径大小为10～74微米、硬度为8～10莫氏，所述饰面材料为60～100克/平方米的无纺布。

优选地，在每平方米的饰面材料上所涂敷的树脂糊质量为80～100克。

所述的引发剂可以为氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化2-乙基已酸叔丁酯或二者的组合，其中优选氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化2-乙基已酸叔丁酯按质量比（0.7～0.8）：（0.3～0.2）组成的复合引发剂体系。

所述的内脱模剂可以为硬脂酸锌或硬脂酸钙。所述的无机填料优选为粒径小于13微米的氢氧化铝微粉或粒径小于18微米的滑石粉或者二者的混合物。所述低收缩添加剂可以为选自聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合。

优选地，所述预固化在温度105℃～130℃下进行，至树脂糊的固化度为80～85%即得所述贴面材料。

本发明采取的另一技术方案是：一种上述增强塑料的制备方法，其包括如下步骤：

a、采用常规方法制备模塑料；

b、制备贴面材料；

c、采用常规方法进行模压，在该模压步骤中包含一投料步骤，在该投料步骤中，将制得的所述贴面材料铺在模具的表面，再将所述的模塑料投料至模具内，投料面积为制品正投影面积的50～100%。

优选地，步骤b的具体实施过程为：将树脂糊均匀涂敷在饰面材料上后，在温度105℃～130℃下进行预固化，至树脂糊的固化度为80～85%即得所述贴面材料。

本发明还涉及一种树脂组合物，其定义同上述的树脂糊。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明从构成表面层的树脂成分、表面层的饰面材料、表面层的树脂成分与结构层以及饰面材料之间的结合力三个角度综合考虑，对现有的贴面材料进行重新设计，其中，树脂成分采用乙烯基树脂，其较通常使用的邻苯、间苯及双酚A型不饱和聚酯树脂相比具有更好的耐腐蚀性、韧性，另外其较环氧树脂相比该树脂的耐腐蚀性也大大提高，同时固化性能也大大改进；饰面材料采用无纺布，其柔韧、抗菌、耐腐蚀、不霉蛀、不因侵蚀而影响强度，而且其还具有透气防水性能，一方面保证制品不会因腐蚀或开裂而影响表面外观，另一方面，其位于制品的表面还可以防止污染物进入树脂成分与结构层而影响到二者之间的结合力及树脂性能；在树脂糊中引入的特定粒径和硬度的耐磨粉，使树脂成分与饰面材料结合更稳定、牢固，增加了贴面材料的防腐蚀性和耐侯性，并由于耐磨粉粒子本身所固有的硬度，能增强贴面材料表面的硬度，从而提升其耐擦伤和耐划性。此外，其还可增加临界基料体积浓度，降低树脂的用量，从而节省降低成本。

综上，本发明增强塑料具有表面质量能够保持长久良好，特别适于卫浴领域等环境较为恶劣的应用场合。

附图说明

图1为根据本发明的增强塑料的结构示意图；

图2为显示了实施例1至5的增强塑料的表面质量随使用时间的变化情况的表格。

其中：1结构层；2、表面层。

具体实施方式

下面结合具体的实施例及附图对本发明作进一步描述，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

按照本实施例的玻璃纤维增强塑料通过如下步骤制备得到：

（1）、按照如下配方（质量份数）配制树脂糊：

树脂基材：乙烯基树脂 100份；

低收缩添加剂：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 15份；

引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB） 1份；

内脱模剂：硬脂酸锌 2份；

无机填料：氢氧化铝微粉（粒径13微米） 60份；

耐磨粉（粒径74微米，硬度9莫氏） 60份；

偶联剂 1份；

苯乙烯 30份。

将上述原料混合均匀制得树脂糊。

（2）、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的无纺布（每平方米约80克）上，树脂糊与无纺布的质量比大致为1:1。

（3）、将涂敷了树脂糊的无纺布送入120℃左右的烘道内进行预固化，确保其固化率达到80%，即制得模压专用的贴面材料。

（4）、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料（SMC片料）层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的60%。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为137℃和128℃，模压压力选择22Mpa,成型时间180秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。

实施例2

按照本实施例的玻璃纤维增强塑料通过如下步骤制备得到：

（1）、按照如下配方（质量份数）配制树脂糊：

树脂基材：乙烯基树脂 100份；

引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB） 1份；

内脱模剂：硬脂酸锌 2份；

无机填料：氢氧化铝微粉（粒径13微米） 8份；

耐磨粉（粒径74微米，硬度9莫氏） 25份；

偶联剂 1份；

苯乙烯 30份。

将上述原料混合均匀制得树脂糊。

（2）、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的无纺布（每平方米约65克），树脂糊与无纺布的质量比大致为1:1。

（4）、模压：在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料（SMC片料）层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的80%。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为145℃和138℃，模压压力选择18Mpa，成型时间175秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。

实施例3

按照本实施例的玻璃纤维增强塑料通过如下步骤制备得到：

（1）、按照如下配方（质量份数）配制树脂糊：

树脂基材：乙烯基树脂 100份；

引发剂：过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB） 1份；

内脱模剂：硬脂酸锌 4份；

无机填料：氢氧化铝微粉 100份；

耐磨粉（粒径74微米，硬度9莫氏） 25份；

偶联剂 1.2份；

苯乙烯 20份。

将上述原料混合均匀制得树脂糊。

（4）、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料（SMC片料）层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的95%。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为160℃和150℃，模压压力选择20Mpa，成型时间170秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。

