CN108117731A

CN108117731A - 一种团状模塑料及制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法

Info

Publication number: CN108117731A
Application number: CN201711455370.4A
Authority: CN
Inventors: 俞云良
Original assignee: Guangdong Saipu Electrical Appliance Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Guangdong Saipu Electrical Appliance Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2018-06-05
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN108117731B

Abstract

本发明公开了一种团状模塑料，用于制备无翘曲耐热阻燃空调导风板，团状模塑料的原料包括以重量百分比计的不饱和聚酯树脂10～20％、填料30～45％、阻燃剂15～20％、短切玻璃纤维10～25％、引发剂0.3～0.6％、交联剂1～2％、低收缩剂5～8％和内部脱模剂1～2％；不饱和聚酯树脂的粘度为0.6～3Pa·s/125℃，填料由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成，磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙的重量比为10:3。一种本发明还公开了采用团状模塑料制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法，包括以下步骤：准备阻燃剂、混炼、成型。采用本发明的团状模塑料以及方法制得的空调导风板具有耐热性好、阻燃效果优异、无翘曲的特点。

Description

一种团状模塑料及制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法

技术领域

本发明涉及空调技术领域，尤其涉及一种团状模塑料及制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法。

背景技术

传统的家用空调导风板采用双层热塑材料注射成型，外层为玻纤增强ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)，内层为玻纤增强PC(聚碳酸酯)。但受热塑材料本身物性所限，制品成型缩水率高、易变形翘曲，导致制品整体直通率只能算作差强人意。如将内层改为铝型材虽能起到一定改善，但因不得不舍弃一体成型而严重影响生产效率且增加了生产成本。

中国发明专利申请CN 201610675489.1(以下简称“对比文件”)提出了一种利用团状模塑料(即BMC)材料特性，来取代传统热塑材料成型空调导风板的技术方案，以此可得到一种兼顾尺寸稳定性和外观的空调导风板。然而该申请只是在一定程度上改善了相关技术问题，实际仍至少遗留了一些问题有待进一步改善，例如：长期使用过程中的蠕变问题、使用过程中的阻燃问题、制造过程中的翘曲问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种团状模塑料，用于制备无翘曲耐热阻燃空调导风板。

本发明的另一目的在于提出一种制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法，制得的空调导风板具有无翘曲耐热阻燃的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种团状模塑料，用于制备无翘曲耐热阻燃空调导风板，团状模塑料的原料包括以重量百分比计的不饱和聚酯树脂10～20％、填料30～45％、阻燃剂15～20％、短切玻璃纤维10～25％、引发剂0.3～0.6％、交联剂1～2％、低收缩剂5～8％和内部脱模剂1～2％；

不饱和聚酯树脂的粘度为0.6～3Pa·s/125℃，填料由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成，磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙的重量比为10:3。

进一步的，磨碎玻璃纤维为的粒径为2000目，筛余0.1％。

进一步的，阻燃剂由重量比为4:1的水滑石和酸性膨润土组成。

进一步的，团状模塑料的原料还包括以重量百分比计的石蜡0.1～0.3％。

进一步的，不饱和聚酯树脂为使用双酚A作为二元醇合成的双酚A型不饱和聚酯树脂。

进一步的，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。

进一步的，短切玻璃纤维的长度为3～4mm。

进一步的，低收缩剂为均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的组合物，均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的重量比为2:3，均聚苯乙烯晶粒采用化学合成法制备。

采用上述的团状模塑料制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法，包括以下步骤：

(1)准备阻燃剂：将水滑石粉和酸性膨润土粉按配比加入球磨机中，球磨30min，之后在90℃下机械搅拌1小时，得到阻燃剂；

(2)将不饱和聚酯树脂、填料、阻燃剂、引发剂、交联剂、低收缩剂和内部脱模剂按配比投入双腕式捏合机中，控制循环水温20℃，混炼30min；

(3)之后向双腕式捏合机按配比加入短切玻璃纤维，控制循环水温20℃并混炼6min；

(4)之后向双腕式捏合机按配比加入石蜡，控制循环水温40℃混炼6min，混炼完毕后冷却至室温出料，得到团状模塑料；

(5)将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

进一步的，在步骤(1)中，机械搅拌时采用循环水加热，机械搅拌时采用的搅拌桨为金属材质。

本发明的有益效果为：

1、通过采用低粘度不饱和聚酯树脂和由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成的填料，提高空调导风板的耐热性能，有效抑制所制空调导风板在长期使用、尤其是制热时产生的蠕变；

2、通过采用水滑石和酸性膨润土作为阻燃剂，使得空调导风板具有优异的阻燃性能；

3、通过引发剂、交联剂和低收缩剂的设置以及采用3～4mm的短切玻璃纤维，降低空调导风板成型过程中的翘曲，获得无翘曲空调导风板。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

