CN110016235A - 一种阻燃型玻璃钢天线罩型材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃玻璃钢天线罩型材，采用绿色环保型改性纳米氢氧化镁型阻燃剂制备阻燃型玻璃钢天线罩型材，而且改性纳米无机粒子表面化学键连有机高分子，并有机高分子末端含有反应性基团，这样不仅解决现阶段无机阻燃剂在树脂体系中由于相容性较差导致的易迁移、易吸潮、制件析出出现白点等缺点，其有机高分子末端含有反应性基团能与树脂体系在固化反应过程发生交联反应，进一步解决现阶段由于无机阻燃剂的添加导致制件物理力学性能下降，反而还能提高其物理力学性能。由于改性纳米氢氧化镁的试剂为有机硅烷偶联剂，有机硅的引入能增加其热稳定性和耐候等性能。

Description

一种阻燃型玻璃钢天线罩型材及其制备方法
技术领域：
本发明属于复合材料研发技术领域，特别涉及一种阻燃玻璃钢天线罩型材，以及该型材的制备方法。
背景技术：
随着社会进步和人类文明的高速发展，玻璃钢天线罩行业对产品的阻燃要求越趋严格，具有优良耐候、耐久性能的中高端阻燃天线罩的市场需求与日俱增，因此阻燃型玻璃钢天线罩产业将面临巨大的发展与挑战。
玻璃钢天线罩采用拉挤工艺成型，以玻璃纤维增强不饱和聚酯，并添加一定比例的填料、色浆、脱模剂、偶联剂、抗氧剂和引发剂等，在热引发的条件下固化成型，由不饱和聚酯制成的玻璃钢是可燃的, 不饱和树脂的燃烧氧指数(LOI)为20%, 因此在实际使用中,往往要考虑增强它的阻燃性能。以往人们所用最多的是含卤有机阻燃剂, 或是含卤有机阻燃剂和三氧化二锑协效阻燃等方法, 但它们在燃烧时会发出大量黑烟和有毒气体, 已逐渐被限制使用。近年来, 人们出于防火和生命财产安全的考虑, 对无卤、阻燃、抑烟等性能的玻璃钢需求日趋迫切, 无论是品种和用量都越来越多。因此, 无机阻燃剂在玻璃钢中的应用量也越来越大,如磷酸按、氢氧化铝(ATI)、硼酸锌(BZ) 等等, 都是阻燃玻璃钢的常用无机阻燃剂, 当然实际生产中为达到最佳阻燃效果,并尽量保持制品有较好的物理性能,也有几种无机阻燃料复配共用的例子。
本发明基于以上情况开发出一种绿色环保、高效的改性纳米氢氧化镁阻燃剂添加到玻璃钢天线罩中，该阻燃剂不含卤素，燃烧过程不会有生成更多的有毒性气体，而且改性纳米无机粒子表面化学键连有机高分子，并有机高分子末端含有反应性基团，这样不仅解决现阶段无机阻燃剂在树脂体系中由于相容性较差导致的易迁移、易吸潮、制件析出出现白点等缺点，其有机高分子末端含有反应性基团能与树脂体系在固化反应过程发生交联反应，进一步解决现阶段由于无机阻燃剂的添加导致制品物理力学性能下降的问题，反而还能提高其物理力学性能。由于改性纳米氢氧化镁的试剂为有机硅烷偶联剂，有机硅的引入能增加其热稳定性和耐候等性能。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种阻燃性能优异的阻燃玻璃钢天线罩型材，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种阻燃玻璃钢天线罩型材，由以下质量配比的原料混合制成：玻璃纤维：树脂混合料=60%：40%；
其中树脂混合料组分具体为：树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂20份、填料15份、色浆4份、脱模剂1份、抗氧剂0.2份以及固化体系4份；
所述填料（为氢氧化铝或者碳酸钙其中一种或者两者混合）；所述固化体系包含偶联剂和引发剂；
所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
根据权利要求1所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述脱模剂为磷酸酯类或硬脂酸盐类。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
进一步的，所述偶联剂为伯胺类、叔胺类、酸酐类中的一种。
进一步的，所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
进一步的，改性的Nano-MgOH型阻燃剂为KH550改性Nano-MgOH、KH560改性Nano-MgOH中一种或者两者混合物。
进一步的，所述引发剂包括过氧化甲乙酮MEKP以及过氧化二异丙苯DCP。
进一步的，所述偶联剂、BPO以及TBPB的质量配比为，偶联剂：BPO：TBPB = 3:5:2。
进一步的，KH550改性Nano-MgOH结构式为：
。
进一步的，KH560改性Nano-MgOH结构式为：
。
一种玻璃钢天线罩型材的制备方法，按照以下步骤进行：
