CN106893044A - 一种玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法 - Google Patents

一种玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法，即：先采用搅拌工艺使改性玻璃微珠与短接玻璃纤维均匀分散在不饱和聚酯树脂中，再加入苯乙烯、固化剂与促进剂，经搅拌后倒入底层铺有玻璃纤维布的模具中，盖上玻璃纤维布，待其充分浸润后对模具加压，排出模具内多余的气体，经固化、脱模、冷却后即可；所述各组成的含量按质量比为，不饱和聚酯树脂：苯乙烯：改性3M玻璃微珠S60HS：玻璃纤维：固化剂过氧化甲乙酮：促进剂环氧酸钴＝100：20:20‑40：20：3:1.5。本发明使用改性玻璃微珠，改善了材料的保温性能并降低了材料的密度；通过上下两个面层的保护与玻璃纤维的填充，提高了材料的力学性能；且该方法成本低，工艺简单，易批量生产。

Description

一种玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及夹心复合板材，特别是一种玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法。
背景技术
建筑节能一直是影响我国建设低碳经济、完成节能减排目标、保持经济可持续发展的重要环节之一。而建筑节能的一条重要的途径便是提高建筑墙体保温隔热性能。所以大量有保温隔热性能的材料被使用到建筑的墙体结构之中。
随着科技的不断发展，建筑材料的技术与工艺也在不断地取得突破，建筑墙体材料向轻质高强化发展便是其中一个很有前景的发展方向。这不但可以满足将来各种高层建筑的强度要求，也可以大大减轻的建筑物的自重，节省了材料成本。
为了不断满足市场更高的要求，建筑材料正朝着环保节能的方向发展。但是目前轻质化材料普遍强度不够理想，而且保温隔热、耐磨耐腐蚀等性能也不够突出，这些都是亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：在保证材料轻质化的同时，使该材料同时具有高强度，保温隔热，耐磨耐腐蚀等优良性能，且成本低廉，工艺简单，易于批量化生产。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：
本发明提供的玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法，具体是：先采用搅拌工艺使改性玻璃微珠与短接玻璃纤维均匀分散在不饱和聚酯树脂中，再加入苯乙烯、固化剂与促进剂，经搅拌后倒入底层铺有玻璃纤维布的模具中，并盖上玻璃纤维布，待其充分浸润后对模具加压，排出模具内多余的气体，经固化、脱模、冷却后，得到所述复合材料；
所述复合材料中各组成的含量按质量比为：
不饱和聚酯树脂：苯乙烯：改性3M玻璃微珠S60HS：玻璃纤维：固化剂过氧化甲乙酮：促进剂环氧酸钴＝100：20:20-40：20：3:1.5。
所述的不饱和聚酯树脂可以采用191#不饱和聚酯树脂。该树脂外观为浅黄透明液体，粘度为400-600mPa.S(25℃)，凝胶时间为8-14min，固体含量为61-74％，酸值为18.0-26.0mgKOH/g。
所述的改性3M玻璃微珠S60HS由以下方法制成：先将占3M玻璃微珠S60HS质量分数1.5％的硅烷偶联剂KH570配置成体积分数5％的水溶液，再与干燥后的玻璃微珠混合并搅拌60min，使硅烷偶联剂充分包覆微珠，然后将改性的玻璃微珠放入烘箱中烘干，取出置放在密封容器中保存待用。
上述方法中，可以将改性的玻璃微珠放入烘箱中，在98-102℃下烘干3h。
上述方法中，所述的玻璃纤维为聚乙烯醇高强高模纤维(PVA)，长度为4±0.5cm。
上述方法中，采用HT800玻璃纤维布。该玻璃纤维布组织结构为缎纹，经向密度为18根/cm，维向密度为16根/cm，厚度为0.9±0.02mm，重量为840±40g/㎡。
上述方法中，所述的苯乙烯、过氧化甲乙酮和环氧酸钴，其纯度皆为工业纯。
上述方法中，采用以800转/min搅拌10min的工艺，使改性玻璃微珠与短接玻璃纤维均匀分散在不饱和聚酯树脂中。
上述方法中，在加入苯乙烯、固化剂与促进剂后，以800转/min进行搅拌1min。
上述方法中，所述的固化、脱模工艺参数为：60℃下固化，60min后脱模。
本发明与现有技术相比，具有以下主要的优点：
解决了材料轻质化与其力学强度等性能之间的矛盾。夹心层填充的短纤维提高了材料的抗压缩能力。上下两个面层保护了材料的夹心层，提高了其表面的耐磨性与抗弯曲与冲击能力，且具有一定的防火能力。
夹心层中填充的玻璃微珠所具有的中空结构不仅大大降低了材料的密度，也给材料带来了良好的保温隔热能力。而通过对玻璃微珠改性，使其在树脂中分布更加均匀并且与树脂结合更加紧密，使夹心层硬度有了一定的提高，隔热性能也更加稳定。
通过该发明，最终得到了综合性能良好的建筑材料。经试验测定，该复合夹心材料的密度在0.852g-0.963g/cm3，导热系数在0.091-0.101W/(m·K)，压缩强度在20.2-25.6MPa，弯曲强度在374.188-483.169MPa。
总之，本发明是一种工艺简单，成本低廉的轻质高强夹心复合建筑板材的制备方法。面层有利于提高材料的抗弯曲冲击能力，且使材料具有一定的耐磨性保护了内部的芯层；芯层保证了材料的压缩性能及保温隔热性能。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
本发明是一种玻纤增强保温夹心复合板材的制备方法。该复合板材由上面层、下面层以及上、下面层之间的保温芯层组成。其制备过程是将不饱和聚酯树脂，表面改性的玻璃微珠与玻璃纤维搅拌混合；再加入苯乙烯，固化剂与促进剂快速搅拌均匀后倒入底层铺有玻璃纤维布的模具中；最后在表面再盖上玻璃纤维布，加压排出多余气体后加热固化，即获得玻纤增强保温夹心复合板材。本方法使用改性玻璃微珠，改善了材料的保温性能并降低了材料的密度；通过上下两个面层的保护与玻璃纤维的填充，提高了材料的力学性能。且该方法成本低，工艺简单，易批量生产。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明，但不限定以下所述的内容。
实施例1
一种玻纤增强保温夹心复合板材的制备方法：
按重量份计，将100份191#不饱和聚酯树脂，40份表面改性的玻璃微珠与20份玻璃纤维混合，以800转/min搅拌10min；然后加入20份质量浓度为99.5％苯乙烯、3份质量浓度为99.5％过氧化甲乙酮与1.5份质量浓度为99.5％环氧酸钴，以800转/min搅拌1min后，倒入底层铺有5层玻璃纤维布的模具中，再盖上5层玻璃纤维布，待其充分浸润后，压平模具，在60℃下固化，60min后脱模、冷却即获得纤维增强保温夹心复合材料A。
夹心复合材料A的密度为0.852g/cm3，导热系数为0.091W/(m·K)，压缩强度为20.2MPa，弯曲强度为374.188MPa。
实施例2
一种玻纤增强保温夹心复合板材的制备方法：
按重量份计，将100份191#不饱和聚酯树脂，20份表面改性的玻璃微珠与20份玻璃纤维混合，以800转/min搅拌10min；然后加入20份质量浓度为99.5％苯乙烯、3份质量浓度为99.5％过氧化甲乙酮与1.5份质量浓度为99.5％环氧酸钴，以800转/min搅拌1min后，倒入底层铺有5层玻璃纤维布的模具中，再盖上5层玻璃纤维布，待其充分浸润后，压平模具，在60℃下固化，60min后脱模、冷却即获得纤维增强保温夹心复合材料A。
夹心复合材料A的密度为0.963g/cm3，导热系数为0.101W/(m·K)，压缩强度为25.6MPa，弯曲强度为483.169MPa。
实施例3
一种玻纤增强保温夹心复合板材的制备方法：
按重量份计，将100份191#不饱和聚酯树脂，30份表面改性的玻璃微珠与20份玻璃纤维混合，以800转/min搅拌10min；然后加入20份质量浓度为99.5％苯乙烯、3份质量浓度为99.5％过氧化甲乙酮与1.5份质量浓度为99.5％环氧酸钴，以800转/min搅拌1min后，倒入底层铺有5层玻璃纤维布的模具中，再盖上5层玻璃纤维布，待其充分浸润后，压平模具，在60℃下固化，60min后脱模、冷却即获得纤维增强保温夹心复合材料A。
夹心复合材料A的密度为0.912g/cm3，导热系数为0.094W/(m·K)，压缩强度为23.7MPa，弯曲强度为452.825MPa。
由以上几个例子可以看出，玻璃微珠的含量直接关系到材料的导热系数即材料的保温隔热性能。根据资料可知，#191不饱和聚酯树脂的导热系数约为0.189W/(m·K)，当添加20％的玻璃微珠时，材料的导热系数降低了约50％为0.101W/(m·K)，当添加40％的玻璃微珠时，材料的导热系数降低到0.091W/(m·K)。说明玻璃微珠添加量在20％时便足够保证材料的保温隔热性能。同时随着玻璃微珠的含量增加，材料的密度也在进一步降低，即材料更加轻质化，但是材料的压缩弯曲强度也有一定的降低。故具体实施方案应根据成本与性能要求来进行选择。

