CN107353598A - 玻纤环氧模塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及塑料材料领域，且特别涉及玻纤环氧模塑料及其制备方法；其原料按重量份计包括：5‑30重量份的环氧树脂，10‑20重量份的固化剂，150‑200重量份的硅微粉，60‑90重量份的增强材料，1‑10重量份的阻燃剂，0.1‑4重量份的固化促进剂，0.1‑7重量份的脱模剂，0.001‑10重量份的助剂；将原料混合、熔融、冷却后即可制得玻纤环氧模塑料；该玻纤环氧模塑料中不含溴、锑等阻燃剂，其在燃烧的过程中不会产生有毒气体；具有良好的成型收缩、抗冲击强度、抗弯模量和导热系数等。

Description

玻纤环氧模塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及塑料材料领域，且特别涉及玻纤环氧模塑料及其制备方法。

背景技术

目前，在汽车电器及电磁阀和成型封装所使用的材料中，高强度的环氧模塑封料具有广泛的用途。且早在2003年欧盟发布的WEEE和RoHS两个法令中规定在废弃的电气或电子器材中，将限期禁止使用六种有害材料，日本推行更为严格的SONY标准，同时我国信息产业部也颁布实施了《电子信息产品污染控制管理办法》，电子产品的绿色环保要求已经成为一种不可逆转的趋势，随着人们环保意识的提高，电子垃圾也开始引起了重视，作为电子封装材料的环氧模塑料环保化成为不可逆转的趋势。不产生有害废气的环氧模塑料的市场需求量正在不断的上升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻纤环氧模塑料，该玻纤环氧模塑料中不含溴、锑等阻燃剂，其在燃烧的过程中不会产生有毒气体；同时该玻纤环氧模塑料具有良好的耐湿性、电性能，还具有良好的成型收缩、抗冲击强度、抗弯模量和导热系数等，该玻纤环氧模塑料能被应用于多种领域。

本发明的另一目的在于提供一种玻纤环氧模塑料的制备方法，该制备方法能够快速、高效地制备出不会产生有害气体的玻纤环氧模塑料；由该制备方法制备出的玻纤环氧模塑料具有良好的耐湿性、电性能和机械强度。

本发明是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种玻纤环氧模塑料，其原料按重量份计包括：5-30重量份的环氧树脂，10-20重量份的固化剂，150-200重量份的硅微粉，60-90重量份的增强材料，1-10重量份的阻燃剂，0.1-4重量份的固化促进剂，0.1-7重量份的脱模剂，0.001-10重量份的助剂。

本发明提出一种制备上述玻纤环氧模塑料的制备方法，其包括将环氧树脂的粉末、固化剂的粉末、硅微粉、阻燃剂的粉末、固化促进剂的粉末、脱模剂的粉末、硅烷偶联剂以及助剂的粉末混合，得到第一混合物；在第一混合物中添加增强材料的粉末和硅烷偶联剂混合，得到第二混合物；将第二混合物熔融混炼。

本发明实施例的玻纤环氧模塑料及其制备方法的有益效果是：该制备方法能够快速、高效地制备出不会产生有害气体的玻纤环氧模塑料；该制备方法制备出的玻纤环氧模塑料具有良好的耐湿性和电性能，还具有良好的成型收缩、抗冲击强度、抗弯模量和导热系数等，该玻纤环氧模塑料能被应用于多种领域。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的玻纤环氧模塑料及其制备方法进行具体说明。

本发明的玻纤环氧模塑料的原料按重量份计可以包括：5-30重量份的环氧树脂，10-20重量份的固化剂，150-200重量份的硅微粉，60-90重量份的增强材料，1-10重量份的阻燃剂，0.1-4重量份的固化促进剂，0.1-7重量份的脱模剂，0.001-10重量份的助剂。

环氧树脂可以是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，由于其分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物；固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定。

详细地，本发明中的环氧树脂可以选自双酚A型环氧树脂和邻甲酚型环氧树脂中的至少一种。不同种类的环氧树脂具有一定的性质差异，例如：双酚A型环氧树脂对金属的黏着力很强、有很强的耐化学腐蚀性、力学强度很高、电绝缘性好、耐腐蚀等，此外，双酚A型环氧树脂还具有良好的物理机械性能，耐化学药品性、电气绝缘性能等；邻甲酚型环氧树脂性能好、纯度高，残留的氯、钠离子与可水解氯含量低，其能够保护电子元件免受环境等腐蚀，保持产品性能与使用寿命。需要说明的是，在制备该玻纤环氧模塑料时，可以根据该玻纤环氧模塑料的具体使用情况，选择适宜的环氧树脂作为原料。