第一步：改性纳米氢氧化镁的制备，将纳米Nano-MgOH放入电热恒温鼓风干燥箱中在100℃时干燥 24h；无水乙醇和去离子水按 1∶0.85 配制混合溶液，取适量的纳米Nano-MgOH倒入混合溶液中超声分散 25min；取一定量KH550或者KH560，溶于 20mL 无水乙醇中，充分搅拌后一次性加入上述混合溶液内，在 75℃-80℃下恒温搅拌 3-4h；将所得乳液进行高速离心分离、超声分散、乙醇洗涤，去除多余的 KH550、KH560及副产物，干燥后得改性纳米粒子；
第二步：在室温下，在料桶中加入树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂20~35份；填料15份、色浆4份、脱模剂1份以及抗氧剂0.2份；混合搅拌30min；
第三步：在料桶中再加入固化体系4份，其中固化体系中偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3；混合搅拌30min；
第四步：将模具各部位加热到设定温度，参数如下：将模具前部加热至95℃、模具中部加热至135℃、模具尾部加热至130℃、模具两侧加热至130℃；
第五步：将玻璃纤维穿过料槽，将经过第二步处理后的树脂混料注入料槽中浸润玻璃纤维，然后穿过模具；
第六步：将夹持提前打开时间2s；将牵引速度设置为200mm/min、交替触发时间4s、间隔时间30s、暂停时间10s，气压550kpa；
第七步：连续牵引，切割成品。
本发明进一步限定的技术方案为：
进一步的，改性纳米氢氧化镁的制备具体为：KH550改性Nano-MgOH，整个偶联反应过程是分步进行的：第一步： 与硅原子相连的 Si—OR基水解，生成 Si—OH 的低聚硅氧烷；第二步：低聚硅氧烷中的 Si—OH 与 Nano-MgOH基体表面的—OH 形成氢键；第三步：加热干燥过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键链接。
进一步的，硅烷偶联剂KH550的化学式为H2N (CH2)3Si(OCH2CH3)3 。
进一步的，改性纳米氢氧化镁的制备具体为：KH560改性Nano-MgOH，整个偶联反应过程是分步进行的：（1） 与硅原子相连的 Si—OR基水解，生成 Si—OH 的低聚硅氧烷；（2）低聚硅氧烷中的 Si—OH 与 Nano-MgOH基体表面的—OH 形成氢键；（3）加热干燥过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键链接。
进一步的，硅烷偶联剂KH560的化学式为(CH2)2(O)CH2O (CH2)3Si(OCH3)3 。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
采用绿色环保型改性纳米氢氧化镁型阻燃剂制备阻燃型玻璃钢天线罩型材，而且改性纳米无机粒子表面化学键连有机高分子，并有机高分子末端含有反应性基团，这样不仅解决现阶段无机阻燃剂在树脂体系中由于相容性较差导致的易迁移、易吸潮、制件析出出现白点等缺点，其有机高分子末端含有反应性基团能与树脂体系在固化反应过程发生交联反应，进一步解决现阶段由于无机阻燃剂的添加导致制件物理力学性能下降，反而还能提高其物理力学性能。由于改性纳米氢氧化镁的试剂为有机硅烷偶联剂，有机硅的引入能增加其热稳定性和耐候等性能。
附图说明：
图1为KH550改性Nano-MgOH的反应方程式；
图2为KH560改性Nano-MgOH的反应方程式。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的组分或 组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例1：
具体技术方案如下：包括以下化学元素及重量组分：包括质量分数占60%的玻璃纤维和质量分数占40%的树脂混合料，其中树脂混料中组分为：树脂：100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂20份（KH550改性Nano-MgOH、KH560改性Nano-MgOH，其中一种或者两者混合物）；填料15份；色浆：4份、脱模剂：1份、抗氧剂：0.2份以及固化体系：4份；所述填料（为氢氧化铝或者碳酸钙其中一种或者两者混合）；所述固化体系包含偶联剂和引发剂；所述引发剂包括MEKP（过氧化甲乙酮）以及DCP（过氧化二异丙苯）；所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
其中，所述脱模剂为磷酸酯类或硬脂酸盐类。
