CN109021500A - 一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢 - Google Patents

一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料包括：环氧树脂、丙烯酸酯液体橡胶、聚氨酯、稀释剂、桐酸甲酯酸酐、甲基四氢苯酐、改性玻璃纤维、碳酸钙、锂基蒙脱土、二硼化铬、载银磷酸钙、纳米纤维素晶须、硫酸钙晶须、纳米氧化锌、氧化铈、阻燃剂、硅烷偶联剂、硬脂酸锌、二苯基二氯硅烷、双酚芴、四乙基氢氧化铵。本发明提出的四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其机械强度高，耐热性和阻燃性能好，用作四轮电动车的外壳材料使用寿命长。

Description

一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢
技术领域
本发明涉及玻璃钢技术领域，尤其涉及一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢。
背景技术
环氧树脂的氧指数一般在18-20左右，即在空气中是可燃的，在受到外部热源的持续作用下时会发生燃烧，同时环氧树脂存在固化后韧性不足、耐冲击性较差，容易开裂和耐热性不是很好的缺陷，以环氧树脂为基体得到的玻璃钢机械性能、耐热性和阻燃性不是很好，限制了其应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其机械强度高，耐热性和阻燃性能好，用作四轮电动车的外壳材料使用寿命长。
本发明提出的一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶3-9份、聚氨酯2-8份、稀释剂3-11份、桐酸甲酯酸酐3-8份、甲基四氢苯酐1-3份、改性玻璃纤维8-15份、碳酸钙2-9份、锂基蒙脱土2-7份、二硼化铬1-3份、载银磷酸钙2-11份、纳米纤维素晶须2-9份、硫酸钙晶须3-10份、纳米氧化锌1-3份、氧化铈2-9份、阻燃剂8-13份、硅烷偶联剂1-2份、硬脂酸锌0.1-0.8份、二苯基二氯硅烷2-5份、双酚芴1-3份、四乙基氢氧化铵0.1-0.25份。
优选地，所述稀释剂为甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的混合物，且甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的重量比为2-10：1-3。
优选地，所述改性玻璃纤维按照以下工艺进行制备：将玻璃纤维加入丙酮中，超声清洗后干燥，然后加入低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，得到物料A；将物料A、三氯氧磷加入1,4-二氧六环中，在50-60℃下搅拌反应70-150min，过滤、洗涤、干燥得到物料B；将间苯二甲胺加入二氯甲烷和二甲基乙酰胺的混合溶液中，在氮气的保护下加入物料B，搅拌反应1-2.8h，反应结束后过滤、洗涤、干燥得到所述改性玻璃纤维。
优选地，在低温等离子体处理过程中，低温等离子体处理装置的电源频率为8-10kHz，外加电压峰值为15-19kV，放电功率为55-65W，工作温度为25℃的空气；低温等离子体处理的时间为400-500s。
优选地，物料A、三氯氧磷的重量比为20-35：8-15；间苯二甲胺、物料B的重量比为20-35：7-11。
优选地，所述纳米纤维素晶须为改性纳米纤维素晶须；所述改性纳米纤维素晶须按照以下工艺进行制备：将纳米纤维素晶须加入二甲基甲酰胺中，升温至75-80℃，加入二甲基氨基吡啶，保温搅拌30-50min，加入十二烯基琥珀酸酐和氨三乙酸酐，搅拌反应2-3h，冷却、洗涤、干燥后得到所述改性纳米纤维素晶须。
优选地，纳米纤维素晶须、十二烯基琥珀酸酐、氨三乙酸酐的重量比为3-9：2-11：3-8。
优选地，所述阻燃剂为铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的混合物，且铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的重量比为2-10：1-5：3-11：2-9。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
本发明所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢可以按照常规的环氧树脂玻璃钢制备工艺制备而成。
