CN105237686B - 一种介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法 - Google Patents

一种介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法。按照以下质量百分比含量称取各组分：30~45%的介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂，6~12%的交联剂，2~6%的引发剂，0.1~1%的促进剂，10~25%的增强剂，25~52%的填料，以上各组分质量百分比含量之和为100%。经高速混合、熔融混炼、挤出造粒、筛分批混、磁选包装等工序制得介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料。本发明制得的介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料具有成型固化工艺性好，固化完全，制品交联密度大，热强度高，尺寸精度及耐热耐磨绝缘性能稳定优良等优点，能够用作性能指标要求较高的电气绝缘结构件。

Description

一种介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法，属于高分子复合材料技术领域。
背景技术
干式不饱和聚酯模塑料是由多元醇、多元饱和酸及不饱和酸（酐）经过缩聚反应而制得的热固性不饱和聚酯（UP）树脂、再与交联剂、增强纤维及其他助剂配混制成。该类塑料具有优异的机械电气性能、绝缘耐热、尺寸稳定性优良，是近年来发展最快的电工塑料品种之一，适合于制造电器产品中结构复杂、的绝缘结构部件。
但随着电器元件继续向着小型化、大容量、多功能、高可靠和环保安全的方向发展，干式不饱和聚酯电工塑料在实际应用过程中仍存在一些不足，特别是在大温差环境和交变机械力的作用下（如交流接触器的触头支架、开关、温控器的动作绝缘结构件等），材料会出现磨损、形变，影响部件动作的准确性及可靠性，造成元器件甚至整个系统的失效。其主要原因就是材料的耐热、耐磨和机械性能不足造成。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术中的不足之处，提供一种耐热耐磨绝缘的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法。
具体步骤为：
(1)按照以下质量百分比含量称取各组分，30~45%的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂，6~12%的交联剂，2~6%的引发剂，0.1~1%的促进剂，10~25%的增强剂，25~52%的填料，以上各组分质量百分比含量之和为100%。
所述介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂是由4，4'-二苯醚二甲酸、反丁烯二酸、乙二醇、丁二醇和双酚A二异氰酸酯与介孔-氧化石墨烯杂化体经原位聚合而得；其主要技术指标：①介孔-氧化石墨烯粉体含量1~5%；②酸值≤10mgKOH/g；③最大固化放热温度≥200℃；④160℃下的固化时间≤65s；⑤软化温度≥110℃；⑥5%重量损失下的热失重温度≥400℃。
所述交联剂为1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，其分子式为C3N3O3(C3H5)3。
所述引发剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯，其分子式为C12H24O3。
所述促进剂为铌钾氧化物KNbO3和KNb3O8中的一种。
所述增强剂是质量比为1:1的剑麻微晶纤维与芳纶纤维的混合物。
所述填料为氧化铝、高岭土、硬脂酸钙和二硫化钼中的一种或多种。
(2)将步骤(1)称取的交联剂、引发剂和促进剂加入到玻璃或搪瓷容器中，于45~50℃下搅拌5分钟，制得混合液；然后将步骤(1)称取的其余物料加入到高速混合机中混合3分钟；再将制得的混合液喷洒加入到高速混合机中混合均匀；混合好的物料通过螺旋输送器定量送入双螺杆混炼机熔融混炼，混炼温度控制在100~120℃；混炼好的物料直接送入螺杆挤出造粒机挤出造粒，造粒温度控制在90~100℃，然后经冷却、筛分、批混、磁选、包装即制得介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料。
本发明制备的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料，由于使用了是由4，4'-二苯醚二甲酸、反丁烯二酸、乙二醇、丁二醇和双酚A二异氰酸酯与介孔-氧化石墨烯杂化体经原位聚合而得的基体树脂，与现有塑料所用的常规树脂相比，具有更好的耐热性、耐磨性和绝缘性。再配以交联剂1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，引发剂过氧化2-乙基己酸叔丁酯，促进剂铌钾氧化物组成的固化交联体系及剑麻微晶、芳纶复合纤维增强，使本发明的塑料成型固化工艺性好，固化完全，交联密度大，热强度高，尺寸精度及耐热耐磨绝缘性能稳定优良，能够用作性能指标要求较高的电气绝缘结构件。
具体实施方式
实施例1：
(1)按照以下质量百分比含量称取各组分：
组分 质量百分比含量 备注
介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂 35
1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮 7 交联剂
过氧化2-乙基己酸叔丁酯 2.8 固化剂
铌钾氧化物KNbO3 0.2 促进剂
质量比1:1的剑麻微晶和芳纶混合纤维 12 增强剂
硬脂酸钙 2 填料
氧化铝 15 填料
高岭土 26 填料
所述介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂是由4，4'-二苯醚二甲酸、反丁烯二酸、乙二醇、丁二醇和双酚A二异氰酸酯与介孔-氧化石墨烯杂化体经原位聚合而得；其主要技术指标：①介孔-氧化石墨烯粉体含量3%；②酸值=9mgKOH/g；③最大固化放热温度=200℃；④160℃下的固化时间=45s；⑤软化温度=115℃；⑥5%重量损失下的热失重温度=415℃。
(2)将步骤(1)称取的交联剂、引发剂和促进剂加入到玻璃容器中，于50℃下搅拌5分钟，制得混合液；然后将步骤(1)称取的其余物料加入到高速混合机中混合3分钟；再将制得的混合液喷洒加入到高速混合机中混合均匀；混合好的物料通过螺旋输送器定量送入双螺杆混炼机熔融混炼，混炼温度控制在100~120℃；混炼好的物料直接送入螺杆挤出造粒机挤出造粒，造粒温度控制在90~100℃，然后经冷却、筛分、批混、磁选、包装即制得介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料。
实施例2：
(1)按照以下质量百分比含量称取各组分：
组分 质量百分比含量 备注
介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂 40
1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮 10 交联剂
过氧化2-乙基己酸叔丁酯 3.6 固化剂
铌钾氧化物KNb3O8 0.4 促进剂
质量比1:1的剑麻微晶和芳纶混合纤维 15 增强剂
硬脂酸钙 2 填料
氧化铝 15 填料
高岭土 14 填料
所述介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂是由4，4'-二苯醚二甲酸、反丁烯二酸、乙二醇、丁二醇和双酚A二异氰酸酯与介孔-氧化石墨烯杂化体经原位聚合而得；其主要技术指标：①介孔-氧化石墨烯粉体含量3%；②酸值=9mgKOH/g；③最大固化放热温度=200℃；④160℃下的固化时间=45s；⑤软化温度=115℃；⑥5%重量损失下的热失重温度=415℃。
(2)制备工艺过程同实施例一，能够制得另外一种本发明涉及的熔融粘度低、流动稳定性更好的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料。
实施例3：
(1)按照以下质量百分比含量称取各组分：
组分 质量百分比含量 备注
介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂 40
1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮 10 交联剂
过氧化2-乙基己酸叔丁酯 3.6 固化剂
铌钾氧化物KNb3O8 0.4 促进剂
质量比1:1的剑麻微晶和芳纶混合纤维 20 增强剂
硬脂酸钙+二硫化钼（质量比为1:1） 4 填料
氧化铝 15 填料
高岭土 7 填料
所述介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂是由4，4'-二苯醚二甲酸、反丁烯二酸、乙二醇、丁二醇和双酚A二异氰酸酯与介孔-氧化石墨烯杂化体经原位聚合而得；其主要技术指标：①介孔-氧化石墨烯粉体含量3%；②酸值=9mgKOH/g；③最大固化放热温度=200℃；④160℃下的固化时间=45s；⑤软化温度=115℃；⑥5%重量损失下的热失重温度=415℃。
(2)制备工艺过程同实施例一，能够制得另外一种本发明涉及的的抗冲、耐磨性更好的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料。
上述实施例制得的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的主要指标：
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3
热变形温度 ℃ ≥260 ≥240 ≥230
体积磨损率（160℃） cm3/N·m 0.8×10-8 0.3×10-8 0.8×10-9
后收缩率 % ≤0.01 0.1 0.2
弯曲强度 MPa 103 112 131
冲击强度 KJ/㎡ 9 11 16
耐电起痕指数 V ≥600 ≥600 ≥600
电气强度 MV/m 16.2 14.6 12.4
燃烧性 UL-94 级 V-0 V-0 V-0

