CN107141709B - 一种复合改性的电机用酚醛模塑料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合改性的电机用酚醛模塑料及其制备方法，其特征在于：它是由各组分按照以下重量配比制成：酚醛树脂300‑600；双环戊二烯型环氧树脂10‑50；无机纤维：400‑600；纳米无机填料：100‑250；脱模剂：10‑50；固化剂：50‑100；低温促进剂：10‑30；高温促进剂：10‑100；本发明复合改性的电机用酚醛模塑料具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。

Description

一种复合改性的电机用酚醛模塑料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工程塑料的生产技术领域，具体涉及一种复合改性的电机用酚醛模塑料及其制备方法。
背景技术
酚醛模塑料是由热塑性酚醛树脂，增强纤维、无机填料、固化剂、促进剂等，经过混合充分混炼加工成的不规则颗粒状复合材料。由于性价比高、强度高、尺寸稳定性好、耐热性好等特点，广泛应用于汽车电机、电动工具电机和家用电器电机等领域。
但普通的电机用酚醛模塑料，在250℃高温和50000转/min以上的高速条件下，经常出现变形开裂、短路、耐磨性差等情况。因此选用特种树脂和促进剂，对酚醛模塑料在膨胀变形、填充和强度等方面进行优化改性。
公开号CN101974199A的专利文献公开了一种低收缩酚醛模塑料，由于使用了棉纤维1.0-10份，产品的弯曲强度大大降低到148MPA以下，不能满足电机用酚醛模塑料高强度要求；配方使用普通热塑性和热固性树脂，在应用过程中酚醛模塑料和铜排不能牢固结合，变形收缩会比较大。
公开号CN105017713A的专利文献公开了一种电机换向器用高玻璃纤维挤出模头造粒型酚醛模塑料，固性酚醛树脂、热塑性酚醛树脂、苯并噁嗪等树脂含有较多比例的苯环，材料脆性大；采用普通无机填料，流动性差，导致产品致密性差，影响产品的耐磨性和绝缘性；并且普通无机填料粒度较大，模塑封装过程中应力大不易释放，导致产品在后期常温放置也会出现偶尔开裂情况。
公开号CN102993634的专利文献公开了一种换向器用酚醛注塑料，DOPO改性环氧树脂中普通环氧树脂占80—92，普通环氧树脂占比较大，由于普通环氧树脂含氧值高且强度低，含氧值较高需添加阻燃剂才能达到阻燃要求；环氧基体树脂强度低最终导致产品整体强度性能大大下降，不能满足换向器用酚醛注塑料高强度的要求。同时，公开配方中未采用无机填料，所提的酚醛注塑料的耐磨性和耐热性指标达不到优化，在高温和超高速条件下，现实中换向器的尺寸稳定性不达标。
发明内容
本发明提供了一种复合改性的电机用酚醛模塑料，具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。
一种复合改性的电机用酚醛模塑料，以重量份计，包括：
酚醛树脂 300-600；
双环戊二烯型环氧树脂 10-50；
无机纤维：400-600；
纳米无机填料：100-250；
脱模剂：10-50；
固化剂：50-100；
低温促进剂：10-30；
高温促进剂：10-100。
所述的酚醛树脂为热塑性线性酚醛树脂；软化点：80-115℃，重均分子量Mw：3000-6000DA。
所述的双环戊二烯型环氧树脂DCPD为固态树脂，150℃条件下动力粘度为0.5-2.0Pa.s，其结构式如下：
所述双环戊二烯型环氧树脂DCPD由环氧树脂与环氧抓丙烷反应制得；具有极高的粘结性、极低线膨胀系数防开裂性及介质损失角正切、高的耐热性；固化后的树脂表现出很好的耐热性、化学稳定性和防开裂性能。
所述的无机纤维为碳纤维、硼纤维或玻璃纤维中的至少一种，长度为1-5mm，平均直径为5-20um。
所述的纳米无机填料为蒙脱土、碳酸钙、方解石粉、滑石粉、陶土粉中的至少一种，所述的纳米无机填料粒径为5-30nm。
所述的脱模剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸丁脂、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种混合。
所述的固化剂为三羟甲基三聚氰胺、三乙胺、六次甲基四胺、多聚甲醛中的至少一种以上的组合。
