CN105038194A - 一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯50～60份，桦木纤维10～15份，纳米蒙脱土3～8份，引发剂2～5份，促进剂1～4份，消泡剂0.2～0.6份，偶联剂1～1.5份，填料2～6份，颜料1～5份，乳化剂0.5～1份。本发明提供的用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料具有较好的力学性能。
Description
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，特别是涉及一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料及其制备方法。
背景技术：
不饱和聚酯树脂具有介电性能优、耐腐蚀性能佳、耐老化性能好及加工工艺简单等诸多优点，可用来制作玻璃钢、人造大理石、涂料和胶粘剂等产品，并已广泛用于建筑、交通和电子等领域。然而，不饱和聚酯树脂固化后具有较差的冲击韧性，故其应用范围受到了限制。市面上也有用聚氨酯丙烯酸作为基体树脂制成的人造大理石材料，兼具聚氨酯和聚丙烯酸酯的优良性能，具有良好的撕裂强度、光学性能和耐候性能，不过其抗冲击强度、拉伸强度也不佳。
公开号为CN103232186、公开日为2013.8.7、申请人为苏州市德莱尔建材科技有限公司的中国专利申请公开了“一种不饱和聚酯人造大理石及其制备方法”，该不饱和聚酯人造大理石的组成成分以及质量份数分别为：不饱和聚酯树脂100，引发剂2-6，热稳定剂4-5，促进剂2-4，玻璃纤维20-40，脱模剂0.1-0.5，氢氧化铝300-500。该发明所述材料的热稳定性、耐低温性、耐高温性、透光率、耐腐蚀性能、收缩率均较好，不过其抗冲击强度、拉伸强度等力学方面表与不佳。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其具有较好的力学性能。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：
优选地，本发明所述引发剂为过氧化甲乙酮或过氧化苯甲酰。
优选地，本发明所述促进剂为环烷酸钴或异辛酸钴。
优选地，本发明所述消泡剂为BYK-A500或BYK-070。
优选地，本发明所述偶联剂为硅烷偶联剂。
优选地，本发明所述填料为炭黑。
优选地，本发明所述颜料为白炭黑。
优选地，本发明所述乳化剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入乳化剂，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、促进剂、消泡剂、填料、颜填料加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入引发剂边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
优选地，所述步骤(3)中边加热边搅拌时的温度为70℃。
由上可见，与与有技术与比，本发明具有以下有益效果：
偶联剂与桦木纤维上的羟基发生作用，改变了桦木纤维表面的极性，有助于提高其在基体树脂中的分散性，而且偶联剂中的乙烯基基团与基体树脂中的不饱和双键可以发生交联反应，有效提高了桦木纤维与基体树脂之间的界面结合强度，当复合材料受到外界拉力作用时，桦木纤维对复合材料具有增强作用，改善了其拉伸强度，当复合材料受到外力冲击时，桦木纤维会吸收部分冲击能，从而提高复合材料的抗冲击强度；桦木纤维具有一定柔性，使得复合材料变得柔软而损失了一定的强度，因此本发明还采用了纳米蒙脱土，其结构呈石片状，具有较好的强度，经过乳化剂改性后可均匀分散于基体树脂中并以纳米尺度片层分布，当复合材料受到外力作用时，纳米蒙脱土可作为应力集中物吸收应力，从而提高了复合材料的强度。
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
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯50份，桦木纤维14份，纳米蒙脱土4份，过氧化甲乙酮2份，异辛酸钴2份，BYK-A5000.3份，硅烷偶联剂1.2份，炭黑5份，白炭黑4份，十二烷基苯磺酸钠0.5份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、异辛酸钴、BYK-A500、炭黑、白炭黑加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入过氧化甲乙酮边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。实施例2
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯54份，桦木纤维10份，纳米蒙脱土8份，过氧化苯甲酰3份，异辛酸钴4份，BYK-0700.2份，硅烷偶联剂1.5份，炭黑4份，白炭黑5份，十二烷基硫酸钠0.7份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入十二烷基硫酸钠，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、异辛酸钴、BYK070、炭黑、白炭黑加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入过氧化苯甲酰边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
实施例3
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯55份，桦木纤维12份，纳米蒙脱土6份，过氧化苯甲酰5份，环烷酸钴1份，BYK-A5000.4份，硅烷偶联剂1份，炭黑2份，白炭黑3份，十二烷基硫酸钠1份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入十二烷基硫酸钠，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、环烷酸钴、BYKA500、炭黑、白炭黑加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入过氧化苯甲酰边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
实施例4
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯60份，桦木纤维15份，纳米蒙脱土7份，过氧化甲乙酮4份，环烷酸钴3份，BYK-A5000.5份，硅烷偶联剂1.4份，炭黑6份，白炭黑1份，十二烷基苯磺酸钠0.9份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、环烷酸钴、BYKA500、炭黑、白炭黑加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入过氧化甲乙酮边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
实施例5
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯56份，桦木纤维11份，纳米蒙脱土5份，过氧化甲乙酮2.5份，环烷酸钴1.5份，BYK-0700.6份，硅烷偶联剂1.1份，炭黑3份，白炭黑4.5份，十二烷基硫酸钠0.6份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入十二烷基硫酸钠，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、环烷酸钴、BYK-070、炭黑、白炭黑加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入过氧化甲乙酮边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
实施例6
一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其重量份组成为：聚氨酯丙烯酸酯52份，桦木纤维13份，纳米蒙脱土3份，过氧化苯甲酰4.5份，异辛酸钴3.5份，BYK-0700.4份，硅烷偶联剂1.3份，炭黑4.5份，白炭黑2份，十二烷基苯磺酸钠0.8份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将硅烷偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于硅烷偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入十二烷基苯磺酸钠，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、异辛酸钴、BYK-070、炭黑、白炭黑加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入过氧化苯甲酰边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
经测试，实施例1-6制得的复合材料以及对比例的抗冲击强度、拉伸强度、弯曲强度如下表所示，其中对比例为公开号为CN103232186的中国专利，抗冲击强度、拉伸强度、弯曲强度按照GB/T2567-2008标准进行测试：
由上表可见，本发明制得的复合材料的抗冲击强度、拉伸强度、弯曲强度均好于对比例。
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)
1.一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：其重量份组成为：
2.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述引发剂为过氧化甲乙酮或过氧化苯甲酰。
3.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述促进剂为环烷酸钴或异辛酸钴。
4.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述消泡剂为BYK-A500或BYK-070。
5.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述填料为炭黑。
7.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述颜料为白炭黑。
8.根据权利要求1所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料，其特征在于：所述乳化剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将偶联剂溶于乙醇溶液中，将桦木纤维浸泡于偶联剂的乙醇溶液中，置于搅拌釜中搅拌3小时，抽滤、真空干燥后得到改性桦木纤维；
(2)将纳米蒙脱土与去离子水一起加入反应釜中，于80℃下搅拌2小时，加入乳化剂，继续搅拌1.5小时，抽滤、真空干燥后得到改性纳米蒙脱土；
(3)将聚氨酯丙烯酸酯、促进剂、消泡剂、填料、颜填料加入反应釜中搅拌均匀，再向反应釜加入步骤(1)得到的改性桦木纤维和步骤(2)得到的改性纳米蒙脱土并搅拌均匀，然后加入引发剂边加热边搅拌，2小时后得到混合料，将混合料浇注于涂油脱模剂的模具中，经固化、脱模、老化后得到用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料。
10.根据权利要求9所述的一种用于人造大理石的聚氨酯丙烯酸酯复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中边加热边搅拌时的温度为70℃。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151111 |