本发明所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料中，以环氧树脂为主料，同时加入了丙烯酸酯液体橡胶、聚氨酯与其配合，使三者发挥性能协同作用，提高了材料的冲击强度和弯曲强度，在保持其耐热性的同时改善了材料的韧性；在改性玻璃纤维的制备过程中，首先将玻璃纤维进行等离子体处理，使部分含碳的化学键打开，在保持玻璃纤维表面结构的同时引入新的含氧基团，使玻璃纤维表面被氧化，得到了物料A，之后与三氯氧磷混合，两者发生了反应，将P-Cl键引入到了物料A的表面，得到了物料B，与间苯二甲胺混合后，物料B与间苯二甲胺中的氨基发生了反应，从而将玻璃纤维、三氯氧磷、间苯二甲胺结合为一体，得到了改性玻璃纤维，将其加入体系中，在体系中分散均匀，且与基体的界面结合能力强，一方面，对桐酸甲酯酸酐、甲基四氢苯酐的固化具有促进作用，提高了材料固化的速率，改善了其固化的程度，一方面，与碳酸钙、锂基蒙脱土、二硼化铬、载银磷酸钙、纳米纤维素晶须、硫酸钙晶须、纳米氧化锌、氧化铈配合，改善了玻璃胶的拉伸强度和弯曲强度，另一方面，因引入了磷和氮元素，与体系中的阻燃剂配合，能促进炭层的生成，同时增加炭层的稳定性，显著提高了玻璃胶的阻燃性能；双酚芴、二苯基二氯硅烷加入体系中，能发生共聚，调节了体系的交联密度，改善了玻璃胶的性能，赋予其优异的耐热性和稳定性；在玻璃胶的固化过程中，固化剂甲苯基缩水甘油醚能与体系中的γ-氨丙基三乙氧基硅烷发生开环加成反应，在四乙基氢氧化铵的作用下能发生进一步聚合，使体系的键能变大，显著提高了玻璃胶的耐热性和机械性能，同时赋予玻璃胶一定的柔顺性，提高了其冲击韧性，改善了环氧树脂冲击性不好、脆性大的缺陷；在改性纳米纤维素晶须的制备过程中，采用柔性长链结构的十二烯基琥珀酸酐以及氨三乙酸酐对纳米纤维素晶须进行表面改性，改变了晶须的结晶形态，降低了其结晶度，使其均匀分散在基体中，在基体的表面引入了柔性支链，与基体材料由于分子链缠结形成较强的界面作用，提高了环氧树脂的表观交联密度，抑制了环氧树脂分子链段的自由运动，提高了玻璃胶的力学性能、玻璃化转变温度和耐湿热性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶9份、聚氨酯2份、稀释剂11份、桐酸甲酯酸酐3份、甲基四氢苯酐3份、改性玻璃纤维8份、碳酸钙9份、锂基蒙脱土2份、二硼化铬3份、载银磷酸钙2份、纳米纤维素晶须9份、硫酸钙晶须3份、纳米氧化锌3份、氧化铈2份、阻燃剂13份、硅烷偶联剂1份、硬脂酸锌0.8份、二苯基二氯硅烷2份、双酚芴3份、四乙基氢氧化铵0.1份。
实施例2
本发明提出的一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶3份、聚氨酯8份、稀释剂3份、桐酸甲酯酸酐8份、甲基四氢苯酐1份、改性玻璃纤维15份、碳酸钙2份、锂基蒙脱土7份、二硼化铬1份、载银磷酸钙11份、纳米纤维素晶须2份、硫酸钙晶须10份、纳米氧化锌1份、氧化铈9份、阻燃剂8份、硅烷偶联剂2份、硬脂酸锌0.1份、二苯基二氯硅烷5份、双酚芴1份、四乙基氢氧化铵0.25份。
实施例3
本发明提出的一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶8份、聚氨酯3份、稀释剂10份、桐酸甲酯酸酐4份、甲基四氢苯酐2.8份、改性玻璃纤维10份、碳酸钙8份、锂基蒙脱土3份、二硼化铬2.7份、载银磷酸钙5份、纳米纤维素晶须8份、硫酸钙晶须4份、纳米氧化锌2.8份、氧化铈4份、阻燃剂12份、硅烷偶联剂1.2份、硬脂酸锌0.7份、二苯基二氯硅烷3份、双酚芴2.5份、四乙基氢氧化铵0.13份；
其中，所述稀释剂为甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的混合物，且甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的重量比为2：3；
所述改性玻璃纤维按照以下工艺进行制备：将玻璃纤维加入丙酮中，超声清洗后干燥，然后加入低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，得到物料A；将物料A、三氯氧磷加入1,4-二氧六环中，在60℃下搅拌反应70min，过滤、洗涤、干燥得到物料B；将间苯二甲胺加入二氯甲烷和二甲基乙酰胺的混合溶液中，在氮气的保护下加入物料B，搅拌反应1h，反应结束后过滤、洗涤、干燥得到所述改性玻璃纤维；其中，在低温等离子体处理过程中，低温等离子体处理装置的电源频率为8kHz，外加电压峰值为19kV，放电功率为55W，工作温度为25℃的空气；低温等离子体处理的时间为500s；物料A、三氯氧磷的重量比为20：15；间苯二甲胺、物料B的重量比为20：11；
所述纳米纤维素晶须为改性纳米纤维素晶须；所述改性纳米纤维素晶须按照以下工艺进行制备：将纳米纤维素晶须加入二甲基甲酰胺中，升温至75℃，加入二甲基氨基吡啶，保温搅拌50min，加入十二烯基琥珀酸酐和氨三乙酸酐，搅拌反应2h，冷却、洗涤、干燥后得到所述改性纳米纤维素晶须；其中，纳米纤维素晶须、十二烯基琥珀酸酐、氨三乙酸酐的重量比为9：2：8；
所述阻燃剂为铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的混合物，且铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的重量比为2：5：3：9；
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例4
