CN108727785A - 一种低密度增强型复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低密度增强型复合材料及其制备方法，以酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、润湿分散剂、硬脂酸钙、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、氧化镁、48K碳丝、对苯醌的丁酮溶液为原料选择最优的制备方法和工艺参数制备成增强型复合材料；利用酚醛乙烯基树脂优异的力学性能、耐热、耐化学性能弥补了材料无填料带来的缺陷，并添加48K碳纤维，48K碳纤维拥有48000根丝数，在捏合中可以分散的表面积更大，能够与树脂进行更好的结合，提高材料制备的均一性能；在有效降低复合材料密度的同时，反而增强了其机械性能，材料成品具有优异的抗伸强度和抗击韧性，密度降低了20％‑35％，应用范围更广。

Description

一种低密度增强型复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种低密度增强型复合材料及其制备方法。
背景技术
随着科技发展，社会需求日益剧增。目前，聚酯模塑料已越来越受到高度重视与应用。特别是近几年我国材料发展突飞猛进，取得巨大成果；成型设备上也已取得较大成果。世界很多国家都在不断地开发、研究相关产业链，并不断地宣传推广。
BMC这种极具应用价值和生命力的新型材料将在很广泛领域发挥越来越大的作用。因为它具有热固性塑料的基本特性，又具有增强工程塑料的优点。特别是BMC的拉伸强度，冲击强度，耐热性，尺寸稳定性，绝缘性，耐漏电性，耐电弧性，刚性，阻燃性，耐磨性，耐化学、物理性，膨化系数小，收缩率极低，加工性，可自由着色等是其他原材料无可替代的。相对于原有BMC材料，现在有很多厂家在不断尝试降低BMC材料密度，以往有很多尝试例如高玻璃纤维不添加填料，添加玻璃微珠实现比重降低，但这些都是在损失了部分力学性能或化学性能才得以实现。
如何在不影响材料本身的机械化学性能的前提下有效降低BMC材料的密度值得研究。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出了一种有效降低BMC材料整体材料密度且具备优异的机械性能的低密度增强型复合材料及其制备方法。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种低密度增强型复合材料，以重量分数计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂60-100份、聚醋酸乙烯树脂10-20份、润湿分散剂3-8份、硬脂酸钙1-4份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1-2份、氧化镁1-4份、48K碳丝90-110份、对苯醌的丁酮溶液0.1-0.5份。
本发明利用酚醛乙烯基树脂优异的力学性能、耐热、耐化学性能弥补了材料无填料带来的缺陷，并添加48K碳纤维，48K碳纤维拥有48000根丝数，在捏合中可以分散的表面积更大，能够与树脂进行更好的结合，提高材料制备的均一性能。
作为本发明的进一步改进，一种低密度增强型复合材料，以重量分散计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂70份、聚醋酸乙烯树脂30份、润湿分散剂5份、硬脂酸钙3.5份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1.2份、氧化镁1.5份、48K碳丝110份、对苯醌的丁酮溶液0.3份。
所述48K碳丝为12mm长的碳纤维纱，可获得更加的分散均匀程度。
所述润湿分散剂为BYK或EFKA系列分散剂，润湿分散剂主要为一种高分子量共聚物型表面活性助剂，选择合适的润湿分散剂可以降低树脂混合溶液的粘度，以及起到稳定配方体系的功能助剂。
本发明还公开了上述低密度增强型复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；
(2)将酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、硬脂酸钙润湿分散剂加入分散器中以800-1000r/min的分散速度分散混合1-5min；
(3)向步骤(2)的混合物中加入过氧化异丙基碳酸叔丁酯与对苯醌10％的丁酮溶液，以800-1000r/min的转速继续搅拌3-8min得混合溶液；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入捏合器，随后加入48K碳丝捏合15-20min，加入氧化镁粉末以800-1000r/min的转速搅拌3-8min；搅拌完毕后将混合材料转入袋中室温放置20-28h后即得。
作为本发明的进一步改进，步骤(2)中分散混合时间为3min；步骤(3)中继续搅拌时间为5min；步骤(4)中加入48K碳丝捏合时间为17min；加入氧化镁粉末后搅拌时间为5min，室温放置时间为24h。
有益效果：本发明提供的一种低密度增强型复合材料及其制备方法，以酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、润湿分散剂、硬脂酸钙、过氧化异丙基碳酸叔丁酯、氧化镁、48K碳丝、对苯醌的丁酮溶液为原料选择最优的制备方法和工艺参数制备成增强型复合材料；利用酚醛乙烯基树脂优异的力学性能、耐热、耐化学性能弥补了材料无填料带来的缺陷，并添加48K碳纤维，48K碳纤维拥有48000根丝数，在捏合中可以分散的表面积更大，能够与树脂进行更好的结合，提高材料制备的均一性能；避免了传统通过玻璃微珠的降低材料密度做法参数的机械性能受损的问题，在有效降低复合材料密度的同时，反而增强了其机械性能，材料成品具有优异的抗伸强度和抗击韧性，密度降低了20％-35％，应用范围更广。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
一种低密度增强型复合材料，以重量分散计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂70份、聚醋酸乙烯树脂30份、润湿分散剂5份、硬脂酸钙3.5份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1.2份、氧化镁1.5份、48K碳丝110份、对苯醌的丁酮溶液0.3份。
其中，所述48K碳丝为12mm长的碳纤维纱；所述润湿分散剂选择毕克化学BYK系列分散剂。