一种团状模塑料，用于制备无翘曲耐热阻燃空调导风板，团状模塑料的原料包括以重量百分比计的不饱和聚酯树脂10～20％、填料30～45％、阻燃剂15～20％、短切玻璃纤维10～25％、引发剂0.3～0.6％、交联剂1～2％、低收缩剂5～8％和内部脱模剂1～2％；不饱和聚酯树脂的粘度为0.6～3Pa·s/125℃。

采用低粘度不饱和聚酯树脂，使得团状模塑料有很好的流动性能，有利于后期的注射成型，而且可减少交联剂的使用，进而降低有害物质的挥发。低粘度不饱和聚酯树脂与其他有机组分有良好的相容性。不饱和聚酯树脂为使用双酚A作为二元醇合成的双酚A型不饱和聚酯树脂。与常用的间苯型不饱和聚酯树脂以及邻苯型不饱和聚酯相比，两者的负荷变形温度均明显低于双酚A型不饱和聚酯树脂。当使用到团状模塑料中时，双酚A型不饱和聚酯树脂的高耐热性更为显著。通过提高团状模塑料的负荷变形温度，可有效抑制所制空调导风板在长期使用、尤其是制热时产生的蠕变。

本发明采用的低粘度双酚A型不饱和聚酯树脂的制备过程如下：

向反应釜中添加

填料由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成，磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙的重量比为10:3。磨碎玻璃纤维为的粒径为2000目，筛余0.1％。

磨碎玻璃纤维有良好的流动性，有利于注射成型，更有利于形成平整光滑的平面，并可以提高空调导风板表面的光泽度。磨碎玻璃纤维的粒径为2000目，筛余0.1％，其粒径在6.5微米以下，提高增稠效果。磨碎玻璃纤维能赋予制品耐热性和低收缩性，并可改善机械性能，有利于提高空调导风板的耐热性能，能够降低空调导风板成型时的翘曲。

纳米碳酸钙即超细碳酸钙，能提高团状模塑料的流动性，有利于空调导风板注射成型，还可以提高空调导风板的光泽性。不仅如此，磨碎玻璃与纤维纳米碳酸钙以10:3的比例添加，还能够在很大程度上提高空调导风板的耐热性、成型低收缩性、提高空调导风板的弯曲强度、提高空调导风板表面平整度和光泽度。

优选的，阻燃剂由重量比为4:1的水滑石和酸性膨润土组成。水滑石为碱性物质，酸性膨润土能有效中和水滑石的碱性。两者均为阴离子型物质，通过一定的配比，能够使酸性膨润土嵌入水滑石的层状结构中，实现无烟阻燃，具有优异的阻燃性能。水滑石细粉和酸性膨润土细粉与有机物有良好的兼容性，有利于阻燃剂在团状模塑料中均匀分散，而且，纳米碳酸钙和磨碎玻璃纤维的加入也有利于阻燃剂在团状模塑料中的分散。

优选的，团状模塑料的原料还包括以重量百分比计的石蜡0.1～0.3％。少量石蜡的添加能提高团状模的润滑性，有利于注射成型。石蜡还能降低团状模塑料固化时有害无机物挥发。少量石蜡添加也有利于空调导风板成型后的打磨。

优选的，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。偶氮二异丁酸二甲酯是一种中度活性的引发剂，使得成型反应易控制，并且具有较低的分解温度，降低团状模塑料的成型温度，成型工艺易控，不影响包括成型品外观在内的成型表现。该引发剂具有良好的油溶性，能在团状模塑料中均匀分布，还可以起到稀释作用，更有利于填料和阻燃剂的均匀分散，降低空调导风板成型中的收缩率，进一步降低空调导风板成型过程中的翘曲。

优选的，短切玻璃纤维的长度为3～4mm。短切玻璃纤维采用未处理处理过的玻璃原丝切制。3～4mm的长度可在保证材料机械强度的同时，有效降低短切玻璃纤维在团状模塑料成型流动时取向的倾向，从而保证所制空调导风板在注射成型过程中不因取向产生的应力翘曲。此外，由于空调导风板在使用时主要的负荷为自重和空调产生的风压而非其他强大外力，故即使将玻璃纤维的用量控制在10～25％，也足以保证其机械强度满足制品的使用要求。此外，25％以下的玻璃纤维含量，还可以确保团状模塑料的加工流动性同时满足注射成型。

优选的，低收缩剂为均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的组合物，均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的重量比为2:3，均聚苯乙烯晶粒采用化学合成法制备。交联剂采用苯乙烯。