所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
所述偶联剂为伯胺类、叔胺类或酸酐类。
所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
本申请还涉及一种玻璃钢天线罩型材的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在室温下，在料桶中加入树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂20份；填料15份、色浆4份、脱模剂1份以及抗氧剂0.2份；混合搅拌30min；
第二步：在料桶中再加入固化体系4份，其中固化体系中偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3；混合搅拌30min；
第三步：将模具各部位加热到设定温度，参数如下：将模具前部加热至95℃、模具中部加热至135℃、模具尾部加热至130℃、模具两侧加热至130℃；
第四步：将玻璃纤维穿过料槽，将经过第二步处理后的树脂混料注入料槽中浸润玻璃纤维，然后穿过模具；
第五步：将夹持提前打开时间2s；将牵引速度设置为200mm/min、交替触发时间4s、间隔时间30s、暂停时间10s，气压550kpa；
第六步：连续牵引，切割成品。
实施例2：
具体技术方案如下：包括以下化学元素及重量组分：包括质量分数占60%的玻璃纤维和质量分数占40%的树脂混合料，其中树脂混料中组分为：树脂：100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂25份（KH550改性Nano-MgOH、KH560改性Nano-MgOH，其中一种或者两者混合物）；填料15份；色浆：4份、脱模剂：1份、抗氧剂：0.2份以及固化体系：4份；所述填料（为氢氧化铝或者碳酸钙其中一种或者两者混合）；所述固化体系包含偶联剂和引发剂；所述引发剂包括MEKP（过氧化甲乙酮）以及DCP（过氧化二异丙苯）；所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
其中，所述脱模剂为磷酸酯类或硬脂酸盐类。
所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
所述偶联剂为伯胺类、叔胺类或酸酐类。
所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
本申请还涉及一种玻璃钢天线罩型材的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在室温下，在料桶中加入树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂25份；填料15份、色浆4份、脱模剂1份以及抗氧剂0.2份；混合搅拌30min；
第二步：在料桶中再加入固化体系4份，其中固化体系中偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3；混合搅拌30min；
第三步：将模具各部位加热到设定温度，参数如下：将模具前部加热至95℃、模具中部加热至135℃、模具尾部加热至130℃、模具两侧加热至130℃；
第四步：将玻璃纤维穿过料槽，将经过第二步处理后的树脂混料注入料槽中浸润玻璃纤维，然后穿过模具；
第五步：将夹持提前打开时间2s；将牵引速度设置为200mm/min、交替触发时间4s、间隔时间30s、暂停时间10s，气压550kpa；
第六步：连续牵引，切割成品。
实施例3：
具体技术方案如下：包括以下化学元素及重量组分：包括质量分数占60%的玻璃纤维和质量分数占40%的树脂混合料，其中树脂混料中组分为：树脂：100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂30份（KH550改性Nano-MgOH、KH560改性Nano-MgOH，其中一种或者两者混合物）；填料15份；色浆：4份、脱模剂：1份、抗氧剂：0.2份以及固化体系：4份；所述填料（为氢氧化铝或者碳酸钙其中一种或者两者混合）；所述固化体系包含偶联剂和引发剂；所述引发剂包括MEKP（过氧化甲乙酮）以及DCP（过氧化二异丙苯）；所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
其中，所述脱模剂为磷酸酯类或硬脂酸盐类。
所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
所述偶联剂为伯胺类、叔胺类或酸酐类。
