CN105038099A - 钓竿用酚醛树脂基复合材料及其制备方法 - Google Patents

钓竿用酚醛树脂基复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂35～50份，氧化镁纤维8～10份，CSM？10～15份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5～6份，增塑剂8～10份，阻燃剂2～3份，稳定剂4～5份，增粘剂5～6份，固化剂3～6份，脱模剂1～2份，固化促进剂0.5～1份。本发明还公开了该钓竿用酚醛树脂基复合材料的制备方法。本发明提供的钓竿用酚醛树脂基复合材料具有良好的弹性和韧性，能满足钓竿材料的要求。

Description

钓竿用酚醛树脂基复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及复合材料，特别是涉及钓竿用酚醛树脂基复合材料及其制备方法。
背景技术：
钓竿按材质分为竹木、玻璃钢(玻璃纤维复合材料)钓竿、碳素钓竿三大系列。其中，碳素钓竿根据含碳量的不同，分为低碳钓竿、高碳钓竿和超高碳钓竿，此外，目前英国推出了加入了纳米硼纤维的高碳钓竿。竹木竿具有选材精良、工艺考究、价格低廉、使用方便等优点，属于传统钓竿。玻璃纤维钓竿又称为玻璃钢竿、玻璃纤维树脂竿，采用玻璃纤维缎纹布，经浴浸环氧树脂高温固化成形(空心管或实心竿体)，具有较好的坚韧性和弹性，是钓渔竿生产走向与代合成材料、工厂化生产的第一代产品。碳纤维竿又称为碳素竿，是采用碳维素材制造而成的，具有导电性和非常好的抗张强度，采用无梭纺碳纤维纵向布制管，经浸树脂固化而成。近来颇受关注的纳米硼纤维钓竿其实也属于碳素钓竿，只不过为了改良性状在素材中添加了一种叫做纳米硼纤维的材料。目前，纯碳素、高碳素钓竿已经到了强度和重量的极限，碳素过低则太重，而碳素太高则使钓竿发脆。
酚醛树脂也叫电木，又称电木粉，苯酚醛或其衍生物缩聚而得，酚醛树脂机械强度高，耐高温性、耐腐蚀性、耐候性均较好，因此可以考虑以酚醛树脂作为基体材料来制造钓竿。公开号为CN102875962B、公开日为2013.10.30、申请人为常熟市永祥机电有限公司的中国专利申请公开了“纳米材料填充的酚醛复合材料”，属于热固性模塑料技术领域，包含以下组份：酚醛树脂56-60份；三聚氰胺树脂15-20份；固化剂4-7份；金属氧化物1.2-2.5份；复配脱模剂1.3-2.2份；纳米填料48-52份；纳米碳纤维4-7份；增强纤维28-34份；表面增强剂0.8-1.2份，其优点为具有强度高、电性能好的特点。经过测试，弯曲强度达到84MPa，热变形温度大于240℃。不过，该复合材料存在一定的缺陷：弹性和韧性不佳，不能满足钓竿材料的要求。
发明内容：
本发明要解本的技术本本是提供钓竿用酚醛树脂基复合材料，具有良好的弹性和韧性，能满足钓竿材料的要求。
为解本上述技术本本，本发明的技术方案是：
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂35～50份，氧化镁纤维8～10份，CSM10～15份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5～6份，增塑剂8～10份，阻燃剂2～3份，稳定剂4～5份，增粘剂5～6份，固化剂3～6份，脱模剂1～2份，固化促进剂0.5～1份。
优选地，本发明所述增塑剂为酯类增塑剂。
优选地，本发明所述阻燃剂为磷系阻燃剂。
优选地，本发明所述稳定剂为有机锡类稳定剂。
优选地，本发明所述增粘剂为石油树脂。
优选地，本发明所述固化剂为六次亚甲基四胺。
优选地，本发明所述脱模剂为硬脂酸钙。
优选地，本发明所述固化促进剂为苯磺酰氯。
本发明要解本的另一技术本本是提供上述钓竿用酚醛树脂基复合材料的制备方法。
为解本上述技术本本，技术方案是：
钓竿用酚醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将偶联剂A151加入无水乙醇分散均匀后制得质量分数为2％的偶联剂溶液，将氧化镁纤维干燥后加入偶联剂溶液，100℃下超声搅拌2小时后取出，过滤后置于真空干燥箱100℃下烘干，冷却后切成长度为10mm的短纤维备用；
(2)将酚醛树脂、CSM、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、增塑剂、阻燃剂、稳定剂、增粘剂、脱模剂加入高混机中混合均匀，取出后加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为160-180℃，螺杆转速为500rpm，得到混合料备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料溶于丙酮分散均匀制得混合溶液，将步骤(1)得到的短纤维加入混合溶液中机械搅拌90分钟，加入固化剂、固化促进剂后继续机械搅拌10分钟，停止搅拌后挥发溶剂，得到预成型料；
