CN102675690A - 树脂固化剂、树脂模塑成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种树脂固化剂及树脂模塑成型方法,属于树脂模塑技术领域,其可解决现有的树脂固化剂或容易引起树脂过早固化,或固化速度慢、不能满足工艺要求,或容易造成焦化、开裂、翘曲变形等现象的问题。本发明的树脂固化剂包括过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯。本发明的树脂模塑成型方法包括:将上述的树脂固化剂和液态树脂注入模具中,进行模塑成型。本发明可用于树脂模塑成型,尤其适用于乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等可通过自由基机理固化的树脂,且特别适用于树脂传递模塑成型工艺。
Description
技术领域
本发明属于树脂模塑技术领域,具体涉及一种树脂固化剂及树脂模塑成型方法。
背景技术
树脂模塑成型是指将液态的树脂和固化剂注入模具型腔中,通过固化剂的引发使液态树脂固化,从而得到树脂制件的工艺。树脂传递模塑(RTM,Resin Transfer Moulding)成型是树脂模塑成型工艺的一种,其在模具型腔中预先放置经剪裁或预成型的增强材料(如玻璃纤维等),合模后于一定温度和压力下将液态树脂和固化剂充分混匀后注入模具型腔,使其浸润增强材料,从而直接得到形状准确的复合材料制件。
树脂传递模塑成型用的树脂材料除应具有基本力学性能外,还应满足以下要求:粘度较低(25℃时粘度﹤500mPa.S)、快速浸润、快速固化。现有的常规环氧树脂粘度较大,不能满足树脂传递模塑成型的要求。树脂传递模塑成型专用的液体环氧树脂则价格较高,后固化处理的温度高、时间长,生产效率低。
乙烯基酯树脂(Vinyl ester resin)是由双酚型或酚醛型环氧树脂与甲基丙烯酸反应得到的树脂,其在树脂传递模塑成型方面有独特的优势:一方面,乙烯基酯树脂可经自由基机理进行固化成型,因此固化快速;另一方面,其固化后的产品性能又可达到常规环氧树脂的性能。
现有的在树脂模塑成型工艺中,树脂固化剂通常采用过氧化甲乙酮(MEKP)、过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TC)中的任意一种;同时,还可向液态树脂中预先混入异辛酸钴或环烷酸钴促进剂,以加快树脂的固化速度。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题:现有的树脂固化剂中,过氧化甲乙酮在室温下就会迅速分解,从而导致其与液态树脂接触后容易立即引发反应,使液态树脂过早固化而粘度上升,影响模塑的进行,尤其在环境温度较高时(例如在夏天)更是如此;过氧化苯甲酸叔丁酯的热分解温度又过高(一般在100℃以上),故难以快速引发反应,从而降低了树脂模塑成型工艺的生产效率;过氧化苯甲酰的分解温度适中,但其反应时会迅速放热而引起暴聚,导致反应热量无法及时散出,从而使制件产生焦化、开裂、翘曲变形现象,对于厚制件(厚度>5mm)或厚度不均的制件更是如此。
发明内容
本发明所要解决的技术问题包括,针对现有技术中的单独使用的各种树脂固化剂分别存在不同性能缺陷的问题,提供一种可使树脂迅速、均匀固化,且不会造成焦化、开裂、翘曲变形现象的树脂固化剂。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种树脂固化剂,其包括:过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯。