Claims (10)

1.一种玻纤增强保温夹心复合材料的制备方法，其特征是先采用搅拌工艺使改性玻璃微珠与短接玻璃纤维均匀分散在不饱和聚酯树脂中，再加入苯乙烯、固化剂与促进剂，经搅拌后倒入底层铺有玻璃纤维布的模具中，并盖上玻璃纤维布，待其充分浸润后对模具加压，排出模具内多余的气体，经固化、脱模、冷却后，得到所述复合材料；
所述复合材料中各组成的含量按质量比为：
不饱和聚酯树脂：苯乙烯：改性3M玻璃微珠S60HS：玻璃纤维：固化剂过氧化甲乙酮：促进剂环氧酸钴＝100：20:20-40：20：3:1.5。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的不饱和聚酯树脂采用191#不饱和聚酯树脂。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的改性3M玻璃微珠S60HS由以下方法制成：先将占3M玻璃微珠S60HS质量分数1.5％的硅烷偶联剂KH570配置成体积分数5％的水溶液，再与干燥后的玻璃微珠混合并搅拌60min，使硅烷偶联剂充分包覆微珠，然后将改性的玻璃微珠放入烘箱中烘干，取出置放在密封容器中保存待用。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征是将改性的玻璃微珠放入烘箱中，在98-102℃下烘干3h。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的玻璃纤维为聚乙烯醇高强高模纤维，长度为4±0.5cm。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征是采用HT800玻璃纤维布。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的苯乙烯、过氧化甲乙酮和环氧酸钴，其纯度皆为工业纯。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征是以800转/min搅拌10min的工艺，使改性玻璃微珠与短接玻璃纤维均匀分散在不饱和聚酯树脂中。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征是在加入苯乙烯、固化剂与促进剂后，以800转/min进行搅拌1min。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的固化、脱模工艺参数为：60℃下固化，60min后脱模。
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