本发明提出的一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶4份、聚氨酯7份、稀释剂4份、桐酸甲酯酸酐7份、甲基四氢苯酐1.3份、改性玻璃纤维14份、碳酸钙4份、锂基蒙脱土6份、二硼化铬1.2份、载银磷酸钙10份、纳米纤维素晶须4份、硫酸钙晶须9份、纳米氧化锌1.2份、氧化铈8份、阻燃剂9份、硅烷偶联剂1.8份、硬脂酸锌0.3份、二苯基二氯硅烷4份、双酚芴1.8份、四乙基氢氧化铵0.21份；
其中，所述稀释剂为甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的混合物，且甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的重量比为10：1；
所述改性玻璃纤维按照以下工艺进行制备：将玻璃纤维加入丙酮中，超声清洗后干燥，然后加入低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，得到物料A；将物料A、三氯氧磷加入1,4-二氧六环中，在50℃下搅拌反应150min，过滤、洗涤、干燥得到物料B；将间苯二甲胺加入二氯甲烷和二甲基乙酰胺的混合溶液中，在氮气的保护下加入物料B，搅拌反应2.8h，反应结束后过滤、洗涤、干燥得到所述改性玻璃纤维；其中，在低温等离子体处理过程中，低温等离子体处理装置的电源频率为10kHz，外加电压峰值为15kV，放电功率为65W，工作温度为25℃的空气；低温等离子体处理的时间为400s；物料A、三氯氧磷的重量比为35：8；间苯二甲胺、物料B的重量比为35：7；
所述纳米纤维素晶须为改性纳米纤维素晶须；所述改性纳米纤维素晶须按照以下工艺进行制备：将纳米纤维素晶须加入二甲基甲酰胺中，升温至80℃，加入二甲基氨基吡啶，保温搅拌30min，加入十二烯基琥珀酸酐和氨三乙酸酐，搅拌反应3h，冷却、洗涤、干燥后得到所述改性纳米纤维素晶须；其中，纳米纤维素晶须、十二烯基琥珀酸酐、氨三乙酸酐的重量比为3：11：3；
所述阻燃剂为铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的混合物，且铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的重量比为10：1：11：2；
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例5
本发明提出的一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶7份、聚氨酯6份、稀释剂8份、桐酸甲酯酸酐7份、甲基四氢苯酐2份、改性无碱玻璃纤11份、碳酸钙7份、锂基蒙脱土5份、二硼化铬2份、载银磷酸钙6份、纳米纤维素晶须5份、硫酸钙晶须7份、纳米氧化锌2份、氧化铈6份、阻燃剂11份、硅烷偶联剂1.5份、硬脂酸锌0.7份、二苯基二氯硅烷3.2份、双酚芴2份、四乙基氢氧化铵0.17份；
其中，所述稀释剂为甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的混合物，且甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的重量比为7：2；
所述改性玻璃纤维按照以下工艺进行制备：将玻璃纤维加入丙酮中，超声清洗后干燥，然后加入低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，得到物料A；将物料A、三氯氧磷加入1,4-二氧六环中，在56℃下搅拌反应110min，过滤、洗涤、干燥得到物料B；将间苯二甲胺加入二氯甲烷和二甲基乙酰胺的混合溶液中，在氮气的保护下加入物料B，搅拌反应2h，反应结束后过滤、洗涤、干燥得到所述改性玻璃纤维；其中，在低温等离子体处理过程中，低温等离子体处理装置的电源频率为9kHz，外加电压峰值为17kV，放电功率为60W，工作温度为25℃的空气；低温等离子体处理的时间为450s；物料A、三氯氧磷的重量比为28：11；间苯二甲胺、物料B的重量比为28：8；
所述纳米纤维素晶须为改性纳米纤维素晶须；所述改性纳米纤维素晶须按照以下工艺进行制备：将纳米纤维素晶须加入二甲基甲酰胺中，升温至78℃，加入二甲基氨基吡啶，保温搅拌40min，加入十二烯基琥珀酸酐和氨三乙酸酐，搅拌反应2.5h，冷却、洗涤、干燥后得到所述改性纳米纤维素晶须；其中，纳米纤维素晶须、十二烯基琥珀酸酐、氨三乙酸酐的重量比为7：7：5；
所述阻燃剂为铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的混合物，且铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的重量比为6：3：8：7；
所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