本发明的树脂固化剂中至少含有过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯两种物质,且两种物质的分解温度不同,在树脂固化时,过氧化苯甲酰可先行迅速分解,其分解时产生的热量和树脂固化时产生的热量又可引发过氧化苯甲酸叔丁酯的分解,因此,其可使树脂迅速的固化;同时,本发明的树脂固化剂的分解实际上分为至少两个阶段进行,因此其同一时刻产生的热量不会太多,反应均匀,不会引起暴聚,也不会造成焦化、开裂、翘曲变形等现象。
优选的是,所述树脂固化剂由以下组分组成:过氧化苯甲酰:6质量份~8质量份;过氧化苯甲酸叔丁酯:6质量份~8质量份。
优选的是,所述树脂固化剂还包括:过氧化甲乙酮。
过氧化甲乙酮在常温下即可分解,其分解时产生的热量又可 促进过氧化苯甲酰的分解,因此将其加入树脂固化剂中可以使固化过程更加迅速,且过氧化甲乙酮只是本发明的树脂固化剂的有效成分之一,含量较低,不会导致树脂过早固化;同时,过氧化甲乙酮的加入还使树脂固化剂的分解变为分三个阶段进行,从而使其反应更加均匀,更有效的避免焦化、开裂、翘曲变形等现象。
进一步优选的是,所述树脂固化剂由以下组分组成:过氧化甲乙酮:1质量份~3质量份;过氧化苯甲酰:6质量份~10质量份;过氧化苯甲酸叔丁酯:1.5质量份~8质量份。
进一步优选的是,所述树脂固化剂由以下组分组成:过氧化甲乙酮:1质量份~2质量份;过氧化苯甲酰:8质量份~10质量份;过氧化苯甲酸叔丁酯:1.5质量份~3质量份。
其中,本发明的树脂固化剂只要将各原料直接混合即可制得。
本发明所要解决的技术问题还包括,针对采用现有的树脂固化剂进行树脂模塑成型时存在的问题,提供一种树脂固化迅速、均匀,且制件没有焦化、开裂、翘曲变形现象的树脂模塑成型方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种树脂模塑成型方法,其包括:
将上述的树脂固化剂和液态树脂注入模具中,进行模塑成型。
由于本发明的树脂模塑成型方法中使用上述的树脂固化剂,故其固化迅速,且制件不会产生焦化、开裂、翘曲变形现象。
优选的是,所述液态树脂为乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂。
其中,不饱和聚酯树脂通常是指由二元酸(或酸酐)与二元醇缩聚而得的不饱和树脂。
优选的是,所述树脂固化剂与液态树脂的质量比为(8.5~21)∶1000。
优选的是,所述液态树脂中预先添加有促进剂,所述促进剂为异辛酸钴或环烷酸钴。
优选的是,在所述模具中预设有增强材料,所述树脂模塑成 型为树脂传递模塑成型。
本发明可用于树脂模塑成型,尤其适用于乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等可通过自由基机理固化的树脂,且特别适用于树脂传递模塑成型工艺。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例:
一、树脂固化剂成分:
本实施例提供一种树脂固化剂,其包括过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯。
本实施例的树脂固化剂中至少含有过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯两种物质,且两种物质的分解温度不同,在树脂固化时,过氧化苯甲酰可先行迅速分解,其分解时产生的热量和树脂固化时产生的热量又可引发过氧化苯甲酸叔丁酯的分解,因此,其可使树脂迅速的固化;同时,本实施例的树脂固化剂的分解实际上分为至少两个阶段进行,因此其同一时刻产生的热量不会太多,反应均匀,不会引起暴聚,也不会造成焦化、开裂、翘曲变形等现象。
优选的,树脂固化剂由以下组分组成:
过氧化苯甲酰:6质量份~8质量份;
过氧化苯甲酸叔丁酯:6质量份~8质量份。
经实践发现,以上组成的树脂固化剂具有较好的固化效果(具体见表1)。
优选的,树脂固化剂还包括:过氧化甲乙酮。
