CN108017892A - 石墨烯改性片状模塑料配方、制备方法及制备设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯改性片状模塑料配方、制备方法及片状模塑料制备设备，其包括：不饱和树脂、氧化石墨烯、氢氧化铝、苯乙烯、低收缩剂、增稠剂、引发剂、碳酸钙、内脱模剂、玻纤与着色剂；还有制备方法及片状模塑料制备设备。片状模塑料在固化过程中可以与石墨烯发生交联反应，使片状模塑料的分子量增大，同时使塑料分子的交联结构发生巨大变化从而大幅度提升片状模塑料的物理机械强度，提升拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量、弯曲模量、耐冲击性物理强度指标，拓展了片状模塑料的应用空间；通过本发明制备的石墨烯改性片状模塑料能够大范围改性不饱和树脂的性能，使饱和树脂的物理机械性能提升30％以上，显著提升片材制品的耐疲劳性。
Description
技术领域
本发明涉及片状模塑料领域，尤其涉及一种石墨烯改性片状模塑料配方、制备方法及片状模塑料制备设备。
背景技术
石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫。
作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。石墨烯目前在片状模塑料的应用尚属于空白阶段，将石墨烯应用到片状模塑料目前尚未见诸报道。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯改性片状模塑料配方、制备方法及片状模塑料制备设备，以拓展片状模塑料应用空间。
为解决上述技术问题，本发明方案包括：
一种石墨烯改性片状模塑料配方，其按照重量份包括：
所述的石墨烯改性片状模塑料配方，其中，上述低收缩剂为饱和聚酯树脂，增稠剂为氧化镁，引发剂为过氧化二苯甲酰，着色剂为能用于树脂的颜料。
所述的石墨烯改性片状模塑料配方，其中，按照重量份其包括：
一种所述石墨烯改性片状模塑料的制备方法，其包括以下步骤：
A、取不饱和树脂作为混合的基体；取氧化石墨烯加入到苯乙烯中进行超声波混合分散，分散完成得到第一混合物；
B、将上述第一混合物与氢氧化铝、低收缩剂、碳酸钙、内脱模剂、着色剂、引发剂与增稠剂进行充分搅拌，搅拌均匀后得到第二混合物；
C、将第二混合物布置在片状模塑料制备设备的对应处，第二混合物均匀涂抹在对应的基体上，在两个基体粘合前，25.4mm长的玻纤均匀洒落到位于下方的基体上，两个基体在片状模塑料制备设备的牵引下粘合形成一体式结构，得到石墨烯改性片状模塑料。
所述的制备方法，其中，上述步骤B具体的还包括：上述充分搅拌的搅拌方式为机械搅拌，同时搅拌过程中对搅拌釜进行水循环冷却操作，冷却水温度在15℃-25℃之间。
一种制备所述石墨烯改性片状模塑料的片状模塑料制备设备，其包括传送带，其中，传送带的一端设置有收卷机构，传送带在靠近收卷机构的一侧均匀设置有多个挤压辊；传送带的另一端设置有第一聚乙烯薄膜输送辊，第一聚乙烯薄膜输送辊与传送带对应端头之间设置有第一刮胶上胶台，传送带的上方设置有第二聚乙烯薄膜输送辊，第二聚乙烯薄膜输送辊与传送带之间设置有转送机构，第二聚乙烯薄膜输送辊与转送机构之间布置有第二刮胶上胶台，第一刮胶上胶台与第二刮胶上胶台之间的传送带上方布置有用于洒落玻纤的洒落机构，第一聚乙烯薄膜输送辊、第二聚乙烯薄膜输送辊上均缠绕有由上述不饱和树脂制成的聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜作为基体，第一刮胶上胶台、第二刮胶上胶台填充有上述第二混合物，洒落机构形成的玻纤洒落在第一聚乙烯薄膜输送辊上的基体上，第一聚乙烯薄膜输送辊上的基体与第二聚乙烯薄膜输送辊上的基体在转送机构下方粘合。