所述的低温促进剂为DUB改性树脂，其中DUB8-15，线性酚醛树脂85-92，所述线性酚醛树脂的软化点为：80-115℃,分子量Mw为：3000-6000DA；所述的DBU改性树脂具体为二氮杂二环，化学式C9H16N2；所述的DBU改性树脂为无色或淡黄色液体，是一个有位阻的脒类。所述的DBU改性树脂具有低温催化性能，与树脂反应后材料具有良好的尺寸稳定性、耐湿热和高压蒸煮性能。DBU结构式如下：
所述的高温促进剂为氢氧化镁、氢氧化钙、氧化锌和氧化钙中的至少一种。
所述的低温促进剂按如下方法制备：将酚醛树脂加热到120-130℃，保温60-120min；加入DUB改性树脂混合30-50min，冷却粉碎过100目筛。
本发明还提供了所述的复合改性的电机用酚醛模塑料的制备方法，包括：
(1)将所述的酚醛树脂、双环戊二烯型环氧树脂、无机纤维、纳米无机填料、脱模剂、固化剂、低温促进剂、高温促进剂混合均匀；
(2)把所述混合均匀后的粉料加到被加热好的双辊或单螺杆机中，使其充分熔融混炼；冷却、粉碎后得到不规则颗粒状复合改性的电机用酚醛模塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明复合改性的电机用酚醛模塑料具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步阐释本发明。
实施例1
一种复合改性的电机用酚醛模塑料，它是由各组分按照以下重量配比制成：酚醛树脂350；双环戊二烯型环氧树脂30；无机纤维：500；纳米无机填料：180；脱模剂：30；固化剂：80；低温促进剂：10；高温促进剂：60。
所述的酚醛树脂为热塑性线性酚醛树脂；软化点：90℃，重均分子量Mw：3500DA；
所述的双环戊二烯型环氧树脂DCPD为固态树脂，150℃条件下动力粘度为0.8Pa.s，其结构式如下：
所述双环戊二烯型环氧树脂DCPD由环氧树脂与环氧抓丙烷反应制得；具有极高的粘结性、极低线膨胀系数防开裂性及介质损失角正切、高的耐热性；固化后的树脂表现出很好的耐热性、化学稳定性和防开裂性能；
所述的无机纤维为碳纤维，长度为3mm，平均直径为12um；
所述的纳米无机填料为蒙脱土和碳酸钙，所述的纳米无机填料粒径为15nm；
所述的脱模剂为聚乙烯蜡和硬脂酸的混合物；
所述的固化剂为三羟甲基三聚氰胺；
所述的低温促进剂为DUB改性树脂，其中DUB9，线性酚醛树脂86，所述线性酚醛树脂的软化点为：95℃,分子量Mw为：3800DA；所述的DBU改性树脂具体为二氮杂二环，化学式C9H16N2；所述的DBU改性树脂为无色或淡黄色液体，是一个有位阻的脒类。所述的DBU改性树脂具有低温催化性能，与树脂反应后材料具有良好的尺寸稳定性、耐湿热和高压蒸煮性能。DBU结构式如下：
所述的高温促进剂为氢氧化镁；
所述的低温促进剂按如下方法制备：将酚醛树脂加热到125℃，保温100min；加入DUB改性树脂混合30min，冷却粉碎过100目筛。
本发明还提供了所述的复合改性的电机用酚醛模塑料的制备方法，包括：
(1)将所述的酚醛树脂、双环戊二烯型环氧树脂、无机纤维、纳米无机填料、脱模剂、固化剂、低温促进剂、高温促进剂混合均匀；
(2)把所述混合均匀后的粉料加到被加热好的双辊或单螺杆机中，使其充分熔融混炼；冷却、粉碎后得到不规则颗粒状复合改性的电机用酚醛模塑料。
本发明复合改性的电机用酚醛模塑料具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。
实施例2
一种复合改性的电机用酚醛模塑料，它是由各组分按照以下重量配比制成：酚醛树脂400；双环戊二烯型环氧树脂35；无机纤维：550；纳米无机填料：150；脱模剂：25；固化剂：60；低温促进剂：15；高温促进剂：80。
所述的酚醛树脂为热塑性线性酚醛树脂；软化点：105℃，重均分子量Mw：4000DA；
所述的双环戊二烯型环氧树脂为固态树脂，150℃条件下动力粘度为1.2Pa.s，其结构式如下：
所述双环戊二烯型环氧树脂DCPD由环氧树脂与环氧抓丙烷反应制得；具有极高的粘结性、极低线膨胀系数防开裂性及介质损失角正切、高的耐热性；固化后的树脂表现出很好的耐热性、化学稳定性和防开裂性能。
所述的无机纤维为硼纤维，长度为2mm，平均直径为8um；
所述的纳米无机填料为碳酸钙和方解石粉的混合物，所述的纳米无机填料粒径为18nm；
所述的脱模剂为硬脂酸锌和硬脂酸钙的混合物；
所述的固化剂为三乙胺；