上述低密度增强型复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；
(2)将酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、硬脂酸钙、润湿分散剂加入分散器中以900r/min的分散速度分散混合3min；
(3)向步骤(2)的混合物中加入过氧化异丙基碳酸叔丁酯与对苯醌10％的丁酮溶液，以900r/min的分散速度继续搅拌5min得混合溶液；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入捏合器，随后加入48K碳丝捏合17min，加入氧化镁粉末以900r/min的分散速度搅拌5min；搅拌完毕后将混合材料转入袋中室温放置24h后即得。
实施例2：
一种低密度增强型复合材料，以重量分散计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂60份、聚醋酸乙烯树脂40份、润湿分散剂3份、硬脂酸钙3份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1份、氧化镁1份、48K碳100份、对苯醌的丁酮溶液0.1份。
其中，所述48K碳丝为12mm长的碳纤维纱。所述润湿分散剂选择EFKA系列分散剂。
上述低密度增强型复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；
(2)将酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、硬脂酸钙、润湿分散剂加入分散器中以800r/min的分散速度分散混合1min；
(3)向步骤(2)的混合物中加入过氧化异丙基碳酸叔丁酯与对苯醌10％的丁酮溶液，以800r/min的转速继续搅拌3min得混合溶液；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入捏合器，随后加入48K碳丝捏合15min，加入氧化镁粉末以800r/min的转速搅拌3min；搅拌完毕后将混合材料转入袋中室温放置20h后即得。
实施例3:
一种低密度增强型复合材料，以重量分散计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂80份、聚醋酸乙烯树脂20份、润湿分散剂4份、硬脂酸钙4份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1.5份、氧化镁1.8份、48K碳丝90份、对苯醌的丁酮溶液0.5份。
其中，所述48K碳丝为12mm长的碳纤维纱。所述润湿分散剂选择毕克化学BYK系列分散剂。
上述低密度增强型复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；
(2)将酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、硬脂酸钙、润湿分散剂加入分散器中以1000r/min的分散速度分散混合5min；
(3)向步骤(2)的混合物中加入过氧化异丙基碳酸叔丁酯与对苯醌10％的丁酮溶液，以1000r/min的转速继续搅拌8min得混合溶液；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入捏合器，随后加入48K碳丝捏合20min，加入氧化镁粉末以1000r/min的转速搅拌8min；搅拌完毕后将混合材料转入袋中室温放置28h后即得。
对比例1：
普通市售25％玻璃纤维，具体为巨石玻纤552A牌号。
测试方法与数据：
1)抗冲击强度、拉伸强度测试：
将实施例1-3和对比例1的材料采用《GB/T 1043.1-2008》进行冲击强度进行测试，拉伸强度采用《GB/T1447-2005》进行测试，拉按行业内标准每个都分别进行五次平行试验，最后取平均值进行对比，并测试材料密度，数据如表1所示：
表1实施例1-3和对比例1的机械性能以及密度测试数据
从表1数据可以看出，较对比例来说，本发明的实施例1-实施例3制备而成的复合材料密度降低了20％-35％，抗冲击强度和拉伸强度都有了显著的提升，具备良好的机械性能，具有更优的材料冲击强度和拉伸强度。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种低密度增强型复合材料，其特征在于以重量计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂60-80份、聚醋酸乙烯树脂20-40份、润湿分散剂3-5份、硬脂酸钙3-4份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1-1.5份、氧化镁1-1.8份、48K碳丝90-110份、对苯醌的丁酮溶液0.1-0.5份。
2.根据权利要求1所述的低密度增强型复合材料，其特征在于以重量计算包括如下制备原料：酚醛乙烯基树脂70份、聚醋酸乙烯树脂30份、润湿分散剂5份、硬脂酸钙3.5份、过氧化异丙基碳酸叔丁酯1.2份、氧化镁1.5份、48K碳丝110份、对苯醌的丁酮溶液0.3份。
3.根据权利要求1或2所述的低密度增强型复合材料，其特征在于：所述48K碳丝为12mm长的碳纤维纱。
4.根据权利要求1或2所述的低密度增强型复合材料，其特征在于：所述润湿分散剂为BYK或EFKA系列分散剂。
5.一种权利要求1所述的低密度增强型复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；
(2)将酚醛乙烯基树脂、聚醋酸乙烯树脂、硬脂酸钙、润湿分散剂加入分散器中以800-1000r/min的分散速度分散混合1-5min；
(3)向步骤(2)的混合物中加入过氧化异丙基碳酸叔丁酯与对苯醌10％的丁酮溶液，以800-1000r/min的转速继续搅拌3-8min得混合溶液；
(4)将步骤(3)得到的混合溶液倒入捏合器，随后加入48K碳丝捏合15-20min，加入氧化镁粉末以800-1000r/min的转速搅拌3-8min；搅拌完毕后将混合材料转入袋中室温放置20-28h后即得。
6.根据权利要求6所述的低密度增强型复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中分散混合时间为3min；步骤(3)中继续搅拌时间为5min；步骤(4)中加入48K碳丝捏合时间为17min；加入氧化镁粉末后搅拌时间为5min，室温放置时间为24h。
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