所述的片状模塑料制备设备，其中，上述洒落机构包括纱线短切机构，纱线短切机构的出料口处设置有除静电器，纱线短切机构内布置有玻纤，纱线短切机构切断的玻纤长度为25.4mm。
所述的片状模塑料制备设备，其中，上述转送机构包括第一辊体与第二辊体，第一辊体位于第二辊体正上方，第一辊体与第二刮胶上胶台相适配，第二辊体与传送带相适配。
所述的片状模塑料制备设备，其中，上述收卷机构为收卷辊。
本发明提供了一种石墨烯改性片状模塑料配方、制备方法及片状模塑料制备设备，片状模塑料在固化过程中可以与石墨烯发生交联反应，使片状模塑料的分子量增大，同时使塑料分子的交联结构发生巨大变化从而大幅度提升片状模塑料的物理机械强度，提升拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量、弯曲模量、耐冲击性物理强度指标，拓展了片状模塑料的应用空间；通过本发明制备的石墨烯改性片状模塑料能够大范围改性不饱和树脂的性能，使饱和树脂的物理机械性能提升30％以上，通过树脂的物理机械性能从而提升不饱和树脂制品的机械性能得到提升，显著提升片材制品的耐疲劳性，解决了片状模塑料杨氏模量较低的问题，大幅度提升片状模塑料的杨氏模量30％以上。
现有的片状模塑料耐温性能较差(即热变形温度)，虽然热变形温度与树脂基体有直接关系，但是使用石墨烯改性后同一树脂的热变形温度可以提升10℃以上；
降低片材的孔隙率，片状模塑料因其填料、低收缩添加剂等含量较高，在成型工程中填料与低收缩添加剂的小分子受热释放造成产品内部微孔；通过石墨烯改性后可减少小分子释放对片状模塑料造成的孔隙率影响；
改善了片状模塑料的导电性能，因片状模塑料使用的树脂基体通常为不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂等热固性树脂，片材成型后具有优良的绝缘性能，同时造成了片状模塑料呈现的产品亦存储静电，不能在粉尘含量较高的环境中使用，使用石墨烯改性片状模塑料以后，可以大幅度提升片状模塑料的导电性能，从而降低静电吸附造成的安全事故风险；
改善片材的透波性能，因为片状模塑料的基体树脂为不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基树脂等热固性树脂，具有优良的透波性能；使用石墨烯改性后可以降低透波性能，从而可以使片状模塑料可以使用在电磁波保护的领域、吸波隐身领域中。
附图说明
图1为本发明中片状模塑料制备设备的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种石墨烯改性片状模塑料配方、制备方法及片状模塑料制备设备，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种石墨烯改性片状模塑料配方，其按照重量份包括：100份-200份的不饱和树脂、0.5份-5份的氧化石墨烯、30份-160份的氢氧化铝、5份-30份的苯乙烯、5份-50份的低收缩剂、1份-10份的增稠剂、1份-3份的引发剂、10份-100份的碳酸钙、1份-5份的内脱模剂、5份-50份的25.4mm长的玻纤与0.5份-5份的着色剂。