所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
本申请还涉及一种玻璃钢天线罩型材的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在室温下，在料桶中加入树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂30份；填料15份、色浆4份、脱模剂1份以及抗氧剂0.2份；混合搅拌30min；
第二步：在料桶中再加入固化体系4份，其中固化体系中偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3；混合搅拌30min；
第三步：将模具各部位加热到设定温度，参数如下：将模具前部加热至95℃、模具中部加热至135℃、模具尾部加热至130℃、模具两侧加热至130℃；
第四步：将玻璃纤维穿过料槽，将经过第二步处理后的树脂混料注入料槽中浸润玻璃纤维，然后穿过模具；
第五步：将夹持提前打开时间2s；将牵引速度设置为200mm/min、交替触发时间4s、间隔时间30s、暂停时间10s，气压550kpa；
第六步：连续牵引，切割成品。
实施例4：
具体技术方案如下：包括以下化学元素及重量组分：包括质量分数占60%的玻璃纤维和质量分数占40%的树脂混合料，其中树脂混料中组分为：树脂：100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂35份（KH550改性Nano-MgOH、KH560改性Nano-MgOH，其中一种或者两者混合物）；填料15份；色浆：4份、脱模剂：1份、抗氧剂：0.2份以及固化体系：4份；所述填料（为氢氧化铝或者碳酸钙其中一种或者两者混合）；所述固化体系包含偶联剂和引发剂；所述引发剂包括MEKP（过氧化甲乙酮）以及DCP（过氧化二异丙苯）；所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
其中，所述脱模剂为磷酸酯类或硬脂酸盐类。
所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
所述偶联剂为伯胺类、叔胺类或酸酐类。
所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
本申请还涉及一种玻璃钢天线罩型材的制备方法，包括以下步骤：
第一步：在室温下，在料桶中加入树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂35份；填料15份、色浆4份、脱模剂1份以及抗氧剂0.2份；混合搅拌30min；
第二步：在料桶中再加入固化体系4份，其中固化体系中偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3；混合搅拌30min；
第三步：将模具各部位加热到设定温度，参数如下：将模具前部加热至95℃、模具中部加热至135℃、模具尾部加热至130℃、模具两侧加热至130℃；
第四步：将玻璃纤维穿过料槽，将经过第二步处理后的树脂混料注入料槽中浸润玻璃纤维，然后穿过模具；
第五步：将夹持提前打开时间2s；将牵引速度设置为200mm/min、交替触发时间4s、间隔时间30s、暂停时间10s，气压550kpa；
第六步：连续牵引，切割成品。
对本发明的上述4组实例分别进行实验测试，测试结果表明，加入阻燃剂后，产品的阻燃性能均有不同程度的提高，其中实施例3的样品（A、B、C、D、E）阻燃效果最好，阻燃等级为V-0级，具体测试结果如下：
实施例3样品的测试数据
如上所述，尽管参照特定的优选实例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (15)

1.一种阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：由以下质量配比的原料混合制成：玻璃纤维：树脂混合料=60%：40%；
其中树脂混合料组分具体为：树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂20份、填料15份、色浆4份、脱模剂1份、抗氧剂0.2份以及固化体系4份；
所述填料为氢氧化铝或者碳酸钙其中一种或者两者混合；所述固化体系包含偶联剂和引发剂；
所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
2.根据权利要求1所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述脱模剂为磷酸酯类或硬脂酸盐类。