过氧化甲乙酮在常温下即可分解,其分解时产生的热量又可促进过氧化苯甲酰的分解,因此将其加入树脂固化剂中可以使固 化过程更加迅速,且过氧化甲乙酮只是本实施例的树脂固化剂的有效成分之一,含量较低,不会导致树脂过早固化;同时,过氧化甲乙酮的加入还使树脂固化剂的分解变为分三个阶段进行,从而使其反应更加均匀,更有效的避免焦化、开裂、翘曲变形等现象。
优选的,树脂固化剂由以下组分组成:
过氧化甲乙酮:1质量份~3质量份;
过氧化苯甲酰:6质量份~10质量份;
过氧化苯甲酸叔丁酯:1.5质量份~8质量份。
经实践发现,当树脂固化剂中含有过氧化甲乙酮时,其各组分按上述质量份配比时具有较好的固化效果(具体见表1)。
更优选的,树脂固化剂由以下组分组成:
过氧化甲乙酮:1质量份~2质量份;
过氧化苯甲酰:8质量份~10质量份;
过氧化苯甲酸叔丁酯:1.5质量份~3质量份。
经实践发现,上述配比的树脂固化剂具有最好的固化效果(具体见表1)。
显然,虽然本实施例中列举出了树脂固化剂中各组分的优选配比,但其不是对本发明保护范围的限定;只要树脂固化剂中同时含有过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯(还可含有过氧化甲乙酮),其即属于本发明的保护范围。
其中,本实施例的树脂固化剂只要将各原料直接混合即可制得。
二、树脂模塑成型方法:
本实施例还提供一种树脂模塑成型方法,其包括以下步骤:
S01、优选的,在模塑设备的型腔中预设增强材料,从而使常规的树脂模塑成型工艺成为树脂传递模塑成型工艺。
也就是说,本实施例的树脂固化剂可用于常规的树脂模塑成型,但其优选用于树脂传递模塑成型,因为树脂传递模塑成型工 艺对树脂的固化速度有较高的要求。
S02、将上述的树脂固化剂加入模塑设备的固化剂储罐中,将液态树脂加入模塑设备的树脂储罐中。
优选的,液态树脂为乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂;也就是说,本实施例的树脂固化剂优选用于乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂的模塑成型,尤其是乙烯基酯树脂的模塑成型(因为乙烯基酯树脂更适用于树脂传递模塑成型)。
优选的,树脂固化剂与液态树脂的质量比为(8.5~21)∶1000。也就是说,上述各优选的树脂固化剂的组分配比均可用于1000质量份的液态树脂中。
优选的,液态树脂中还可预先添加有促进剂,该促进剂可为异辛酸钴或环烷酸钴。也就是说,在用本实施例的树脂固化剂进行模塑成型时,优选在液态树脂中预先混入促进剂以加速固化;该促进剂可为异辛酸钴,也可为环烷酸钴(有毒性,故使用较少);通常促进剂在液态树脂与促进剂的混合物中的含量在0.3~1wt%(质量百分比)。
S03、将树脂固化剂和液态树脂注入模具中,进行模塑成型。其中,树脂固化剂和液态树脂离开各自的储罐后可先相互混合均匀再进入模具,其具体的模塑过程可采用已知工艺,在此不再详细描述。
S04、待树脂固化后,脱模,得到模塑产品。
由于本实施例的树脂模塑成型方法中使用上述的树脂固化剂,故其固化迅速,且制件不会产生焦化、开裂、翘曲变形现象。
显然,虽然本实施例中列举出了树脂模塑成型方法中的一些优选方案,但其不是对本发明保护范围的限定:例如,液态树脂也可选用其他可通过自由基机理固化的树脂;液态树脂中也可添加其他类型的促进剂,或者不使用促进剂;液态树脂与固化促进剂的质量比可为其他不同的值等。
三:对比试验:
按照本实施例的树脂模塑成型方法,使用不同组分的本发明的树脂固化剂和现有的树脂固化剂进行树脂模塑成型试验,试验中所用的树脂固化剂成分、树脂种类、促进剂种类、固化结果等见表1。表1中,组号为“实施例n”的例子表示使用本发明的树脂固化剂进行的试验,组号为“对比例n”的例子表示使用现有的单一组分的树脂固化剂进行的试验。