对实施例1-5中所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢的性能进行检测，其拉伸强度参照标准GB/T 13096.1-1991，弯曲强度参考标准GB/T13096.2-1991，剪切强度参考标准GB/T 13096.4-1991；根据GB/T 2573-2008玻璃纤维增强塑料老化试验方法检测其自然老化性能，检测期龄为5年；根据GB/T 16422.3-1997塑料实验室光源暴露试验方法第三部分：荧光紫外灯的规定进行试验检测其紫外光老化性能；检测结果如下表所示：
由上表可知，本发明所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢不论在紫外老化还是在自然老化的情况下，其拉伸强度、弯曲强度和剪切强度的变化程度均较小，由此可知，本发明所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢的耐老化性能好。
对本发明实施例1-5中所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢的燃烧性能按照GB/T2406以及UL-94进行检测，结果如下表所示：
由上表可知，本发明所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢具有优异的阻燃性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂100份、丙烯酸酯液体橡胶3-9份、聚氨酯2-8份、稀释剂3-11份、桐酸甲酯酸酐3-8份、甲基四氢苯酐1-3份、改性玻璃纤维8-15份、碳酸钙2-9份、锂基蒙脱土2-7份、二硼化铬1-3份、载银磷酸钙2-11份、纳米纤维素晶须2-9份、硫酸钙晶须3-10份、纳米氧化锌1-3份、氧化铈2-9份、阻燃剂8-13份、硅烷偶联剂1-2份、硬脂酸锌0.1-0.8份、二苯基二氯硅烷2-5份、双酚芴1-3份、四乙基氢氧化铵0.1-0.25份。
2.根据权利要求1所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，所述稀释剂为甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的混合物，且甲苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚的重量比为2-10：1-3。
3.根据权利要求1或2所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，所述改性玻璃纤维按照以下工艺进行制备：将玻璃纤维加入丙酮中，超声清洗后干燥，然后加入低温等离子体处理装置中进行低温等离子体处理，得到物料A；将物料A、三氯氧磷加入1,4-二氧六环中，在50-60℃下搅拌反应70-150min，过滤、洗涤、干燥得到物料B；将间苯二甲胺加入二氯甲烷和二甲基乙酰胺的混合溶液中，在氮气的保护下加入物料B，搅拌反应1-2.8h，反应结束后过滤、洗涤、干燥得到所述改性玻璃纤维。
4.根据权利要求3所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，在低温等离子体处理过程中，低温等离子体处理装置的电源频率为8-10kHz，外加电压峰值为15-19kV，放电功率为55-65W，工作温度为25℃的空气；低温等离子体处理的时间为400-500s。
5.根据权利要求3或4所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，物料A、三氯氧磷的重量比为20-35：8-15；间苯二甲胺、物料B的重量比为20-35：7-11。
6.根据权利要求1-5中任一项所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，所述纳米纤维素晶须为改性纳米纤维素晶须；所述改性纳米纤维素晶须按照以下工艺进行制备：将纳米纤维素晶须加入二甲基甲酰胺中，升温至75-80℃，加入二甲基氨基吡啶，保温搅拌30-50min，加入十二烯基琥珀酸酐和氨三乙酸酐，搅拌反应2-3h，冷却、洗涤、干燥后得到所述改性纳米纤维素晶须。
7.根据权利要求6所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，纳米纤维素晶须、十二烯基琥珀酸酐、氨三乙酸酐的重量比为3-9：2-11：3-8。
8.根据权利要求1-7中任一项所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，所述阻燃剂为铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的混合物，且铁酸铋、膨胀石墨、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂-10-氧化菲基对苯二甲醇、三聚氰胺氰脲酸酯的重量比为2-10：1-5：3-11：2-9。
9.根据权利要求1-8中任一项所述四轮电动车外壳用环氧树脂玻璃钢，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
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