(4)将步骤(3)得到的预成型料放入模具后置于平板硫化机中模压固化20分钟，移至烘箱内170℃下固化5小时，得到钓竿用酚醛树脂基复合材料。
优选地，所述步骤(4)中，模压固化的压力为8MPa。
由上可见，与与有技术与比，本发明具有以下有益效果：
1)氧化镁纤维是一种无机纤维，具有较好的机械性能，经过偶联剂处理后其表面引入了有机官能团，与酚醛树脂基体之间发生键合反应，使两者之间的界面粘结强度得到了很大提高，当复合材料受到冲击时氧化镁纤维起到了应力集中点的作用，可吸收大部分冲击能量，有效避免酚醛树脂基体受到冲击能量影响，使得基体裂纹扩展受到较大的阻力以及钝化，最终裂纹停止扩展，从而大大提高了复合材料的抗冲击强度以及韧性；此外，氧化镁纤维的耐火性和耐磨性均较好，可有效提高复合材料的耐火性和耐磨性。
2)CSM是氯磺化聚乙烯的英文简称，由低密度聚乙烯或高密度聚乙烯经过氯化和氯磺化反应制得，是一种弹性非常好的橡胶，在乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的与容作用的帮助下CSM可与酚醛树脂基体形成均与共混界面，从而有效提高复合材料的弹性；此外，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物的韧性非常好，可进一步提高复合材料的韧性。
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
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂35份，氧化镁纤维8.5份，CSM14份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5.5份，酯类增塑剂10份，磷系阻燃剂2.8份，有机锡类稳定剂4.5份，石油树脂5份，六次亚甲基四胺3.5份，硬脂酸钙1.4份，苯磺酰氯0.6份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将偶联剂A151加入无水乙醇分散均匀后制得质量分数为2％的偶联剂溶液，将氧化镁纤维干燥后加入偶联剂溶液，100℃下超声搅拌2小时后取出，过滤后置于真空干燥箱100℃下烘干，冷却后切成长度为10mm的短纤维备用；
(2)将酚醛树脂、CSM、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、酯类增塑剂、磷系阻燃剂、有机锡类稳定剂、石油树脂、硬脂酸钙加入高混机中混合均匀，取出后加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为160-180℃，螺杆转速为500rpm，得到混合料备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料溶于丙酮分散均匀制得混合溶液，将步骤(1)得到的短纤维加入混合溶液中机械搅拌90分钟，加入六次亚甲基四胺、苯磺酰氯后继续机械搅拌10分钟，停止搅拌后挥发溶剂，得到预成型料；
(4)将步骤(3)得到的预成型料放入模具后置于平板硫化机中模压固化20分钟，移至烘箱内170℃、压力为8MPa下固化5小时，得到钓竿用酚醛树脂基复合材料。
实施例2
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂45份，氧化镁纤维9.5份，CSM10份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5.2份，酯类增塑剂9份，磷系阻燃剂3份，有机锡类稳定剂4.8份，石油树脂5.6份，六次亚甲基四胺3份，硬脂酸钙1.5份，苯磺酰氯0.9份。
其制备方法同实施例1。
实施例3
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂50份，氧化镁纤维8份，CSM12份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物6份，酯类增塑剂9.5份，磷系阻燃剂2.5份，有机锡类稳定剂5份，石油树脂5.5份，六次亚甲基四胺5份，硬脂酸钙1份，苯磺酰氯0.8份。
其制备方法同实施例1。
实施例4
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂40份，氧化镁纤维8.8份，CSM11份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5.7份，酯类增塑剂8份，磷系阻燃剂2.7份，有机锡类稳定剂4.2份，石油树脂6份，六次亚甲基四胺6份，硬脂酸钙1.8份，苯磺酰氯0.7份。