助剂可以用于改善生产过程、提高产品质量和产量，或者为了赋予产品某种特有的应用性能所添加的辅助化学品。上述助剂可以是选自硅橡胶、羟基橡胶和丁腈橡胶中的至少一种。硅橡胶是指主链由硅和氧原子交替构成，硅原子上通常连有两个有机基团的橡胶；硅橡胶耐低温性能良好，一般在-55℃下仍能工作，硅橡胶的耐热性能也很突出，在180℃下可长期工作，稍高于200℃也能承受数周或更长时间仍有弹性，瞬时可耐300℃以上的高温，硅橡胶的透气性好，氧气透过率在合成聚合物中是最高的；在制备的玻纤环氧模塑料中添加硅橡胶，可以有效地提高玻纤环氧模塑料的耐低温、耐高温等性能。羟基橡胶(例如：端羟基液体聚丁二烯橡胶)具有透明度好、粘度低、耐老化、耐低温等特性，在玻纤环氧模塑料中添加羟基橡胶可以对玻纤环氧模塑料的耐老化等性能改善。丁腈橡胶，耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强，在玻纤环氧模塑料中添加丁腈橡胶可以有效地提高该玻纤环氧模塑料的耐磨、粘接性等。需要说明的是，在生产该玻纤环氧模塑料时，可以根据该玻纤环氧模塑料的具体使用情况选择助剂的使用。

脱模剂具有耐化学性，在与不同树脂的化学成分接触时不被溶解，脱模剂还具有耐热及盈利性能，不易分解或磨损，粘合到模具上而不转移到被加工的制件上，不妨碍喷漆或其他二次加工操作。上述的脱模剂可以是巴西棕榈蜡和硬脂酸中的至少一种，在制备该玻纤环氧模塑料时，可以根据实际需求进行选择和组合。

硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料，具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，在该玻纤环氧模塑料中添加硅微粉可以增强该玻纤环氧模塑料的低导电性、低膨胀等性能。上述硅微粉可以选自熔融型二氧化硅粉和结晶二氧化硅粉中的至少一种，在制备该玻纤环氧模塑料时，可以根据成品所需的熔点、硬度等选择所需的硅微粉以及组合方式。

增强材料可以是玻璃纤维，详细地，可以是离线玻璃纤维或短切玻璃纤维，或者是两者的混合。增强材料是一种补强剂，可以改善制品的模量、抗张强度、屈服强度和伸长率等，玻璃纤维的机械强度高，能够有效地提升制备的玻纤环氧模塑料的强度，且玻璃纤维能够与其他原料组分充分的配合，和其他原料组分共同协作，相互促进提高性能，进而将各种原料组分的作用和性能充分发挥，即可以进一步增强制得的玻纤环氧模塑料的强度、耐热、耐磨等性能。需要说明的是，可以根据实际的需求，成本等对玻璃纤维的种类进行具体地选择。需要进一步说明的是，玻璃纤维的尺寸可以是2-8mm。

固化剂是一类增进或控制固化反应的物质或混合物；树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化(交联)剂来完成的。本发明的固化剂可以是线性酚醛树脂；本发明中的线性酚醛树脂与环氧树脂、硅微粉等原料配合，在热和固化促进剂的作用下发生化学反应，产生交联固化作用，成为热固性的塑料。

阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂，例如：卤系阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝，硅系等。

固化促进剂能够加速塑料的固化或者降低固化的温度，本发明中的固化促进剂可以是三苯基磷，三苯基磷具有较强的还原性和亲核性等，其能够快速地促进制备该玻纤环氧模塑料的各个组分原料快速的相互融合、固化，有效地缩短该玻纤环氧模塑料的生产时间，降低时间等生产成本。需要说明的是，在该玻纤环氧模塑料的生产中固化促进剂还可以是咪唑等，可以在生产时根据实际需要进行选择。

该玻纤环氧模塑料的制备方法包括准备上述的原料，在将原料混合、熔融、冷却等。

准备原料粉末，且粉末的粒径均小于等于3mm。

将环氧树脂粉末、固化剂粉末、微硅粉、阻燃剂粉末、固化促进剂粉末、脱模剂粉末、助剂粉末以及硅烷偶联剂混合，制得第一混合物；其中，硅烷偶联剂的重量份可以是0.5-4.5份，硅烷偶联剂可以改善粘合性能、增强材料的强度、抗水、抗气等性能。需要说明的是，在制备第一混合物时的混合时间可以是20min，也可以根据具体的混合物量进行相应的选择，直到充分混合均匀即可。

