CN105037642B - 乙烯基树脂基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂45～60份，海泡石纤维15～20份，HTPB 6～12份，阻燃剂5～10份，增溶剂4～8份，抗氧剂0.1～0.6份，润滑剂0.3～0.8份，紫外线吸收剂0.5～1份，颜料2～4份，热稳定剂1～3份，抗滴落剂0.1～0.5份。本发明还公开了该乙烯基树脂基复合材料的制备方法。本发明提供的乙烯基树脂基复合材料具有很好的耐冲击性和耐高温性。
Description
技术领域：
本发明涉及复合材料，特别是涉及乙烯基树脂基复合材料及其制备方法。
背景技术：
乙烯基树脂是一种溶于苯乙烯液含有不饱和双键的特殊结构的不饱和聚酯树脂，具有较好的耐蚀性能，优于间苯型不饱和树脂，力学性能与标准型环氧乙烯基树脂相当，尤其是耐疲劳性能和动态载荷性能；另外，相对于通用树脂而言，乙烯基树脂具有良好的耐候性能，此外还具有良好的玻纤浸润性能和工艺性能，适合于各种FRP成型工艺，包括纤维缠绕、拉挤、手糊、喷射等各种复合材料工艺。乙烯基树脂是二十世纪70年代初开发的一种耐腐蚀性能优异的树脂，在国外二十年前已经在许多领域取代了双酚A型环氧树脂，主要应用于石油、化工、造纸、冶金、热电、医药、食品、交通、环保、建筑等行业。常规的乙烯基树脂在耐冲击方面不是很理想，冲击强度不高，热变形温度一般为130℃左右，因此不能用于对耐冲击性、耐高温性要求很高的场合。
例如，公开号为CN103396657A、公开日为2013.11.20、申请人为中国船舶重工集团公司第七二五研究所的中国专利申请公开了“一种阻燃低烟乙烯基树脂复合材料及制备方法”，该复合材料由共混树脂溶液和增强纤维组成；其中所述增强纤维占重量百分比的55％～75％，其余为共混树脂溶液；其中所述共混树脂溶液的组分按重量份为：乙烯基树脂80～120份、引发剂2～4份、双邻苯二甲腈树脂40～60份。其制备方法包括配制共混树脂溶液、裁切玻璃布、预浸料的制备和模压成型等步骤。该发明通过双邻苯二甲腈树脂共混改性乙烯基树脂制备复合材料，在保证复合材料力学性能的前提下，提高了乙烯基树脂复合材料的阻燃低烟性能。该发明虽然解决了常规乙烯基树脂的阻燃性问题，但是仍然存在耐冲击性、耐高温性不高的问题。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供乙烯基树脂基复合材料，其具有很好的耐冲击性和耐高温性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：
优选地，本发明所述阻燃剂为磷系阻燃剂。
优选地，本发明所述增溶剂为MBS。
优选地，本发明所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
优选地，本发明所述润滑剂为硅油。
优选地，本发明所述紫外线吸收剂为三嗪类紫外线吸收剂。
优选地，本发明所述颜料为有机颜料。
优选地，本发明所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
优选地，本发明所述抗滴落剂为PTFE。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述乙烯基树脂基复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
乙烯基树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将海泡石纤维加入水中搅拌40分钟，加入双十八烷基二甲基氯化铵后90℃、转速为200rpm下恒温搅拌6小时，静置至室温后抽滤，洗涤至检测不出氯离子，置于90℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到有机海泡石纤维备用；
(2)将乙烯基树脂、HTPB、阻燃剂、增溶剂、抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂、颜料、热稳定剂、抗滴落剂放入热辊开炼机上140℃下混炼12分钟，冷却后得到预混料备用；
(3)将步骤(2)得到的预混料熔融成树脂熔体，将步骤(1)得到的改性海泡石纤维完全浸渍于树脂熔体中，冷却后制成预浸带，将预浸带放入模压机中模压成型，模压温度为160℃，模压压力为14MPa，模压时间为6分钟，得到乙烯基树脂基复合材料。
由上可见，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)海泡石是一种具有层链状结构的硅酸盐矿物，海泡石纤维是海泡石矿物的纤维状变种，其层链状结构使其拥有很好的耐热性，经过双十八烷基二甲基氯化铵(简称为D1821)处理后，D1821撑开了海泡石纤维的片层，增大了片层间距，与乙烯基树脂基体复合后，乙烯基树脂分子进入了海泡石纤维的片层之间并形成了较好的界面结合，海泡石纤维的片层对树脂基体起到了隔热层的作用，加上其本身较好的耐热性，可大大提高复合材料的耐高温性；
(2)HTPB的中文名称为端羟基聚丁二烯，是一种两端各有一个羟基官能团的丁二烯聚合物，与乙烯基树脂复合后其端羟基与树脂基体形成了嵌段，HTPB分散的橡胶相与树脂基体界面形成了较强的化学键合，HTPB能很好地与树脂基体溶合，当复合材料受到外力冲击时HTPB可大大吸收冲击能量而发生形变，缓冲冲击力并阻滞裂纹扩展，从而大大提高了复合材料的耐冲击性。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂45份，海泡石纤维18份，HTPB 8份，磷系阻燃剂10份，MBS 5.5份，亚磷酸酯类抗氧剂0.2份，硅油0.4份，三嗪类紫外线吸收剂0.6份，有机颜料2.5份，钙锌复合稳定剂1.5份，PTFE 0.4份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将海泡石纤维加入水中搅拌40分钟，加入双十八烷基二甲基氯化铵后90℃、转速为200rpm下恒温搅拌6小时，静置至室温后抽滤，洗涤至检测不出氯离子，置于90℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到有机海泡石纤维备用；