其中，上述低收缩剂为饱和聚酯树脂，增稠剂为氧化镁，引发剂为过氧化二苯甲酰，着色剂为能用于树脂的颜料。比如着色剂可以为钛白粉、色素炭黑、超细铜粉、酞菁绿、氧化锌、三氧化二锑等颜料，可以根据具体的需要进行选择。
在本发明另一较佳实施例中，石墨烯改性片状模塑料配方按照重量份包括：100份的不饱和树脂、3份的氧化石墨烯、90份的氢氧化铝、20份的苯乙烯、35份的低收缩剂、6份的增稠剂、2份的引发剂、60份的碳酸钙、4份的内脱模剂、26份的25.4mm长的玻纤与3.5份的着色剂，使石墨烯改性片状模塑料的性能处于最优状态。
本发明还提供了一种上述石墨烯改性片状模塑料的制备方法，其包括以下步骤：
步骤一，取100份的不饱和树脂作为混合的基体；取3份的氧化石墨烯加入到20份的苯乙烯中进行超声波混合分散，分散完成得到第一混合物；
步骤二，将上述第一混合物与90份的氢氧化铝、35份的低收缩剂、60份的碳酸钙、4份的内脱模剂、3.5份的着色剂、2份的引发剂与6份的增稠剂进行充分搅拌，搅拌均匀后得到第二混合物；
步骤三，将第二混合物布置在片状模塑料制备设备的对应处，第二混合物均匀涂抹在对应的基体上，在两个基体粘合前，26份的25.4mm长的玻纤均匀洒落到位于下方的基体上，两个基体在片状模塑料制备设备的牵引下粘合形成一体式结构，得到石墨烯改性片状模塑料。
更进一步的，上述步骤二具体的还包括：上述充分搅拌的搅拌方式为机械搅拌，同时搅拌过程中对搅拌釜进行水循环冷却操作，冷却水温度在15℃-25℃之间。
本发明还提供了一种制备上述石墨烯改性片状模塑料的片状模塑料制备设备，如图1所示的，其包括传送带1，其中，传送带1的一端设置有收卷机构2，收卷机构2可以采用为收卷辊的技术方式，传送带1在靠近收卷机构2的一侧均匀设置有多个挤压辊3；传送带1的另一端设置有第一聚乙烯薄膜输送辊4，第一聚乙烯薄膜输送辊4与传送带1对应端头之间设置有第一刮胶上胶台5，传送带1的上方设置有第二聚乙烯薄膜输送辊6，第二聚乙烯薄膜输送辊6与传送带1之间设置有转送机构，第二聚乙烯薄膜输送辊6与转送机构之间布置有第二刮胶上胶台7，第一刮胶上胶台5与第二刮胶上胶台7之间的传送带1上方布置有用于洒落玻纤的洒落机构，第一聚乙烯薄膜输送辊4、第二聚乙烯薄膜输送辊6上均缠绕有由上述不饱和树脂制成的聚乙烯薄膜8，聚乙烯薄膜8作为基体，第一刮胶上胶台5、第二刮胶上胶台7填充有上述第二混合物，洒落机构形成的玻纤洒落在第一聚乙烯薄膜输送辊4上的基体上，第一聚乙烯薄膜输送辊4上的基体与第二聚乙烯薄膜输送辊6上的基体在转送机构下方粘合。
其更为具体的是：
多个挤压辊3首先开始转动，带动第一聚乙烯薄膜输送辊4、第二聚乙烯薄膜输送辊6上的聚乙烯薄膜8移动；聚乙烯薄膜8运动由于毛细吸附效应带动，第一刮胶上胶台5与第二刮胶上胶台7的第二混合物移动，第二混合物就是本发明形成的树脂糊；树脂糊移动到洒落机构下方，洒落机构形成短切后25.4mm长的玻纤自然掉落到移动的附有树脂糊的聚乙烯薄膜8中，25.4mm长的玻纤可以通过切割SMC纱线形成；同时随着传送带1的持续转动，使第一聚乙烯薄膜输送辊4、第二聚乙烯薄膜输送辊6上的聚乙烯薄膜8在多个挤压辊3的作用下，挤压复合后形成石墨烯改性片状模塑料，最后由收卷机构2将其收卷起来。
在本发明的另一较佳实施例中，上述洒落机构包括纱线短切机构9，纱线短切机构9的出料口处设置有除静电器10，纱线短切机构9内布置有玻纤，纱线短切机构9切断的玻纤长度为25.4mm。