其制备方法同实施例1。
实施例5
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂44份，氧化镁纤维9份，CSM15份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5.6份，酯类增塑剂8.5份，磷系阻燃剂2.1份，有机锡类稳定剂4.4份，石油树脂5.7份，六次亚甲基四胺4.5份，硬脂酸钙1.6份，苯磺酰氯1份。
其制备方法同实施例1。
实施例6
钓竿用酚醛树脂基复合材料，其重量份组成为：酚醛树脂36份，氧化镁纤维10份，CSM13份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5份，酯类增塑剂8.8份，磷系阻燃剂2.4份，有机锡类稳定剂4份，石油树脂5.2份，六次亚甲基四胺4份，硬脂酸钙2份，苯磺酰氯0.5份。
其制备方法同实施例1。
经测试，实施例1-6以及对比例的弹性和韧性的测试结果如下表所示，其中，
对比例为公开号为CN102875962B的中国专利，
弹性测试方法为：将待测物剪切成长方体，量取初始高度计为h1，对待测物施加压力将其压缩，量取高度计为h2，撤出外力后待测物自然弹回，量取高度计为h3，弹率计算公式为：
弹率＝(h3-h2)/(h1-h2)×100％；
韧性测试按照GB/T5471-2008测试其冲击强度。
由上表可见，本发明的弹率和冲击强度均好于对比例，弹性和韧性均较好。
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 (10)

1.钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：其重量份组成为：酚醛树脂35～50份，氧化镁纤维8～10份，CSM10～15份，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物5～6份，增塑剂8～10份，阻燃剂2～3份，稳定剂4～5份，增粘剂5～6份，固化剂3～6份，脱模剂1～2份，固化促进剂0.5～1份。
2.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述增塑剂为酯类增塑剂。
3.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述阻燃剂为磷系阻燃剂。
4.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述稳定剂为有机锡类稳定剂。
5.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述增粘剂为石油树脂。
6.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述固化剂为六次亚甲基四胺。
7.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述脱模剂为硬脂酸钙。
8.根据权利要求1所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料，其特征在于：所述固化促进剂为苯磺酰氯。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
(1)将偶联剂A151加入无水乙醇分散均匀后制得质量分数为2％的偶联剂溶液，将氧化镁纤维干燥后加入偶联剂溶液，100℃下超声搅拌2小时后取出，过滤后置于真空干燥箱100℃下烘干，冷却后切成长度为10mm的短纤维备用；
(2)将酚醛树脂、CSM、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、增塑剂、阻燃剂、稳定剂、增粘剂、脱模剂加入高混机中混合均匀，取出后加入双螺杆挤出机中熔融挤出造粒，双螺杆挤出机的挤出温度为160-180℃，螺杆转速为500rpm，得到混合料备用；
(3)将步骤(2)得到的混合料溶于丙酮分散均匀制得混合溶液，将步骤(1)得到的短纤维加入混合溶液中机械搅拌90分钟，加入固化剂、固化促进剂后继续机械搅拌10分钟，停止搅拌后挥发溶剂，得到预成型料；
(4)将步骤(3)得到的预成型料放入模具后置于平板硫化机中模压固化20分钟，移至烘箱内170℃下固化5小时，得到钓竿用酚醛树脂基复合材料。
10.根据权利要求9所述的钓竿用酚醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，模压固化的压力为8MPa。
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