CN104497185A

CN104497185A - 一种用于反应注射成型的组合物及其应用

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Publication number: CN104497185A
Application number: CN201410835725.2A
Authority: CN
Inventors: 杨刚; 孟秀青; 王建军; 康建忠; 王伟红; 潘洋; 高磊
Original assignee: Bluestar Beijing Chemical Machinery Co Ltd; China National Bluestar Group Co Ltd
Current assignee: Bluestar Beijing Chemical Machinery Co Ltd; China National Bluestar Group Co Ltd
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明提供了一种用于反应注射成型的组合物，所述组合物由A组份和B组份按质量比100：60～80混合而成；所述A组份包含双环戊二烯和主催化剂；所述B组份包含双环戊二烯、复配抗氧剂和活化剂。本发明进一步提供了一种以所述组合物为原料制备而成的井盖。本发明提供的用于反应注射成型的组合物，可用于制备性能优异的聚合物；本发明提供的井盖，以所述组合物为原料，采用反应注射成型的方法加工而成，生产效率高，且井盖的抗冲击强度、刚度、耐磨擦性、耐热性和耐腐蚀性优异，使用寿命长。

Description

一种用于反应注射成型的组合物及其应用

技术领域

本发明涉及一种用于反应注射成型的组合物，还涉及一种以所述组合物为原料制备而成的井盖。

背景技术

现有地下管网(包括供水管网、通讯设施等)的观察井井盖多为铸铁材质、球墨铸铁或聚合物基复合材料制造而成，在长期的使用过程中，特别是有车辆通过时，经常会发生变形、开裂及碎裂等现象发生，虽然有些井盖在设计时，添加了加强筋，但没有从根本上解决问题。导致这种情况的主要原因是井盖的强度满足不了长期使用的要求，耐环境应力开裂性、耐热性、耐腐蚀性能、耐老化性能较差，进而影响了使用寿命，更换频繁。

反应注射成型聚双环戊二烯(PDCPD—RIM)，是利用石油裂解产物C5馏份中提取的双环戊二烯(DCPD)为原料，在催化剂和活化剂的作用下，采用反应注射成型工艺而制备的一种新型工程材料。反应注射成型(RIM)工艺是一种将低粘度单体或低聚物快速制成复杂形状塑料制品的成型方法。它将高分子聚合反应和塑料成型一步化，具有成型快、周期短、耗能少、产品质量好等优点，有良好的开发前景。目前，尚无将该工艺应用到井盖制造中的报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于反应注射成型的组合物以及以该组合物为原料制备而成的井盖。

本发明提供了一种用于反应注射成型的组合物，所述组合物由A组份和B组份按质量比100：60～80混合而成；所述A组份包含双环戊二烯和主催化剂；所述B组份包含双环戊二烯、复配抗氧剂和活化剂。

本发明所述A组份中，双环戊二烯与主催化剂的质量比为1000：0.5～1；所述B组份中，双环戊二烯、复配抗氧剂和活化剂的质量比为1000：1～3：0.5～1。所述组合物在实际使用时，先将A组份和B组份分别按照各自的配比混合均匀，再将A组份和B组份混合。

其中，所述复配抗氧剂为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的组合，两者的质量比为9～1︰1；所述酚类抗氧剂选自：酚类抗氧剂1035、1098、1192、1330、1425、1520、3114中的一种或几种，优选为1035、1098、1192或1330；所述亚磷酸酯类抗氧剂优选自：亚磷酸酯类抗氧剂38、126、168、398、626、641、S-9228、P-EPQ中的一种或几种，优选为168、398、641或P-EPQ。本发明采用酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂按一定的比例的搭配使用，可以提高聚合产物的耐老化性能，延长储存稳定期，所得聚合产物能满足户外长期应用的要求。

本发明针对特定的原料选择主催化剂和活化剂，可以使聚合反应充分进行，从而得到性能优异的聚合产物。具体而言，所述主催化剂起到提高反应速度、降低反应时间的作用，优选主催化剂的组成为：溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比8～11：1：3～5组成，溶剂和溶质的质量比为50：12～17；所述活化剂可以提高反应的聚合度和耐热性，使反应充分，得到性能优异的热固性交联结构聚合物，优选活化剂的组成为：Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比9～12：1组合而成。

作为一种优选方案，本发明提供的组合物由A组份和B组份以质量比10:7混合而成；

其中，A组份由双环戊二烯与主催化剂以质量比1000：0.8组成；所述主催化剂中，溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比10:1:4组成，溶剂和溶质的质量比为50:15；