在第一混合物中添加增强材料粉末以及再添加0.5-4.5重量份的硅烷偶联剂混合，得到第二混合物。

需要说明的是，将硅烷偶联剂分次加入原料组分混合物中，可以使各个原料组分混合的更加均匀，即可以是硅烷偶联剂在原料组分混合物中分散的更加均匀，以确保在后期制备工艺中将硅烷偶联剂的作用充分发挥，同时也能提升玻纤环氧模塑料制备的效率。

第二混合物时的混合时间可以是2min，也可以视第二混合物的总量而定，直到第二混合物充分混合均匀即可。

将第二混合物熔融混炼、粉碎，即可完成制备。

详细地，第二混合物的熔融可以是将第二混合物加入双螺杆型混合设备，连续熔融混合，熔融混炼的温度可以是10-100℃，在此温度下可以将第二混合物充分熔融，并且混合均匀，还可以提升制得的玻纤环氧模塑料的强度、耐湿性等。玻纤环氧模塑料粉碎后的粒径可以小于等于5mm。

需要说明的是，粉碎后的玻纤环氧模塑料可以根据需要进行包装，存放。

以下结合实施例对本发明的玻纤环氧模塑料及其制备方法作进一步的详细描述。

实施例1

备料，包括30重量份的环氧树脂、12重量份的线性酚醛树脂、200重量份的硅微粉、70重量份的玻璃纤维、5重量份的阻燃剂、2重量份的固化促进剂、3重量份的脱模剂、7重量份的助剂。

将环氧树脂、线性酚醛树脂、硅微粉、阻燃剂、固化促进剂、脱模剂、助剂以及4.5重量份的硅烷偶联剂混合20min后，再添加玻璃纤维和0.5重量份的硅烷偶联剂进行混合2min。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在50℃条件下，熔融混炼；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

实施例2

备料，包括30重量份的环氧树脂、12重量份的线性酚醛树脂、185重量份的硅微粉、75重量份的玻璃纤维、3重量份的氢氧化物(阻燃剂)、2重量份的固化促进剂、3重量份的脱模剂、7重量份的助剂。

将环氧树脂、线性酚醛树脂、硅微粉、阻燃剂、固化促进剂、脱模剂、助剂以及0.5重量份的硅烷偶联剂混合20min后，再添加玻璃纤维和4.5重量份的硅烷偶联剂进行混合2min。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在70℃条件下，熔融混炼；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

实施例3

备料，包括30重量份的环氧树脂、12重量份的线性酚醛树脂、170重量份的硅微粉、80重量份的玻璃纤维、6重量份的氢氧化物(阻燃剂)、2重量份的固化促进剂、3重量份的脱模剂、7重量份的助剂。

将环氧树脂、线性酚醛树脂、硅微粉、阻燃剂、固化促进剂、脱模剂、助剂以及2.5重量份的硅烷偶联剂混合20min后，再添加玻璃纤维和1.5重量份的硅烷偶联剂进行混合2min。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在60℃条件下，熔融混炼；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

实施例4

备料，包括30重量份的环氧树脂、12重量份的线性酚醛树脂、150重量份的硅微粉、90重量份的玻璃纤维、6重量份的氢氧化物(阻燃剂)、2重量份的固化促进剂、3重量份的脱模剂、7重量份的助剂。

将环氧树脂、线性酚醛树脂、硅微粉、阻燃剂、固化促进剂、脱模剂、助剂以及3重量份的硅烷偶联剂混合20min后，再添加玻璃纤维和2.5重量份的硅烷偶联剂进行混合2min。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在55℃条件下，熔融混炼；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

实施例5

准备粒径为1mm的原料，包括5重量份的双酚A型环氧树脂和邻甲酚型环氧树脂的混合物、10重量份的线性酚醛树脂、150重量份的结晶二氧化硅粉、60重量份的短切玻璃纤维、10重量份的阻燃剂、4重量份的固化促进剂、0.1重量份的硬脂酸、10重量份的羟基橡胶和丁腈橡胶的混合物。

将双酚A型环氧树脂和邻甲酚型环氧树脂的混合物、线性酚醛树脂、结晶二氧化硅粉、阻燃剂、固化促进剂、硬脂酸、羟基橡胶和丁腈橡胶的混合物以及1.5重量份的硅烷偶联剂混合后，再添加短切玻璃纤维和2.5重量份的硅烷偶联剂进行混合。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在65℃条件下，熔融混炼；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

