CN104193226A - 一种碳纤维增强石英合成石板材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维增强石英合成石板材的制备方法。碳纤维:柔性不饱和聚酯树脂:晶须硅:硅微粉:普通石英粉料:色浆:辅助填料:纳米改性助剂:偶联剂:增塑剂:高温固化剂（质量比）=0.05~0.15:6~20:2~10:2~10:25~85:0.05~2:2~40:0.2~1:0.05~0.3:0.1~0.5:0.05~0.3，将碳纤维、柔性不饱和聚酯树脂、增塑剂、色浆和高温固化剂搅拌制得混合树脂；将晶须硅、硅微粉、普通石英粉料和辅助填料高速搅拌混合，再加入纳米改性助剂和偶联剂高速搅拌改性分散后加入混合树脂，搅拌制共混料，导入制板模具，高温固化定型后水磨抛光，即制得碳纤维增强石英合成石板材。

Description

一种碳纤维增强石英合成石板材的制备方法

技术领域

本发明属于人造石材制备技术领域，特别涉及一种碳纤维增强石英合成石板材的制备方法。

背景技术

在中国飞速发展的家居业，人造石材作为一种新型材料，除了作为橱柜行业的配套产品外，在整个行业应用日趋广泛。专家表示，人造石材是不饱和聚酯树脂重要应用领域。石英合成石作为一种新型的人造石材的板材被广泛用于橱柜台面、卫生间台面、餐桌台面、医院台面和实验室台面等。

但是普通的石英合成石由普通的不饱和聚酯树脂和石英粉料构成，属于脆性高分子材料，就像普通玻璃一样较容易开裂，目前市场调查，用于厨房台面的石英合成石板材开裂率高达3~5%，严重影响了它的市场销路。

碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性。采用碳纤维制作成的碳纤维增强石英合成石板材应具有轻质高强、抗裂性能、抗震性能与耐久性能好的优点。

因此本发明利用碳纤维增强石英合成石板材，以提高石英合成石板材的劈裂抗拉强度和抗折强度，减少实际使用过程中开裂情况的发生。以上思路未见文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种碳纤维增强石英合成石板材的制备方法。

具体步骤为：

(1)按照以下质量比称取原料，碳纤维:柔性不饱和聚酯树脂:晶须硅:硅微粉:普通石英粉料:色浆:辅助填料:纳米改性助剂:偶联剂:增塑剂:高温固化剂=0.05~0.15:6~20:2~10:2~10:25~85:0.05~2:2~40:0.2~1:0.05~0.3:0.1~0.5:0.05~0.3。

(2)将步骤(1)称取的碳纤维、柔性不饱和聚酯树脂、增塑剂、色浆和高温固化剂加入液体搅拌机中以300~800转/分钟的转速搅拌4~10分钟进行混合，制得混合树脂。

(3)将步骤(1)称取的晶须硅、硅微粉、普通石英粉料和辅助填料倒入粉料高速搅拌机中，开启搅拌，设置搅拌速率为250~450转/分钟，然后将步骤(1)称取的纳米改性助剂和偶联剂混合后加入粉料高速搅拌机中，高速搅拌改性分散30~70分钟，然后向粉料高速搅拌机中加入步骤(2)制得的混合树脂，设置搅拌速率为100~400转/分钟，共混搅拌10~30分钟，制得共混料。

(4)将步骤(3)制得的共混料导入制板模具，平整布料，然后真空压制，高温固化定型后水磨抛光，即制得碳纤维增强石英合成石板材。

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕。

所述柔性不饱和聚酯树脂为简苯二甲酸型不饱和聚酯树脂、己二酸型不饱和聚酯树脂和马来酸酐接枝改性型不饱和聚酯树脂中的一种或几种。

所述辅助填料为玻璃颗粒、天然石材颗粒和陶瓷颗粒中的一种或几种。

所述纳米改性助剂为纳米硅分散剂、超支化分散剂和纳米二氧化硅分散剂中的一种或几种。

所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛复合偶联剂中的一种或几种。

所述增塑剂为甘油三醋酸酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、五氯硬脂酸甲酯和马来酸二辛酯中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的优点是：本发明方法工艺简单，原料易得，成本低廉，易于大规模推广，且所制备的碳纤维增强石英合成石板材开裂率低，综合性能优良。

具体实施方式

实施例1：

(1)按照以下质量称取原料，0.06千克碳纤维、12千克己二酸型不饱和聚酯树脂、6千克晶须硅、6千克硅微粉、55千克普通石英粉料、0.15千克色浆、20千克陶瓷颗粒、0.5千克纳米硅分散剂、0.15千克铝钛复合偶联剂、0.3千克甘油三醋酸酯和0.18千克高温固化剂。

(2)将步骤(1)称取的碳纤维、己二酸型不饱和聚酯树脂、甘油三醋酸酯、色浆和高温固化剂加入液体搅拌机中以500转/分钟的转速搅拌6分钟进行混合，制得混合树脂。

(3)将步骤(1)称取的晶须硅、硅微粉、普通石英粉料和陶瓷颗粒倒入粉料高速搅拌机中，开启搅拌，设置搅拌速率为300转/分钟，然后将步骤(1)称取的纳米硅分散剂和铝钛复合偶联剂混合后加入粉料高速搅拌机中，高速搅拌改性分散40分钟，然后向粉料高速搅拌机中加入步骤(2)制得的混合树脂，设置搅拌速率为300转/分钟，共混搅拌20分钟，制得共混料。