所述的低温促进剂为DUB改性树脂，其中DUB11，线性酚醛树脂88，所述线性酚醛树脂的软化点为：98℃,分子量Mw为：4200DA；所述的DBU改性树脂具体为二氮杂二环，化学式C9H16N2；所述的DBU改性树脂为无色或淡黄色液体，是一个有位阻的脒类。所述的DBU改性树脂具有低温催化性能，与树脂反应后材料具有良好的尺寸稳定性、耐湿热和高压蒸煮性能。DBU结构式如下：
所述的高温促进剂为氢氧化钙；
所述的低温促进剂按如下方法制备：将酚醛树脂加热到125℃，保温90min；加入DUB改性树脂混合42min，冷却粉碎过100目筛。
本发明还提供了所述的复合改性的电机用酚醛模塑料的制备方法，包括：
(1)将所述的酚醛树脂、双环戊二烯型环氧树脂、无机纤维、纳米无机填料、脱模剂、固化剂、低温促进剂、高温促进剂混合均匀；
(2)把所述混合均匀后的粉料加到被加热好的双辊或单螺杆机中，使其充分熔融混炼；冷却、粉碎后得到不规则颗粒状复合改性的电机用酚醛模塑料。
本发明复合改性的电机用酚醛模塑料具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。
实施例3
一种复合改性的电机用酚醛模塑料，它是由各组分按照以下重量配比制成：酚醛树脂450；双环戊二烯型环氧树脂20；无机纤维：550；纳米无机填料：220；脱模剂：40；固化剂：90；低温促进剂：18；高温促进剂：80。
所述的酚醛树脂为热塑性线性酚醛树脂；软化点：110℃，重均分子量Mw：4500DA；
所述的双环戊二烯型环氧树脂为固态树脂，150℃条件下动力粘度为1.5Pa.s，其结构式如下：
所述双环戊二烯型环氧树脂DCPD由环氧树脂与环氧抓丙烷反应制得；具有极高的粘结性、极低线膨胀系数防开裂性及介质损失角正切、高的耐热性；固化后的树脂表现出很好的耐热性、化学稳定性和防开裂性能。
所述的无机纤维为玻璃纤维，长度为5mm，平均直径为16um；
所述的纳米无机填料为滑石粉和陶土粉的混合物，所述的纳米无机填料粒径为28nm；
所述的脱模剂为硬脂酸丁脂和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物；
所述的固化剂为六次甲基四胺；
所述的低温促进剂为DUB改性树脂，其中DUB13，线性酚醛树脂90，所述线性酚醛树脂的软化点为：105℃,分子量Mw为：4600DA；所述的DBU改性树脂具体为二氮杂二环，化学式C9H16N2；所述的DBU改性树脂为无色或淡黄色液体，是一个有位阻的脒类。所述的DBU改性树脂具有低温催化性能，与树脂反应后材料具有良好的尺寸稳定性、耐湿热和高压蒸煮性能。DBU结构式如下：
所述的高温促进剂为氧化锌和氧化钙的的混合物；
所述的低温促进剂按如下方法制备：将酚醛树脂加热到130℃，保温120min；加入DUB改性树脂混合50min，冷却粉碎过100目筛。
本发明还提供了所述的复合改性的电机用酚醛模塑料的制备方法，包括：
(1)将所述的酚醛树脂、双环戊二烯型环氧树脂、无机纤维、纳米无机填料、脱模剂、固化剂、低温促进剂、高温促进剂混合均匀；
(2)把所述混合均匀后的粉料加到被加热好的双辊或单螺杆机中，使其充分熔融混炼；冷却、粉碎后得到不规则颗粒状复合改性的电机用酚醛模塑料。
本发明复合改性的电机用酚醛模塑料具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。
实施例4
一种复合改性的电机用酚醛模塑料，它是由各组分按照以下重量配比制成：酚醛树脂450；双环戊二烯型环氧树脂25；无机纤维：600；纳米无机填料：245；脱模剂：45；固化剂：75；低温促进剂：24；高温促进剂：75。
所述的酚醛树脂为热塑性线性酚醛树脂；软化点：113℃，重均分子量Mw：5000DA；
所述的双环戊二烯型环氧树脂为固态树脂，150℃条件下动力粘度为1.7Pa.s，其结构式如下：
所述双环戊二烯型环氧树脂DCPD由环氧树脂与环氧抓丙烷反应制得；具有极高的粘结性、极低线膨胀系数防开裂性及介质损失角正切、高的耐热性；固化后的树脂表现出很好的耐热性、化学稳定性和防开裂性能。
所述的无机纤维为玻璃纤维，长度为4.5mm，平均直径为18um；
所述的纳米无机填料为碳酸钙和陶土粉的混合物，所述的纳米无机填料粒径为27nm；
所述的脱模剂为硬脂酸和乙撑双硬脂酸酰胺的混合物；
所述的固化剂为多聚甲醛；