3.根据权利要求2所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述抗氧剂为胺类抗氧剂、酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂。
4.根据权利要求2所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述偶联剂为伯胺类、叔胺类、酸酐类中的一种。
5.根据权利要求2所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3。
6.根据权利要求2所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：改性的Nano-MgOH型阻燃剂为KH550改性Nano-MgOH、KH560改性Nano-MgOH中一种或者两者混合物。
7.根据权利要求2所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述引发剂包括过氧化甲乙酮MEKP以及过氧化二异丙苯DCP。
8.根据权利要求2所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：所述偶联剂、BPO以及TBPB的质量配比为，偶联剂：BPO：TBPB = 3:5:2。
9.根据权利要求6所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：KH550改性Nano-MgOH结构式为：
。
10.根据权利要求6所述的阻燃玻璃钢天线罩型材，其特征在于：KH560改性Nano-MgOH结构式为：
。
11.一种玻璃钢天线罩型材的制备方法，其特征在于：按照以下步骤进行：
第一步：改性Nano-MgOH的制备，将纳米Nano-MgOH100℃干燥 24h；无水乙醇和去离子水按 1∶0.85 配制混合溶液，取适量干燥后的纳米Nano-MgOH倒入混合溶液中超声分散25min；取一定量KH550或者KH560，溶于 20mL 无水乙醇中，充分搅拌后一次性加入上述混合溶液内，在 75℃-80℃下恒温搅拌 3-4h；将所得乳液进行高速离心分离、超声分散、乙醇洗涤，干燥后得改性纳米粒子；
第二步：在室温下，在料桶中加入树脂100份、改性的Nano-MgOH型阻燃剂20~35份、填料15份、色浆4份、脱模剂1份以及抗氧剂0.2份；混合搅拌30min；
第三步：在料桶中再加入固化体系4份，其中固化体系中偶联剂、MEKP以及DCP的组分比为0.5:0.2:0.3；混合搅拌30min；
第四步：将模具各部位加热到设定温度，参数如下：将模具前部加热至95℃、模具中部加热至135℃、模具尾部加热至130℃、模具两侧加热至130℃；
第五步：将玻璃纤维穿过料槽，将经过第二步处理后的树脂混料注入料槽中浸润玻璃纤维，然后穿过模具；
第六步：将夹持提前打开时间2s；将牵引速度设置为200mm/min、交替触发时间4s、间隔时间30s、暂停时间10s，气压550kpa；
第七步：连续牵引，切割成品。
12.根据权利要求11所述的玻璃钢天线罩型材的制备方法，其特征在于：改性纳米氢氧化镁的制备具体为：KH550改性Nano-MgOH，整个偶联反应过程是分步进行的：第一步： 与硅原子相连的 Si—OR基水解，生成 Si—OH 的低聚硅氧烷；第二步：低聚硅氧烷中的 Si—OH与 Nano-MgOH基体表面的—OH 形成氢键；第三步：加热干燥过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键链接。
13.根据权利要求12所述的玻璃钢天线罩型材的制备方法，其特征在于：硅烷偶联剂KH550的化学式为 H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3。
14.根据权利要求11所述的玻璃钢天线罩型材的制备方法，其特征在于：改性纳米氢氧化镁的制备具体为：KH560改性Nano-MgOH，整个偶联反应过程是分步进行的：（1） 与硅原子相连的 Si—OR基水解，生成 Si—OH 的低聚硅氧烷；（2）低聚硅氧烷中的 Si—OH 与Nano-MgOH基体表面的—OH 形成氢键；（3）加热干燥过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键链接。
15.根据权利要求14所述的玻璃钢天线罩型材的制备方法，其特征在于：硅烷偶联剂KH560的化学式为(CH2)2(O)CH2O (CH2)3Si(OCH3)3 。
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