Claims (1)

1.一种介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)按照以下质量百分比含量称取各组分，30~45%的介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂，6~12%的交联剂，2~6%的引发剂，0.1~1%的促进剂，10~25%的增强剂，25~52%的填料，以上各组分质量百分比含量之和为100%；
所述介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯树脂是由4，4'-二苯醚二甲酸、反丁烯二酸、乙二醇、丁二醇和双酚A二异氰酸酯与介孔-氧化石墨烯杂化体经原位聚合而得；其主要技术指标：①介孔-氧化石墨烯粉体含量1~5%；②酸值≤10mgKOH/g；③最大固化放热温度≥200℃；④160℃下的固化时间≤65s；⑤软化温度≥110℃；⑥5%重量损失下的热失重温度≥400℃；
所述交联剂为1,3,5-三烯丙基-均三嗪-2,4,6-三酮，其分子式为C3N3O3(C3H5)3；
所述引发剂为过氧化2-乙基己酸叔丁酯，其分子式为C12H24O3；
所述促进剂为铌钾氧化物KNbO3和KNb3O8中的一种；
所述增强剂是质量比为1:1的剑麻微晶纤维与芳纶纤维的混合物；
所述填料为氧化铝、高岭土、硬脂酸钙和二硫化钼中的一种或多种；
(2)将步骤(1)称取的交联剂、引发剂和促进剂加入到玻璃或搪瓷容器中，于45~50℃下搅拌5分钟，制得混合液；然后将步骤(1)称取的其余物料加入到高速混合机中混合3分钟；再将制得的混合液喷洒加入到高速混合机中混合均匀；混合好的物料通过螺旋输送器定量送入双螺杆混炼机熔融混炼，混炼温度控制在100~120℃；混炼好的物料直接送入螺杆挤出造粒机挤出造粒，造粒温度控制在90~100℃，然后经冷却、筛分、批混、磁选、包装即制得介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料。
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