(2)将乙烯基树脂、HTPB、磷系阻燃剂、MBS、亚磷酸酯类抗氧剂、硅油润滑剂、三嗪类紫外线吸收剂、有机颜料、钙锌复合稳定剂、PTFE放入热辊开炼机上140℃下混炼12分钟，冷却后得到预混料备用；
(3)将步骤(2)得到的预混料熔融成树脂熔体，将步骤(1)得到的改性海泡石纤维完全浸渍于树脂熔体中，冷却后制成预浸带，将预浸带放入模压机中模压成型，模压温度为160℃，模压压力为14MPa，模压时间为6分钟，得到乙烯基树脂基复合材料。
实施例2
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂60份，海泡石纤维15份，HTPB 6份，磷系阻燃剂7份，MBS 5份，亚磷酸酯类抗氧剂0.5份，硅油0.3份，三嗪类紫外线吸收剂0.7份，有机颜料2份，钙锌复合稳定剂2份，PTFE 0.1份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例3
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂50份，海泡石纤维19份，HTPB 10份，磷系阻燃剂8份，MBS 7份，亚磷酸酯类抗氧剂0.1份，硅油0.8份，三嗪类紫外线吸收剂0.8份，有机颜料3.5份，钙锌复合稳定剂1.8份，PTFE 0.5份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例4
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂55份，海泡石纤维17份，HTPB 12份，磷系阻燃剂9份，MBS 4份，亚磷酸酯类抗氧剂0.4份，硅油0.5份，三嗪类紫外线吸收剂0.5份，有机颜料3份，钙锌复合稳定剂1份，PTFE 0.2份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例5
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂48份，海泡石纤维20份，HTPB 9份，磷系阻燃剂5份，MBS 6份，亚磷酸酯类抗氧剂0.6份，硅油0.6份，三嗪类紫外线吸收剂0.9份，有机颜料4份，钙锌复合稳定剂2.5份，PTFE 0.3份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例6
乙烯基树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：乙烯基树脂54份，海泡石纤维16份，HTPB 7份，磷系阻燃剂6份，MBS 8份，亚磷酸酯类抗氧剂0.3份，硅油0.7份，三嗪类紫外线吸收剂1份，有机颜料2.4份，钙锌复合稳定剂3份，PTFE 0.4份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例1-6以及对比例的耐冲击性、耐高温性的测试结果如下表所示，其中对比例为公开号为CN103396657A的中国专利，耐冲击性按照GB/T 1843-2008测试待测物的无缺口冲击强度，耐高温性按照GB/T 1634测试待测物的热变形温度：
由上表可见，本发明的无缺口冲击强度、热变形温度均明显好于对比例，耐冲击性、耐高温性均较好。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：其组份以及重量份数为：
其制备方法包括以下步骤：
(1)将海泡石纤维加入水中搅拌40分钟，加入双十八烷基二甲基氯化铵后90℃、转速为200rpm下恒温搅拌6小时，静置至室温后抽滤，洗涤至检测不出氯离子，置于90℃的真空干燥箱中干燥至恒重，得到有机海泡石纤维备用；
(2)将乙烯基树脂、HTPB、阻燃剂、增溶剂、抗氧剂、润滑剂、紫外线吸收剂、颜料、热稳定剂、抗滴落剂放入热辊开炼机上140℃下混炼12分钟，冷却后得到预混料备用；
(3)将步骤(2)得到的预混料熔融成树脂熔体，将步骤(1)得到的改性海泡石纤维完全浸渍于树脂熔体中，冷却后制成预浸带，将预浸带放入模压机中模压成型，模压温度为160℃，模压压力为14MPa，模压时间为6分钟，得到乙烯基树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为磷系阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述增溶剂为MBS。
4.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
5.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硅油。
6.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为三嗪类紫外线吸收剂。
7.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述颜料为有机颜料。
8.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述热稳定剂为钙锌复合稳定剂。
9.根据权利要求1所述的乙烯基树脂基复合材料，其特征在于：所述抗滴落剂为PTFE。
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