B组份由双环戊二烯、复合抗氧剂和活化剂以质量比1000:2:0.8组成；所述复合抗氧剂由酚类抗氧剂1330和亚磷酸酯类抗氧剂P-EPQ以质量比7:3组合而成，所述活化剂由Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比10:1组合而成。

本发明还保护所述组合物在反应注射成型中的应用；具体而言，所述组合物可以作为原料用于反应注射成型。

本发明进一步保护一种以所述组合物为原料制备而成的井盖；所述井盖由包括以下步骤的方法制备而成：

(1)将组合物注入内壁覆盖碳纤维布的井盖模具内，发生聚合反应生成聚双环戊二烯和碳纤维布复合物，定型；

(2)用脱芯装置将步骤(1)所得定型物从模具中脱出，即得井盖。

本发明所述碳纤维布由12K或24K碳纤维编织而成；碳纤维布将井盖的内壁表面全部覆盖，并固定于井盖内壁；碳纤维布在固定到井盖内壁之间，经硅烷偶联剂KH-570进行表面的预处理，所述预处理具体为：将碳纤维布在KH-570中浸泡0.5～2h。

本发明步骤(1)所述将混合物注入井盖模具前，应将模具倾斜呈40～50°角，以保证混合原料进入模具腔后，可以有规律的分布，并避免产生气泡。

本发明步骤(1)中，注射所用工具优选为注射机混合头，所述注射机混合头可以使混合物在注射入模具前充分混合均匀，并以特定的参数注入；具体而言，将混合物注入到井盖模具内时，注射压力为0.2～0.4MPa，优选为0.3MPa；模具温度为70℃～75℃，优选为73℃；合模力0.3～0.5MPa，优选为0.4MPa；注射速度为2.0～4.0Kg/s，优选为3.0Kg/s。

本发明步骤(1)所述定型应使产物达到本发明预期的性能，所述定型具体为：注入完毕后，水平静置2～8分钟，优选为5分钟，即得定型物。

作为一种优选方案，本发明提供的井盖由包括以下步骤的方法制备而成：

(1)将由24K碳纤维编织而成的碳纤维布在KH-570中浸泡1h后，覆盖井盖模具的内壁表面，固定；将组合物用注射机混合头混合后注入倾斜度45°的井盖模具内，注射压力为0.3MPa、模具温度为73℃、合模力为0.4MPa、注射速度为3.0Kg/s，发生聚合反应生成聚双环戊二烯和碳纤维布复合物；注入完毕后，水平静置5min，即得定型物；

本发明提供的用于反应注射成型的组合物，可用于制备性能优异的聚合物；本发明提供的井盖，以所述组合物为原料，采用反应注射成型的加工方法加工而成，一次成型，大大缩短了加工流程，提高了加工速度；经过聚合反应得到的聚双环戊二烯和碳纤维布复合物是一种热固性复合材料，可以显著提高井盖的抗冲击强度、刚度、耐磨擦性、耐热性和耐腐蚀性，使井盖的使用寿命得到了延长，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是实施例1所得井盖的结构示意图；其中，1：盖体；2：防滑花纹；3：通透孔。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

1、组合物的组成：

A组份：双环戊二烯1000g，主催化剂0.5g；所述主催化剂中，溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比8:1:3组成；溶剂和溶质的质量比为50:12；

B组份：双环戊二烯1000g，酚类抗氧剂10352.7g，亚磷酸酯类抗氧剂1680.3g，活化剂0.5g；所述活化剂由Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比9:1组合而成；

取A组份1000g，取B组份600g，混合均匀，即得组合物。

2、井盖的制备：

(1)将由12K碳纤维编织而成的碳纤维布在KH-570中浸泡2h后，覆盖井盖模具的内壁表面，固定；将组合物用注射机混合头混合后注入倾斜度50°的井盖模具内，注射压力为0.4MPa、模具温度为75℃、合模力为0.5MPa、注射速度为4.0Kg/s，发生聚合反应生成聚双环戊二烯和碳纤维布复合物；注入完毕后，水平静置2min，即得定型物；

(2)用脱芯装置将步骤(1)所得定型物从模具中脱出，即得井盖；井盖的结构如图1所示。

实施例2：

1、组合物的组成：

A组份：双环戊二烯1000g，主催化剂1g；所述主催化剂中，溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比11:1:5组成；溶剂和溶质的质量比为50:17；