在对比实验中,过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯均采用天津阿克苏-诺贝尔公司生产的市售产品,其商品名分别为Butanox RM-50、Perkadox RCH-50X、Trigonox RC。乙烯基酯树脂采用DSM 430LV型树脂,不饱和聚酯树脂选用191型树脂;两种树脂的含量均固定为1000质量份。异辛酸钴则选用市售的异辛酸钴含量为6wt%的促进剂产品,环烷酸钴选用市售的环烷酸钴含量为6wt%的促进剂产品,促进剂产品中的其他组分为溶剂等配料,促进剂产品的用量应保证在将其与液态树脂混合后,混合物中纯的异辛酸钴或环烷酸钴的含量为0.5%。
在对比实验中,统一控制液态树脂的温度为15℃,控制模具温度为40℃。
显然,虽然在对比试验过程中对树脂模塑成型过程的部分参数进行了限定,但这只是为了统一试验环境,使试验结果具有可比性,而非对本发明保护范围的限制;例如,过氧化甲乙酮、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯也可采用其它厂家的产品,乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂也可选用其他型号;促进剂产品的浓度、用量都可不同;液态树脂温度、模具温度可选用其他不同的值等。
表1使用本发明和现有的树脂固化剂进行树脂模塑成型试验的结果
从表1可见,相对于现有的单一组分的树脂固化剂,本实施例的多组分的树脂固化剂用于树脂模塑成型时,不仅固化速度快,效率高,而且之间不会产生焦化等问题,产品质量好。其中,组成为过氧化甲乙酮1~2质量份、过氧化苯甲酰8~10质量份、过氧化苯甲酸叔丁酯1.5~3质量份的优选组分的树脂固化剂具有最好的固化效果,其固化时间可减少至4分钟左右,完全可以满足树脂传递模塑成型工艺的要求。
显然,表1中只是列举出了本实施例的树脂固化剂的部分具体例子,其不应视为对本发明保护范围的限定。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种树脂固化剂,其特征在于,包括:
过氧化苯甲酰和过氧化苯甲酸叔丁酯。
2.根据权利要求1所述的树脂固化剂,其特征在于,由以下组分组成:
过氧化苯甲酰:6质量份~8质量份;
过氧化苯甲酸叔丁酯:6质量份~8质量份。
3.根据权利要求1所述的树脂固化剂,其特征在于,还包括:
过氧化甲乙酮。
4.根据权利要求3所述的树脂固化剂,其特征在于,由以下组分组成:
过氧化甲乙酮:1质量份~3质量份;
过氧化苯甲酰:6质量份~10质量份;
过氧化苯甲酸叔丁酯:1.5质量份~8质量份。
5.根据权利要求4所述的树脂固化剂,其特征在于,由以下组分组成:
过氧化甲乙酮:1质量份~2质量份;
过氧化苯甲酰:8质量份~10质量份;
过氧化苯甲酸叔丁酯:1.5质量份~3质量份。
6.一种树脂模塑成型方法,其特征在于,包括:
将权利要求1至5中任意一项所述的树脂固化剂和液态树脂注入模具中,进行模塑成型。
7.根据权利要求6所述的树脂模塑成型方法,其特征在于,
所述液态树脂为乙烯基酯树脂或不饱和聚酯树脂。
8.根据权利要求6所述的树脂模塑成型方法,其特征在于,
所述树脂固化剂与液态树脂的质量比为(8.5~21)∶1000。
9.根据权利要求6所述的树脂模塑成型方法,其特征在于,
所述液态树脂中预先添加有促进剂,所述促进剂为异辛酸钴或环烷酸钴。
10.根据权利要求6至9中任意一项所述的树脂模塑成型方法,其特征在于,
在所述模具中预设有增强材料,所述树脂模塑成型为树脂传递模塑成型。
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- 2012-05-14 CN CN2012101475511A patent/CN102675690A/zh active Pending
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