CN106633738A - 一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法，它属于复合材料领域。本发明模塑料的配方包含如下质量份的物质：不饱和聚酯树脂15‑30份，低收缩剂10‑20份，苯乙烯1‑6份，非轻质填料15‑25份，轻质填料5‑15份，玻璃纤维20‑40份，引发剂0.1‑1份，阻聚剂0.02‑0.3份，增稠剂0.2‑1份，内脱模剂0.2‑2.0份，加工助剂0.1‑1.0份。本发明采用轻质填料与非轻质填料混配的方法降低材料的密度、同时使用连续定向玻璃纤维配合部分短切玻璃纤维作为增强材料，从而兼顾材料密度的下降与力学性能的提升，并提供上述连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料的制备方法。

Description

一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种模塑料及其制备方法，尤其是涉及一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法，它属于复合材料领域。
背景技术
片状模塑料技术于上世纪60年代起源于西德，其所得产品为固态的复合材料成型用中间体。它是以不饱和聚脂树脂、低收缩剂树脂、填料、玻璃纤维为主要成分，辅以引发剂、阻聚剂、内脱模剂、色浆、增稠剂等辅助材料，进而使用片状模塑料生产机组进行树脂糊的混配与玻璃纤维的复合，从而得到片状“三明治”结构。该结构经过在特定温度下24-96小时的熟化，形成一种可裁切、可摆放的固态片状物。该片状物如置于具有特定结构的模具型腔内，即可在高温下高压下流动充满模具型腔，进而发生交联固化反应、得到固体模压产品。
片状模塑料技术及其对应的模压制品具有如下优点：产品结构可设计性强、可一次成型具有复杂精细结构的产品；产品轻质高强、表面可达到金属般的光亮度与平整度；可直接成型内着色产品而无需二次喷漆；耐老化、耐腐蚀性、阻燃性优异；可根据需要进行配方设计以得到具备特定需求的制品。因此，该技术在轨道交通、汽车/火车部件、电器产品、建材等领域得到了广泛的应用。
片状模塑料通常情况下使用短切玻璃纤维增强，这使得相应制品的强度尤其是冲击强度远不如连续纤维增强的材料、因此难以作为承受主要载荷的结构件来使用。同时，其常规密度一般在1.8-1.9 g/cm3之间，对于存在轻量化需求的汽车、船艇等产品而言，仍然存在进一步降低材料密度的需要。如能实现材料密度降至1.4-1.6g/cm3范围且材料强度相比常规密度的片料仍有提高，则有望在汽车、船艇的轻量化领域作为结构件得到应用，实现更佳的燃油经济性。
公开日为2010年04月21日，公开号为CN101696320A的中国专利中，公开了一种名称为“一种连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料”的发明专利。该专利提供的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料虽采用连续定向玻璃纤维增强，但偏重于材料成型工艺的改进与阻燃性能的兼顾，并未涉及材料密度的下降。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种配方设计合理、密度比常规范围有明显下降、造价低、质量稳定的片状模塑料的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述模塑料的配方包含如下质量份的物质：不饱和聚酯树脂15-30份，低收缩剂10-20份，苯乙烯1-6份，非轻质填料15-25份，轻质填料5-15份，玻璃纤维20-40份，引发剂0.1-1份，阻聚剂0.02-0.3份，增稠剂0.2-1份，内脱模剂0.2-2.0份，加工助剂0.1-1.0份。
作为优选，本发明所述不饱和聚酯树脂为邻苯树脂、间苯树脂、对苯树脂或乙烯基树脂的一种或任意两种的混合。
作为优选，本发明低收缩剂为聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯或饱和聚酯的一种或任意几种的混合。
作为优选，本发明非轻质填料采用碳酸钙、氢氧化铝的一种或任意两种的混合。
作为优选，本发明轻质填料采用中空玻璃微珠。
作为优选，本发明玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维与短切长度12-30 mm的短纤维的混合物，混合比例为：1:6-6:1。
作为优选，本发明引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或叔丁过氧化碳酸异丙酯的一种。
作为优选，本发明阻聚剂为对苯醌。
作为优选，本发明增稠剂为氧化镁或氢氧化镁的一种或两种的混合物；内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙的一种或两种的混合物；加工助剂为德国毕克化学生产的BYK996或BYK972的一种或两种的混合物。
为了使得片状模塑料呈现不同的颜色，可以在制备过程中加入各种颜料糊。
本发明还提供一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、苯乙烯、非轻质填料、轻质填料、引发剂、阻聚剂、内脱模剂和加工助剂等按照一定比例称取，进行充分搅拌混合得到树脂糊；