均聚苯乙烯晶粒是使用化学合成而非物理粉碎法生产的热塑微粒。加上其本身与苯乙烯单体良好的相容性，可使之在团状模塑料中均匀分散。但在其起到低收缩作用的同时，还会延长树脂体系的固化时间，导致放热峰温度降低，即对热固性树脂的交联网络产生了相当的增塑作用，且由此制得的团状模塑料会发硬、加工性变差。为此本发明还引入了溶于苯乙烯单体中的饱和聚酯树脂作为液相低收缩剂，使所得团状模塑料可以保持足以注射成型的加工流动性。

内部脱模剂采用硬脂酸锌。此类硬脂酸盐在加入不饱和聚酯树脂体系后，会在成型时熔融迁移至制品表面形成隔离层，使原本有极性的聚酯树脂和金属模具的接触面减小，可降低喷涂型外脱模剂的用量。但过多的内脱模剂不宜分散均匀、高度富集，可能会在制品表面形成白斑造成外观不良。硬质酸钙虽然同样可以起到类似作用，但其中的钙离子在电解时会与不饱和聚酯树脂的端羟基发生一定的络合作用，这一反应机理与碱金属(氢)氧化物类增稠剂的作用类似，会在一定程度上提高团状模塑料的粘度，降低其加工流动性。故本发明仅采用硬脂酸锌作为内部脱模剂。

(5)将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

采用双腕式捏合机对原料进行混合，具有很好的混合效率，在很大程度上降低捏合时间。不仅如此，本发明的团状模塑料不使用增稠剂，出料后无需烘干增稠，因而进一步节省了制备时间，提高了生产效率。

将水滑石粉和酸性膨润土粉球磨30min后加热搅拌得阻燃剂，能够使水滑石和酸性膨润土充分结合，提高结合紧密度，达到抑烟阻燃的优异阻燃效果。进一步机械搅拌时采用循环水加热，采用金属材质的搅拌桨进行搅拌，能够更进一步提高水滑石和酸性膨润土的结合程度。

以下通过实施例和对比例进一步阐述本发明。

实施例1～4中团状模塑料的原料配方如表1所示。

表1

实施例1～4中，填料由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成，磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙的重量比为10:3。磨碎玻璃纤维为的粒径为2000目，筛余0.1％。阻燃剂由重量比为4:1的水滑石和酸性膨润土组成。不饱和聚酯树脂为使用双酚A作为二元醇合成的双酚A型不饱和聚酯树脂。引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。低收缩剂为均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的组合物，均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的重量比为2:3，均聚苯乙烯晶粒采用化学合成法制备。

采用实施例1～4的团状模塑料制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法，包括以下步骤：

(1)准备阻燃剂：将水滑石粉和酸性膨润土粉按配比加入球磨机中，球磨30min，之后在采用循环水90℃下采用金属搅拌桨进行机械搅拌1小时，得到阻燃剂；

(5)将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

对比例1

本对比例的团状模塑料的原料配方如表2所示.

表2

填料由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成，磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙的重量比为10:3。磨碎玻璃纤维为的粒径为2000目，筛余0.1％。阻燃剂由重量比为4:1的水滑石和酸性膨润土组成。不饱和聚酯树脂为使用双酚A作为二元醇合成的双酚A型不饱和聚酯树脂。引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。低收缩剂为均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的组合物，均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的重量比为2:3，均聚苯乙烯晶粒采用化学合成法制备。

采用上述团状模塑料制备空调导风板的方法，包括以下步骤：

(3)之后向双腕式捏合机按配比加入短切玻璃纤维，控制循环水温20℃并混炼8min，混炼完毕后冷却至室温出料，得到团状模塑料；

(5)将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

对比例2

本对比例的团状模塑料的原料配方如表3所示。

表3

(1)、将双酚A型不饱和聚酯树脂、过氧化苯甲酸叔丁酯、苯乙烯单体、聚苯乙烯晶粒、硬脂酸锌按配比在分散机中混合均匀得到树脂糊；

(2)、将氢氧化铝、碳酸钙在捏合机中混合均匀后加入所述树脂糊并捏合；

(3)、加入玻璃纤维，并继续捏合得到团状模塑复合材料；

(5)、将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

对比例3

本对比例的团状模塑料的原料配方如表4所示.

