CN105504733A - 一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料及其制作方法 - Google Patents

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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Abstract

本发明公开了一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料，通过物理方法将玻璃纤维进行超低温预处理后，提高了其抗弯性能、拉伸性能和层间剪切性能，经高温处理使玻璃纤维表面原有胶料氧化分解，进而除去玻璃纤维储存吸附的水，再通过化学方法对其表面进行接枝改性多孔性碳纳米管等材料，具有空穴结构，待玻璃纤维与基体进行复合时，一些高聚物的链段进入到空穴中，起到类似锚固作用，由此增加了玻璃纤维与聚合物界面之间的结合力，提高了产品的耐冲击性能，制得的玻璃钢材料具有脆性低、韧性大、甲醛含量低、拉伸强度大等优点。

Description

一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料及其制作方法
技术领域
本发明涉及玻璃钢技术领域，尤其涉及一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料及其制作方法。
背景技术
玩具是儿童的天使，玩具以其鲜艳的颜色，优美、奇异的造型，灵巧的活动，悦耳的声响等吸引着孩子的好奇心和注意力。玩具的种类多样，玩法多变，包括毛绒玩具、塑胶玩具、纸质玩具、电子玩具、木制玩具、金属玩具、皮制玩具、益智玩具、早教玩具、玻璃钢玩具、儿童汽车及其他杂项玩具，其中又以毛绒玩具和儿童汽车最为畅销。儿童汽车材料常使用金属材料和塑料，金属材料不仅价格高、质重还易生锈，塑料性脆易摔烂，易老化。现如今多采用玻璃钢材料替代金属材料和塑料。玻璃钢即纤维强化塑料，一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。应用于汽车玩具使用的常以不饱和聚酯为基体，具有质轻而硬，不导电，性能稳定，机械强度高，耐腐蚀等特点。近年来我国玻璃钢材料研发虽取得很大进展，但同国外先进水平相比，还有很大差距，主要表现为产品质量差、品种少、成本高，且玻璃纤维与树脂基体的结合力弱等，因此是很有发展潜力的朝阳产业。
专利CN104231584A采用聚醋酸乙烯酯及相对应的嵌段共聚物为低收缩添加剂降低了制品在固化过程中的收缩，提高了产品表面的平整度，利用先进的中温固化连续成型玻璃钢板材技术提高了产品的固化度，增强了弯曲强度，提高柔韧性，最后用新无卤阻燃剂代替传统有卤阻燃剂，是阻燃效果达到国家标准规定的最高级别。但是，此文将树脂基体与玻璃纤维直接复合，两者的相容性差，有必要对现有的玻璃纤维加以改性后再添加到基体树脂中。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料及其制作方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料，由下列重量份的原料制成：不饱和聚酯105-115、短切玻璃纤维16-18、纳米氮化钛1.5-1.7、碳纳米管0.5-0.7、石墨烯2.1-2.4、硅微粉9-10、聚丙烯酸3.2-3.6、沥青2-4、氢氧化铝1-2、丙烯腈4-6、三甲基氯硅烷8.5-9.5、热塑性淀粉3-5、过氧化甲乙酮2.1-2.4、1%乙醇水溶液适量。
所述的一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料的制作方法，包括以下步骤：
（1）将短切玻璃纤维放置于超低温处理设备中于零下100℃至零下200℃超低温处理10-15小时，取出自然回温，放入马弗炉中于525-580℃温度下，热处理1-2小时，自然回温制得预处理短切玻璃纤维；
（2）将三甲基氯硅烷、丙烯腈搅拌混匀，使混合液以1:50的体积比超声分散于1%乙醇水溶液中，升温至80-90℃，加入碳纳米管、沥青保持温度搅拌30-40分钟，加入步骤（1）物料制得的预处理短切玻璃纤维、硅微粉浸泡2-4小时后，减压抽滤，将滤渣烘干研磨制得改性短切玻璃纤维；
（3）将不饱和聚酯投入到高混机，加入石墨烯、纳米氮化钛混合20-30分钟，再与上述改性短切玻璃纤维及其他剩余成分复合，最后在模具中75-80℃固化10-15分钟，常温脱模，出料。
本发明的优点是：本发明通过物理方法将玻璃纤维进行超低温预处理后，提高了其抗弯性能、拉伸性能和层间剪切性能，经高温处理使玻璃纤维表面原有胶料氧化分解，进而除去玻璃纤维储存吸附的水，再通过化学方法对其表面进行接枝改性多孔性碳纳米管等材料，具有空穴结构，待玻璃纤维与基体进行复合时，一些高聚物的链段进入到空穴中，起到类似锚固作用，由此增加了玻璃纤维与聚合物界面之间的结合力，提高了产品的耐冲击性能，制得的玻璃钢材料具有脆性低、韧性大、甲醛含量低、拉伸强度大等优点。
具体实施方式
一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料，由下列重量份的原料制成：不饱和聚酯105、短切玻璃纤维16、纳米氮化钛1.5、碳纳米管0.5、石墨烯2.1、硅微粉9、聚丙烯酸3.2、沥青2、氢氧化铝1、丙烯腈4、三甲基氯硅烷8.5、热塑性淀粉3、过氧化甲乙酮2.1、1%乙醇水溶液适量。
所述的一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料的制作方法，包括以下步骤：
（1）将短切玻璃纤维放置于超低温处理设备中于零下100℃至零下200℃超低温处理10-15小时，取出自然回温，放入马弗炉中于525-580℃温度下，热处理1-2小时，自然回温制得预处理短切玻璃纤维；
（2）将三甲基氯硅烷、丙烯腈搅拌混匀，使混合液以1:50的体积比超声分散于1%乙醇水溶液中，升温至80-90℃，加入碳纳米管、沥青保持温度搅拌30-40分钟，加入步骤（1）物料制得的预处理短切玻璃纤维、硅微粉浸泡2-4小时后，减压抽滤，将滤渣烘干研磨制得改性短切玻璃纤维；
（3）将不饱和聚酯投入到高混机，加入石墨烯、纳米氮化钛混合20-30分钟，再与上述改性短切玻璃纤维及其他剩余成分复合，最后在模具中75-80℃固化10-15分钟，常温脱模，出料。
使用本发明生产的聚酯玻璃钢材料的技术参数指标如下：
（1）拉伸强度（MPa）：106.5；
（2）对电磁波的屏蔽效果可达30dB，屏蔽效果较好；
（3）抗压强度（MPa）：91.5；
（4）冲击强度（KJ/m2）：32.5。