b、将增稠剂与载体树脂混合，得到增稠剂糊；
c、将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；
d、将片材在一定温度下放置熟化，待压入硬度达到一定范围后，即得到连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、由于使用连续定向玻璃纤维配合部分短切玻璃纤维进行增强，所得片状模塑料相比常规的全部使用短切玻璃纤维增强的片状模塑料，在力学性能上有显著提高；2、由于配方的优化，所得片状模塑料可在常规产品密度范围（1.8-1.9 g/cm3）基础上实现10-25%的下降，从而实现材料强度不损失前提下的重量轻量化，因而可更好地满足汽车等轨道交通领域对提高燃油经济性的需要。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
本实施例连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料的配方包含如下质量份的物质：不饱和聚酯树脂15-30份，低收缩剂10-20份，苯乙烯1-6份，非轻质填料15-25份，轻质填料5-15份，玻璃纤维20-40份，引发剂0.1-1份，阻聚剂0.02-0.3份，增稠剂0.2-1份，内脱模剂0.2-2.0份，加工助剂0.1-1.0份。
本实施例中的不饱和聚酯树脂为邻苯树脂、间苯树脂、对苯树脂或乙烯基树脂的一种或任意两种的混合。
本实施例中的低收缩剂树脂为聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯或饱和聚酯的一种或任意几种的混合。
本实施例中的非轻质填料为碳酸钙、氢氧化铝的一种或任意两种的混合。
本实施例中的轻质填料为中空玻璃微珠。
本实施例中的玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维与短切长度12-30 mm的短纤维的混合物，混合比例为：1:6-6:1。
本实施例中的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）或叔丁过氧化碳酸异丙酯（BIC-75）中的一种。
本实施例中的阻聚剂为对苯醌。
本实施例中的增稠剂为氧化镁或氢氧化镁的一种或两种的混合物。
本实施例中的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙的一种或两种的混合物；加工助剂为德国毕克化学生产的BYK996或BYK972的一种或两种的混合物。
本实施例还提供了连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料的制备方法，包括以下步骤：
a、将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、苯乙烯、非轻质填料、轻质填料、引发剂、阻聚剂、内脱模剂和加工助剂等按照一定比例称取，进行充分搅拌混合得到树脂糊；
b、将增稠剂与载体树脂混合，得到增稠剂糊；
c、将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；
d、将片材在一定温度下放置熟化，待压入硬度达到一定范围后，即得到连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料。
实施例1：
准备间苯树脂25 kg，聚苯乙烯13 kg，苯乙烯1.1 kg，碳酸钙19.5 kg，中空玻璃微珠8kg，玻璃纤维28 kg（连续定向纤维与25mm短切纤维用量比为5:1），叔丁过氧化碳酸异丙酯（BIC-75）0.3 kg，对苯醌粉末0.04 kg，氧化镁粉末0.4 kg，硬脂酸锌1.2 kg，BYK996助剂0.16 kg，BYK972助剂0.54 kg。
将以上除增稠剂糊外的物料等以一定比例称取，进行充分混合得到树脂糊，树脂糊粘度约为78 P；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；将片材在40℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到连续定向纤维增强轻质片状模塑料。
实施例2：
准备准备乙烯基酯树脂30 kg，聚醋酸乙烯酯15.6 kg，苯乙烯1.3 kg，碳酸钙18 kg，中空玻璃微珠13.2 kg，玻璃纤维33.6 kg（连续定向纤维与25mm短切纤维用量比为5:1），过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）0.4 kg，对苯醌粉末0.05 kg，氧化镁粉末0.5 kg，硬脂酸锌1.4 kg，BYK996助剂0.20 kg，BYK972助剂0.65 kg。
将以上除增稠剂糊外的物料等以一定比例称取，进行充分混合得到树脂糊，树脂糊粘度约为52 P；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；将片材在40℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到连续定向纤维增强轻质片状模塑料。
实施例3：