所述的低温促进剂为DUB改性树脂，其中DUB9，线性酚醛树脂91，所述线性酚醛树脂的软化点为：108℃,分子量Mw为：4800DA；所述的DBU改性树脂具体为二氮杂二环，化学式C9H16N2；所述的DBU改性树脂为无色或淡黄色液体，是一个有位阻的脒类。所述的DBU改性树脂具有低温催化性能，与树脂反应后材料具有良好的尺寸稳定性、耐湿热和高压蒸煮性能。DBU结构式如下：
所述的高温促进剂为氢氧化钙和氧化钙的的混合物；
所述的低温促进剂按如下方法制备：将酚醛树脂加热到130℃，保温120min；加入DUB改性树脂混合50min，冷却粉碎过100目筛。
本发明还提供了所述的复合改性的电机用酚醛模塑料的制备方法，包括：
(1)将所述的酚醛树脂、双环戊二烯型环氧树脂、无机纤维、纳米无机填料、脱模剂、固化剂、低温促进剂、高温促进剂混合均匀；
(2)把所述混合均匀后的粉料加到被加热好的双辊或单螺杆机中，使其充分熔融混炼；冷却、粉碎后得到不规则颗粒状复合改性的电机用酚醛模塑料。
本发明复合改性的电机用酚醛模塑料具有机械强度高、高粘结性、低成型收缩性和高尺寸稳定性的特点，在应用方面表现为成品防开裂性能优异。
对上述实施例1～4所制得的材料进行测试，得到以下性能数据：
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (10)

1.一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：它是由各组分按照以下重量配比制成：酚醛树脂300-600；双环戊二烯型环氧树脂10-50；无机纤维：400-600；纳米无机填料：100-250；脱模剂：10-50；固化剂：50-100；低温促进剂：10-30；高温促进剂：10-100；
所述的复合改性的电机用酚醛模塑料的制备方法，包括：
(1)将所述的酚醛树脂、双环戊二烯型环氧树脂、无机纤维、纳米无机填料、脱模剂、固化剂、低温促进剂、高温促进剂混合均匀；
(2)把所述混合均匀后的粉料加到被加热好的双辊或单螺杆机中，使其充分熔融混炼；冷却、粉碎后得到不规则颗粒状复合改性的电机用酚醛模塑料。
2.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述酚醛树脂为热塑性线性酚醛树脂；所述热塑性线性酚醛树脂的软化点为：80-115℃,分子量Mw为：3000-6000DA。
3.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述双环戊二烯型环氧树脂为固态树脂，150℃条件下动力粘度为0.5-2.0Pa·s。
4.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述无机纤维为碳纤维、硼纤维或玻璃纤维中的至少一种，长度为1-5mm，平均直径为5-20μm。
5.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述纳米无机填料为蒙脱土、碳酸钙、方解石粉、滑石粉、陶土粉中的至少一种，所述纳米无机填料粒径为5-30nm。
6.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述脱模剂为聚乙烯蜡、硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸丁脂、乙撑双硬脂酸酰胺中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述固化剂为三羟甲基三聚氰胺、三乙胺、六次甲基四胺、多聚甲醛中的至少一种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述低温促进剂为DBU改性树脂，其中DBU8-15，线性酚醛树脂85-92，所述线性酚醛树脂的软化点为：80-115℃，分子量Mw为：3000-6000DA；所述DBU为二氮杂二环。
9.根据权利要求1所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述高温促进剂为氢氧化镁、氢氧化钙、氧化锌和氧化钙中的至少一种。
10.根据权利要求8所述的一种复合改性的电机用酚醛模塑料，其特征在于：所述低温促进剂按如下方法制备：将酚醛树脂加热到120-130℃，保温60-120min；加入DBU混合30-50min，冷却粉碎过100目筛。
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