表4

(1)、将间苯型不饱和聚酯树脂脂、过氧化苯甲酸叔丁酯、苯乙烯单体、饱和聚酯树脂、硬脂酸锌按配比在分散机中混合均匀得到树脂糊；

(3)、加入玻璃纤维，并继续捏合得到团状模塑复合材料；

(5)、将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

实施例1～4以及对比例1～3获得的空调导风板性能如表5所示。

根据表5可知，采用本发明的团装模塑料制备的空调导风板具有有优异的外观效果，注射成型均匀度高，能够通过注射成型的方式实现连续化、自动化生产；有更高的负荷变形温度，有效避免空调导风板在长期使用过程中的蠕变问题；无成型收缩，在制造过程中无翘曲；有更高的抗折强度。

不饱和聚酯树脂采用双酚A型不饱和聚酯树脂，有更高的耐热性能，能显著提高团装模塑料的负荷变形温度，可有效抑制所制空调导风板在长期使用、尤其是制热时产生的蠕变。

磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙不仅能够使团装模塑料有良好的流动性，还能改善空调导风板的外观效果，提高空调导风板的光泽度和表面平整度。当在团装模塑料中添加颜色料时，纳米碳酸钙对颜色料有良好的吸附能力，有利于颜色料在团装模塑料中均匀分散，还能使空调导风板的颜色更加饱满。磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙还能赋予团装模塑料更好的耐热性和低收缩性，并可改善机械性能，有利于提高空调导风板的耐热性能和弯曲强度。

采用中度活性的引发剂，不仅使成型反应易控，还可以稀释团装模塑料，有利于填料和阻燃剂的均匀分散，有利于空调导风板成型过程中的翘曲。采用较小长度的短切玻璃纤维不仅能确保团状模塑料的加工流动性，还能进一步降低注射成型的翘曲现象。低收缩剂采用均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的组合物，与苯乙烯有良好的相容性，两者联用不仅能够祈祷良好的低收缩作用，还能保证团装模塑料良好的流动性。

实施例1～4以及对比例1～3空调导风板阻燃性能如表6所示。

表6

根据表6可知，采用本发明的团装模塑料制备的空调导风板有优异的阻燃性能。选用一定比例的水滑石和酸性膨润土作为阻燃剂，并对水滑石和酸性膨润土做前处理，两者的紧密结合有利于达到友谊的阻燃效果。

实施例1～4以及对比例1～3空调导风板制备过程和成品打磨对比如表7所示。

表7

注射成型速度是指一次注射成型中团装模塑料充满模腔需要的时间。需要说明的是，实施例1～4以及对比例1～3制备的空调导风板具有相同的尺寸。

固化过程苯乙烯挥发度是将成型模具放置在密闭空间，将团装模塑料注入成型模具中，待的空调导风板成型后，打开成型模具，之后静置1小时，检测该密闭空间内的苯乙烯浓度。

根据表7可知，采用本发明的团装模塑料制备的空调导风板有优异的外观效果，制备过程更加环保，团装模塑料有很好的流动性。

少量石蜡的添加能提高团状模的润滑性，有利于注射成型提高注射速度。石蜡在团装模塑料中均匀分布，能在空调导风板的表面形成屏障，在很大程度上降低苯乙烯的挥发，改善生产环境，降低环境治理的压力。少量石蜡添加也有利于空调导风板成型后的打磨，使打磨面具有更好的光泽度。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种团状模塑料，其特征在于，用于制备无翘曲耐热阻燃空调导风板，所述团状模塑料的原料包括以重量百分比计的不饱和聚酯树脂10～20％、填料30～45％、阻燃剂15～20％、短切玻璃纤维10～25％、引发剂0.3～0.6％、交联剂1～2％、低收缩剂5～8％和内部脱模剂1～2％；

所述不饱和聚酯树脂的粘度为0.6～3Pa·s/125℃，所述填料由磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙组成，所述磨碎玻璃纤维和纳米碳酸钙的重量比为10:3。

2.根据权利要求1所述的团状模塑料，其特征在于，所述磨碎玻璃纤维为的粒径为2000目，筛余0.1％。

3.根据权利要求2所述的团状模塑料，其特征在于，所述阻燃剂由重量比为4:1的水滑石和酸性膨润土组成。

4.根据权利要求3所述的团状模塑料，其特征在于，其原料还包括以重量百分比计的石蜡0.1～0.3％。

5.根据权利要求4所述的团状模塑料，其特征在于，所述不饱和聚酯树脂为使用双酚A作为二元醇合成的双酚A型不饱和聚酯树脂。

6.根据权利要求4所述的团状模塑料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。

7.根据权利要求4所述的团状模塑料，其特征在于，所述短切玻璃纤维的长度为3～4mm。

8.根据权利要求4所述的团状模塑料，其特征在于，所述低收缩剂为均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的组合物，所述均聚苯乙烯晶粒和饱和聚酯的重量比为2:3，所述均聚苯乙烯晶粒采用化学合成法制备。

9.采用权利要求4～8任一项所述的团状模塑料制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(5)将团状模塑料以注射成型方式制得空调导风板。

10.根据权利要求9所述的团状模塑料制备无翘曲耐热阻燃空调导风板的方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，机械搅拌时采用循环水加热，机械搅拌时采用的搅拌桨为金属材质。