(4)将步骤(3)制得的共混料导入制板模具，平整布料，然后真空压制，高温固化定型后水磨抛光，即制得碳纤维增强石英合成石板材。

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕。

将本实施例制得的碳纤维增强石英合成石板材切割为300毫米×300毫米×15毫米尺寸，用500克钢球2米高落下120次不开裂（现有技术板材用500克钢球1米高落下一次裂开）；本实施例制得的碳纤维增强石英合成石板材5℃/95℃冷热水冲击5000次无明显变化（现有技术板材被冲击1000次左右颗粒剥落，出现裂纹）；本实施例制得的碳纤维增强石英合成石板材1.4米水平落下不开裂（现有技术板材0.4米高落下一次裂开）。

实施例2：

(1)按照以下质量称取原料，0.15千克碳纤维、15千克马来酸酐接枝改性型不饱和聚酯树脂、5千克晶须硅、5千克硅微粉、70千克普通石英粉料、0.5千克色浆、25千克玻璃颗粒、0.8千克超支化分散剂、0.2千克硅烷偶联剂、0.5千克马来酸二辛酯和0.25千克高温固化剂。

(2)将步骤(1)称取的马来酸酐接枝改性型不饱和聚酯树脂、马来酸二辛酯、色浆和高温固化剂加入液体搅拌机中以400转/分钟的转速搅拌8分钟进行混合，制得混合树脂。

(3)将步骤(1)称取的晶须硅、硅微粉、普通石英粉料和玻璃颗粒倒入粉料高速搅拌机中，开启搅拌，设置搅拌速率为400转/分钟，然后将步骤(1)称取的超支化分散剂和硅烷偶联剂混合后加入粉料高速搅拌机中，高速搅拌改性分散35分钟，然后向粉料高速搅拌机中加入步骤(2)制得的混合树脂，设置搅拌速率为250转/分钟，共混搅拌15分钟，制得共混料。

(4)将步骤(3)制得的共混料导入制板模具，平整布料，然后真空压制，高温固化定型后水磨抛光，即制得碳纤维增强石英合成石板材。

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕。

将本实施例制得的碳纤维增强石英合成石板材切割为300毫米×300毫米×15毫米尺寸，用500克钢球2.5米高落下130次不开裂（现有技术板材用500克钢球1米高落下一次裂开）；本实施例制得的碳纤维增强石英合成石板材5℃/95℃冷热水冲击5000次无明显变化（现有技术板材被冲击1000次左右颗粒剥落，出现裂纹）；本实施例制得的碳纤维增强石英合成石板材1.5米水平落下不开裂（现有技术板材0.4米高落下一次裂开）。

Claims (1)

1.一种碳纤维增强石英合成石板材的制备方法，其特征在于具体步骤为：

(1)按照以下质量比称取原料，碳纤维:柔性不饱和聚酯树脂:晶须硅:硅微粉:普通石英粉料:色浆:辅助填料:纳米改性助剂:偶联剂:增塑剂:高温固化剂=0.05~0.15:6~20:2~10:2~10:25~85:0.05~2:2~40:0.2~1:0.05~0.3:0.1~0.5:0.05~0.3；

(2)将步骤(1)称取的碳纤维、柔性不饱和聚酯树脂、增塑剂、色浆和高温固化剂加入液体搅拌机中以300~800转/分钟的转速搅拌4~10分钟进行混合，制得混合树脂；

(3)将步骤(1)称取的晶须硅、硅微粉、普通石英粉料和辅助填料倒入粉料高速搅拌机中，开启搅拌，设置搅拌速率为250~450转/分钟，然后将步骤(1)称取的纳米改性助剂和偶联剂混合后加入粉料高速搅拌机中，高速搅拌改性分散30~70分钟，然后向粉料高速搅拌机中加入步骤(2)制得的混合树脂，设置搅拌速率为100~400转/分钟，共混搅拌10~30分钟，制得共混料；

(4)将步骤(3)制得的共混料导入制板模具，平整布料，然后真空压制，高温固化定型后水磨抛光，即制得碳纤维增强石英合成石板材；

所述碳纤维的长度为20毫米，抗拉强度大于3000兆帕；

所述柔性不饱和聚酯树脂为简苯二甲酸型不饱和聚酯树脂、己二酸型不饱和聚酯树脂和马来酸酐接枝改性型不饱和聚酯树脂中的一种或几种；

所述辅助填料为玻璃颗粒、天然石材颗粒和陶瓷颗粒中的一种或几种；

所述纳米改性助剂为纳米硅分散剂、超支化分散剂和纳米二氧化硅分散剂中的一种或几种；

所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛复合偶联剂中的一种或几种；

所述增塑剂为甘油三醋酸酯、环氧四氢邻苯二甲酸二辛酯、五氯硬脂酸甲酯和马来酸二辛酯中的一种或几种。