与实施例2相比，实施例3的模压温度高，固化快，缩短了模压步骤的成型时间，能够提高生产效率。

实施例4

按照本实施例的玻璃纤维增强塑料通过如下步骤制备得到：

（1）、按照如下配方（质量份数）配制树脂糊：

树脂基材：乙烯基树脂 100份；

复合引发体系 2份；

内脱模剂：硬脂酸锌 3份；

无机填料：氢氧化铝微粉 120份；

耐磨粉（粒径74微米，硬度9莫氏） 25份；

偶联剂 1.2份；

苯乙烯 20份。

所述的复合引发体系由过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)与过氧化乙基已酸丁酯（TBPO）按质量比为1.1:0.4组成。

将上述原料混合均匀制得树脂糊。

（2）、将上述树脂糊均匀涂敷在具有彩色纹理的无纺布（每平方米约65克）上，树脂糊与无纺布的质量比大致为1：1。

（4）、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料（SMC片料）层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的90%。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为150℃和142℃，模压压力选择25Mpa,成型时间165秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。

实施例5

按照如下步骤进行玻璃纤维增强塑料的模压成型：

（1）、按照如下配方（质量份数）配制树脂糊：

树脂基材：间苯树脂 100；

复合引发体系 1；

内脱模剂：硬脂酸锌 3；

无机填料：氢氧化铝微粉 150；

耐磨粉（粒径74微米，硬度9莫氏） 25份；

偶联剂 1.2份；

苯乙烯 20份。

所述的复合引发体系由过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)与过氧化乙基已酸丁酯（TBPO）按质量比为1.1:0.4组成。将上述原料混合均匀制得树脂糊。

（4）、模压：本实施例所要制备的是整体卫浴的壁板。在投料步骤中，将制得的贴面材料首先铺在模具的表面，令其正面朝向模具，然后将片状模塑料（SMC片料）层叠在贴面材料的背面，投料面积为成品正投影面积的90%。本实施例采用1000T压力机进行模压，模具正反面的温度分别为150℃和142℃，模压压力选择22Mpa,成型时间170秒，最终制品的厚度为3毫米。模压完成后进行修边，整理制品周边的溢料。

附图1为增强塑料制品的剖视图。采用本发明所述的方法实施的增强塑料具备结构层1和表面层2。结构层1采用普通方法制备的模塑料模压而成，包括BMC/SMC/DMC各种模塑料。表面层2则由贴面材料压成。玻璃纤维全部存在于结构层1中，不会在模压过程中渗入表面层2，因此不会由于玻璃纤维的存在而影响到制品正面的表观质量。

采用具有彩色纹理的无纺布作为制造贴面材料的原料，能够制得表面具备各种花纹的成品，或者达到真实木纹及石材的效果，并且可以防止制品表面发霉、开裂等现象的发生。而在制造过程中无需增加额外的表面涂膜处理工序，大大缩短了制造工序，节约了成本。助剂中加入耐磨粉，使得整个制品更加坚固耐磨。参见表1，其中显示了实施例1至5的增强塑料的表面质量随使用时间的变化情况，从中可见，本发明增强塑料的表面质量能够长久保持。

如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种玻璃纤维增强塑料,其包括由树脂基材和分散在所述树脂基材中的玻璃纤维所构成的结构层(1)和附着在所述结构层(1)表面由贴面材料制成的表面层(2),所述贴面材料由树脂糊均匀涂敷在饰面材料上,经预固化形成,其特征在于:所述树脂糊由如下重量配比的组分混合而成:

乙烯基树脂 100份;

引发剂　　　　1～2份;

内脱模剂　　　2～4份；

无机填料　　　30～130份；

耐磨粉 20～90份；

苯乙烯　　　　15～50份；

偶联剂　　　 0.5～2份；

低收缩添加剂 1～20份，

2. 根据权利要求1所述的玻璃纤维增强塑料，其特征在于：在每平方米的饰面材料上所涂敷的树脂糊质量为80～100克。

3. 根据权利要求1所述的玻璃纤维增强塑料，其特征在于：所述的引发剂为氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化2-乙基已酸叔丁酯，或者所述的引发剂为氧化苯甲酸叔丁酯与过氧化2-乙基已酸叔丁酯按质量比（0.7～0.8）：（0.3～0.2）组成的复合引发剂体系。

4. 根据权利要求1所述的玻璃纤维增强塑料，其特征在于：所述的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙。

5. 根据权利要求1所述的玻璃纤维增强塑料，其特征在于：所述的无机填料为粒径小于等于13微米的氢氧化铝微粉或粒径小于等于18微米的滑石粉或者二者的混合物。

6. 根据权利要求1所述的玻璃纤维增强塑料，其特征在于：所述低收缩添加剂为选自聚醋酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种的组合。

7. 根据权利要求1至6中任意一项权利要求所述的玻璃纤维增强塑料，其特征在于：所述预固化在温度105℃～130℃下进行，至树脂糊的固化度为80～85%即得所述贴面材料。

8. 一种权利要求1至6中任意一项权利要求所述的玻璃纤维增强塑料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

a、采用常规方法制备模塑料；

b、制备贴面材料；

9. 根据权利要求8所述的玻璃纤维增强塑料的制备方法，其特征在于：步骤b中，将树脂糊均匀涂敷在饰面材料上后，在温度105℃～130 ℃下预固化至树脂糊的固化度为80～85%即得所述贴面材料。

10. 一种树脂组合物，其特征在于：由如下重量配比的组分混合而成:

乙烯基树脂 100份;

引发剂　　　　1～2份;

内脱模剂　　　2～4份；

无机填料　　　30～130份；

耐磨粉 20～90份；

苯乙烯　　　　15～50份；

偶联剂　　　 0.5～2份；

低收缩添加剂 1～20份，

其中，所述耐磨粉的粒径大小为10～74微米、硬度为8～10莫氏。