准备邻苯树脂32.5 kg，聚苯乙烯16.9 kg，苯乙烯1.4 kg，氢氧化铝30 kg，中空玻璃微珠7.8 kg，玻璃纤维36.4 kg（连续定向纤维与25mm短切纤维用量比为5:1），叔丁过氧化碳酸异丙酯（BIC-75）0.4 kg，对苯醌粉末0.03 kg，氧化镁粉末0.52 kg，硬脂酸锌1.6 kg，BYK996助剂0.21 kg，BYK972助剂0.7 kg。
将以上除增稠剂糊外的物料等以一定比例称取，进行充分混合得到树脂糊，树脂糊粘度约为92 P；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；将片材在40℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到连续定向纤维增强轻质片状模塑料。
比较例：
准备邻苯树脂32.5 kg，聚苯乙烯16.9 kg，苯乙烯1.4 kg，碳酸钙69 kg，玻璃纤维36.4kg（全部为25mm短切纤维），叔丁过氧化碳酸异丙酯（BIC-75）0.4 kg，对苯醌粉末0.03 kg，氧化镁粉末0.52 kg，硬脂酸锌1.6 kg，BYK996助剂0.5 kg，BYK972助剂0.7 kg。
将以上除增稠剂糊外的物料等以一定比例称取，进行充分混合得到树脂糊，树脂糊粘度约为140 P；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；将片材在40℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到短切纤维增强的常规片状模塑料。
将实施例1-3以及比较例制备的片状模塑料按照GB/T 1447、GB/T 1449、GB/T1451、GB/T 1463规定分别制样，并测试其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度与密度。其结果如下：
可以看出，使用连续定向纤维增强的片状模塑料（实施例1-实施例3），在密度明显低于全短切纤维增强的常规片状模塑料（比较例）的前提下，力学性能均有明显的提高。
在以上各个实施例中，为了使得片状模塑料呈现不同的颜色，可以在制备过程中加入各种颜料糊。
通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述模塑料的配方包含如下质量份的物质：不饱和聚酯树脂15-30份，低收缩剂10-20份，苯乙烯1-6份，非轻质填料15-25份，轻质填料5-15份，玻璃纤维20-40份，引发剂0.1-1份，阻聚剂0.02-0.3份，增稠剂0.2-1份，内脱模剂0.2-2.0份，加工助剂0.1-1.0份。
2.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述不饱和聚酯树脂为邻苯树脂、间苯树脂、对苯树脂或乙烯基树脂的一种或任意两种的混合。
3.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述低收缩剂为聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯或饱和聚酯的一种或任意几种的混合。
4.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述非轻质填料采用碳酸钙、氢氧化铝的一种或任意两种的混合。
5.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述轻质填料采用中空玻璃微珠。
6.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维与短切长度12-30 mm的短纤维的混合物，混合比例为：1:6-6:1。
7.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯或叔丁过氧化碳酸异丙酯的一种。
8.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述阻聚剂为对苯醌。
9.根据权利要求1所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：所述增稠剂为氧化镁或氢氧化镁的一种或两种的混合物；内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙的一种或两种的混合物；加工助剂为BYK996或BYK972的一种或两种的混合物。
10.一种连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料及其制备方法，采用权利要求1-9所述的连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料，其特征在于：包括以下步骤：
a、将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、苯乙烯、非轻质填料、轻质填料、引发剂、阻聚剂、内脱模剂和加工助剂等按照一定比例称取，进行充分搅拌混合得到树脂糊；
b、将增稠剂与载体树脂混合，得到增稠剂糊；
c、将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合后、经过浸渍和压实过程得到片材；
d、将片材在一定温度下放置熟化，待压入硬度达到一定范围后，即得到连续定向玻璃纤维增强轻质片状模塑料。
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