更进一步的，上述转送机构包括第一辊体11与第二辊体12，第一辊体11位于第二辊体12正上方，第一辊体11与第二刮胶上胶台7相适配，第二辊体12与传送带1相适配，当第二聚乙烯薄膜输送辊6上的聚乙烯薄膜8向前移动时，经过第二刮胶上胶台7上胶后，进入第一辊体11进行变向，第一辊体11的辊面与第二刮胶上胶台7的出口位于同一平面，上胶且变向后的聚乙烯薄膜8在第二辊体12处再一次进行变向，形成与第一聚乙烯薄膜输送辊4的聚乙烯薄膜8平行状态，并且第二辊体12的最下端与传动带1之间存在间隙，该间隙为两个聚乙烯薄膜8厚度相同，从而可以对两个聚乙烯薄膜8的粘合进行预先压紧，为后续工序提供基础。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。
Claims (9)
1.一种石墨烯改性片状模塑料配方，特征在于，其按照重量份包括：
2.根据权利要求1所述的石墨烯改性片状模塑料配方，其特征在于，上述低收缩剂为饱和聚酯树脂，增稠剂为氧化镁，引发剂为过氧化二苯甲酰，着色剂为能用于树脂的颜料。
3.根据权利要求1所述的石墨烯改性片状模塑料配方，其特征在于，按照重量份其包括：
4.一种如权利要求1所述石墨烯改性片状模塑料的制备方法，其包括以下步骤：
A、取不饱和树脂作为混合的基体；取氧化石墨烯加入到苯乙烯中进行超声波混合分散，分散完成得到第一混合物；
B、将上述第一混合物与氢氧化铝、低收缩剂、碳酸钙、内脱模剂、着色剂、引发剂与增稠剂进行充分搅拌，搅拌均匀后得到第二混合物；
C、将第二混合物布置在片状模塑料制备设备的对应处，第二混合物均匀涂抹在对应的基体上，在两个基体粘合前，25.4mm长的玻纤均匀洒落到位于下方的基体上，两个基体在片状模塑料制备设备的牵引下粘合形成一体式结构，得到石墨烯改性片状模塑料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，上述步骤B具体的还包括：上述充分搅拌的搅拌方式为机械搅拌，同时搅拌过程中对搅拌釜进行水循环冷却操作，冷却水温度在15℃-25℃之间。
6.一种制备如权利要求4所述石墨烯改性片状模塑料的片状模塑料制备设备，其包括传送带，其特征在于，传送带的一端设置有收卷机构，传送带在靠近收卷机构的一侧均匀设置有多个挤压辊；传送带的另一端设置有第一聚乙烯薄膜输送辊，第一聚乙烯薄膜输送辊与传送带对应端头之间设置有第一刮胶上胶台，传送带的上方设置有第二聚乙烯薄膜输送辊，第二聚乙烯薄膜输送辊与传送带之间设置有转送机构，第二聚乙烯薄膜输送辊与转送机构之间布置有第二刮胶上胶台，第一刮胶上胶台与第二刮胶上胶台之间的传送带上方布置有用于洒落玻纤的洒落机构，第一聚乙烯薄膜输送辊、第二聚乙烯薄膜输送辊上均缠绕有由上述不饱和树脂制成的聚乙烯薄膜，聚乙烯薄膜作为基体，第一刮胶上胶台、第二刮胶上胶台填充有上述第二混合物，洒落机构形成的玻纤洒落在第一聚乙烯薄膜输送辊上的基体上，第一聚乙烯薄膜输送辊上的基体与第二聚乙烯薄膜输送辊上的基体在转送机构下方粘合。
7.根据权利要求6所述的片状模塑料制备设备，其特征在于，上述洒落机构包括纱线短切机构，纱线短切机构的出料口处设置有除静电器，纱线短切机构内布置有玻纤，纱线短切机构切断的玻纤长度为25.4mm。
8.根据权利要求6所述的片状模塑料制备设备，其特征在于，上述转送机构包括第一辊体与第二辊体，第一辊体位于第二辊体正上方，第一辊体与第二刮胶上胶台相适配，第二辊体与传送带相适配。
9.根据权利要求6所述的片状模塑料制备设备，其特征在于，上述收卷机构为收卷辊。
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