实施例6

准备粒径为2mm的原料，包括20重量份的双酚A型环氧树脂、20重量份的线性酚醛树脂、150重量份的熔融型二氧化硅粉和结晶二氧化硅粉的混合物、90重量份的离线玻璃纤维、7重量份的阻燃剂、0.5重量份的固化促进剂、7重量份的巴西棕榈蜡、1重量份的硅橡胶。

将双酚A型环氧树脂、线性酚醛树脂、熔融型二氧化硅粉和结晶二氧化硅粉的混合物、阻燃剂、固化促进剂、巴西棕榈蜡硅橡胶以及1重量份的硅烷偶联剂混合30min后，再添加离线玻璃纤维和3重量份的硅烷偶联剂进行混合2min。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在20℃条件下，熔融；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

实施例7

准备粒径为3mm的原料，包括22重量份的邻甲酚型环氧树脂的混合物、15重量份的线性酚醛树脂、150重量份的熔融型二氧化硅粉、75重量份的短切玻璃纤维、1重量份的阻燃剂、0.1重量份的固化促进剂、3.5重量份的巴西棕榈蜡和硬脂酸的混合物、0.01重量份的丁腈橡胶的混合物。

将邻甲酚型环氧树脂的混合物、线性酚醛树脂、熔融型二氧化硅粉、阻燃剂、固化促进剂、巴西棕榈蜡和硬脂酸丁腈橡胶的混合物以及1.5重量份的硅烷偶联剂混合20min后，再添加短切玻璃纤维和2.5重量份的硅烷偶联剂进行混合5min。将全部混合物放入双螺杆型混合设备在100℃条件下，熔融；在粉碎，即可制得玻纤环氧模塑料。

对实施例1-7制得的玻纤环氧模塑料以及作为对比例的市售环氧塑料进行测试，测试的具体条件如下：预热温度175-195℃，模具温度175±5℃，注塑压力70-80kg/cm²，合模时间120s，后固化条件：150℃×4h；所用的测试方法如下：1、弯曲强度和弯曲模量-利用万能实验机测试；2、导热系数-导热系数分析仪；3、冲击强度-冲击试验机；4、成型收缩率-塑件自模具中取出冷却至室温后，室温尺寸的缩小值对其原未冷却尺寸的百分率。结果见表1。

表1各组实施例中制备的玻纤环氧模塑料以及对比例的成型收缩率(％)、冲击强度(KJ/m²)、弯曲强度(MPa)、抗弯模量(GPa)、导热系数W/m·K

由表1的结果可知，本发明的玻纤环氧模塑料的机械强度较好，具有较强的抗弯曲、抗冲击等性能，且具有较好的导热性能。

综上所述，本发明实施例的玻纤环氧模塑料及其制备方法的有益效果是：该制备方法能够快速、高效地制备出不会产生有害气体的玻纤环氧模塑料；该制备方法制备出的玻纤环氧模塑料具有良好的耐湿性和电性能，还具有良好的成型收缩、抗冲击强度、抗弯模量和导热系数等，该玻纤环氧模塑料能被应用于多种领域。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种玻纤环氧模塑料，其特征在于，其原料按重量份计包括：5-30重量份的环氧树脂，10-20重量份的固化剂，150-200重量份的硅微粉，60-90重量份的增强材料，1-10重量份的阻燃剂，0.1-4重量份的固化促进剂，0.1-7重量份的脱模剂，0.001-10重量份的助剂。

2.根据权利要求1所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂和邻甲酚型环氧树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述助剂选自硅橡胶、羟基橡胶和丁腈橡胶中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述脱模剂选自巴西棕榈蜡和硬脂酸中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述硅微粉选自熔融型二氧化硅粉和结晶二氧化硅粉中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述增强材料为玻璃纤维。

7.根据权利要求6所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述玻璃纤维包括离线玻璃纤维或短切玻璃纤维。

8.根据权利要求1所述的玻纤环氧模塑料，其特征在于，所述固化剂包括线性酚醛树脂。

9.制备权利要求1-8任一项所述的玻纤环氧模塑料的制备方法，其特征在于，包括将所述环氧树脂的粉末、所述固化剂的粉末、所述硅微粉、所述阻燃剂的粉末、所述固化促进剂的粉末、所述脱模剂的粉末、硅烷偶联剂以及所述助剂的粉末混合，得到第一混合物；

在所述第一混合物中添加所述增强材料的粉末和硅烷偶联剂混合，得到第二混合物；将所述第二混合物熔融混炼。

10.根据权利要求9所述的玻纤环氧模塑料的制备方法，其特征在于，所述熔融混炼的温度为20-100℃。