B组份：双环戊二烯1000g，酚类抗氧剂10980.5g，亚磷酸酯类抗氧剂6410.5g，活化剂1g；所述活化剂由Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比12:1组合而成；

取A组份1000g，取B组份800g，混合均匀，即得组合物。

2、井盖的制备：

(1)将由12K碳纤维编织而成的碳纤维布在KH-570中浸泡0.5h后，覆盖井盖模具的内壁表面，固定；将组合物用注射机混合头混合后注入倾斜度40°的井盖模具内，注射压力为0.2MPa、模具温度为70℃、合模力为0.3MPa、注射速度为2.0Kg/s，发生聚合反应生成聚双环戊二烯和碳纤维布复合物；注入完毕后，水平静置8min，即得定型物；

(3)用脱芯装置将步骤(2)所得定型物从模具中脱出，即得井盖。

实施例3：

1、组合物的组成：

A组份：双环戊二烯1000g，主催化剂0.8g；所述主催化剂中，溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比10:1:4组成；溶剂和溶质的质量比为50:15；

B组份：双环戊二烯1000g，酚类抗氧剂13301.4g，亚磷酸酯类抗氧剂P-EPQ 0.6g，活化剂0.8g；所述活化剂由Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比10:1组合而成；

取A组份1000g，取B组份700g，混合均匀，即得组合物。

2、井盖的制备：

对实施例1～3所得井盖进行性能检测，检测结果如表1所示。

表1：井盖性能检测

由以上实施例可以看出，本发明通过采用反应注射成型加工方法，加工过程一次成型，大大缩短了加工流程，提高了加工速度；采用双环戊二烯和碳纤维布为原料制备井盖，明显提高了井盖的强度和刚度、耐磨擦、耐腐蚀具有优异的刚性和抗冲击强度，适用温度范围广，耐热性好，使用寿命得到了延长。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种用于反应注射成型的组合物，其特征在于，所述组合物由A组份和B组份按质量比100：60～80混合而成；所述A组份包含双环戊二烯和主催化剂；所述B组份包含双环戊二烯、复配抗氧剂和活化剂。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述A组份中，双环戊二烯与主催化剂的质量比为1000：0.5～1；所述B组份中，双环戊二烯、复配抗氧剂和活化剂的质量比为1000：1～3：0.5～1。

3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述主催化剂中，溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比8～11：1：3～5组成；溶剂和溶质的质量比为50：12～17。

4.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述复配抗氧剂为酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的组合，两者的质量比为9～1︰1；所述酚类抗氧剂选自：酚类抗氧剂1035、1098、1192、1330、1425、1520、3114中的一种或几种；所述亚磷酸酯类抗氧剂优选自：亚磷酸酯类抗氧剂38、126、168、398、626、641、S-9228、P-EPQ中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述活化剂由Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比9～12：1组合而成。

6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物由A组份和B组份以质量比100：60～80混合而成；

其中，A组分由双环戊二烯与主催化剂的按质量比1000：0.5～1组成；所述主催化剂中，溶剂为甲苯，溶质由WCl6、TiCl4和对叔丁基苯酚以质量比8～11：1：3～5组成，溶剂和溶质的质量比为50：12～17；

B组份由双环戊二烯、复配抗氧剂和活化剂按质量比1000：1～3：0.5～1组成；其中，所述复配抗氧剂由酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂以质量比9～1︰1组合而成，酚类抗氧剂为1035、1098或1330，亚磷酸酯类抗氧剂为168、641或P-EPQ；所述活化剂由Et₂AlCl和Et₂Zn以质量比9～12：1组合而成。

7.一种井盖，其特征在于，该井盖以权利要求1～6任意一项所述组合物为原料，由包括以下步骤的方法制备而成：

8.根据权利要求7所述的井盖，其特征在于，所述碳纤维布经硅烷偶联剂KH-570的预处理；所述预处理具体为：将碳纤维布在KH-570中浸泡0.5～2h。

9.根据权利要求7所述的井盖，其特征在于，步骤(1)所述将组合物注入时，注射压力为0.2～0.4MPa，模具温度为70～75℃，合模力0.3～0.5MPa，注射速度为2.0～4.0Kg/s。

10.根据权利要求7所述的井盖，其特征在于，步骤(1)所述定型具体为：注入完毕后，水平静置2～8分钟，即得定型物。