Claims (2)

1.一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：不饱和聚酯105-115、短切玻璃纤维16-18、纳米氮化钛1.5-1.7、碳纳米管0.5-0.7、石墨烯2.1-2.4、硅微粉9-10、聚丙烯酸3.2-3.6、沥青2-4、氢氧化铝1-2、丙烯腈4-6、三甲基氯硅烷8.5-9.5、热塑性淀粉3-5、过氧化甲乙酮2.1-2.4、1%乙醇水溶液适量。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯改性聚酯玻璃钢材料的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将短切玻璃纤维放置于超低温处理设备中于零下100℃至零下200℃超低温处理10-15小时，取出自然回温，放入马弗炉中于525-580℃温度下，热处理1-2小时，自然回温制得预处理短切玻璃纤维；
（2）将三甲基氯硅烷、丙烯腈搅拌混匀，使混合液以1:50的体积比超声分散于1%乙醇水溶液中，升温至80-90℃，加入碳纳米管、沥青保持温度搅拌30-40分钟，加入步骤（1）物料制得的预处理短切玻璃纤维、硅微粉浸泡2-4小时后，减压抽滤，将滤渣烘干研磨制得改性短切玻璃纤维；
（3）将不饱和聚酯投入到高混机，加入石墨烯、纳米氮化钛混合20-30分钟，再与上述改性短切玻璃纤维及其他剩余成分复合，最后在模具中75-80℃固化10-15分钟，常温脱模，出料。
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