CN111793326A - 一种环氧玻纤基esmc片材的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60‑80份、α‑甲基丙烯酸混合物15‑25份、二异氰酸酯预聚物10‑20份、增稠剂5‑15份、内脱模剂8‑15份、固化剂8‑15份、阻聚剂1‑5份和无机填料60‑150份。本发明采用双酚A型缩水甘油醚类和缩水甘油胺类或缩水甘油酯类混合环氧树脂作为SMC制品的树脂基体，使SMC制品具有耐高温性、耐腐蚀性，并且具备优异的力学强度。

Description

一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺
技术领域
本发明属于环氧片状模塑料的制备技术领域，具体涉及一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺。
背景技术
环氧片状模塑料（ESMC）是在不饱和聚酯树脂片状模塑料（SMC）的基础上研究出来的一种新型模压料，可应用于高强度、高腐蚀、高绝缘部件的生产。而ESMC的增稠体系和固化体系是制约ESMC发展的关键因素。
目前国内外的环氧树脂存在粘度太大不易浸润纤维、无法化学增稠、固化时间长等缺点，难以满足模压工艺要求。因此迫切需要对环氧片状模塑料的增稠体系、固化体系和流变体系进行深入的理论和实验研究，以制备适合模压工艺生产的环氧基片状型模压材料,拓展模压制品的使用领域。
环氧树脂玻纤基ESMC片材收缩性小，具有粘结强度和内聚强度高、耐腐蚀性强、介电性能优异及综合性能好等特点。然而目前的生产工艺存在以下缺陷：1、气味和毒性，常用的不饱和聚酯树脂SMC成型时气味和毒性较大；2、收缩率，常用的不饱和聚酯树脂SMC固化时收缩率较大；3、耐温、强度及变形，常用的不饱和聚酯树脂SMC贮存期限短，耐热性、强度和模量都较低，易变性，因此很少用于受力较强的制品中。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种具有耐高温性、耐腐蚀性且具备有优异力学强度的环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，其特征在于由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60-80份、α-甲基丙烯酸混合物15-25份、二异氰酸酯预聚物10-20份、增稠剂5-15份、内脱模剂8-15份、固化剂8-15份、阻聚剂1-5份和无机填料60-150份；
所述环氧树脂为缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油胺类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂或脂环类改性环氧树脂中的一种或多种；
所述α-甲基丙烯酸混合物为α-甲基丙烯酸2,3-环氧丙基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯；
所述二异氰酸酯预聚物为以甲苯二异氰酸酯,三羟甲基丙烷为原料合成的预聚物；
所述增稠剂为碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物或异氰酸酯中的一种或多种；
所述内脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸镁中的一种或多种；
所述固化剂为活性低的芳香族多元胺类化合物；
所述阻聚剂为甲基氢醌、2-叔丁基对苯二酚或2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或多种；
所述无机填料为碳酸钙、氢氧化铝、纳米氧化钛或滑石粉中的一种或多种；
具体制备过程为：将环氧树脂、α-甲基丙烯酸混合物和二异氰酸酯预聚物按上述重量份配比混合并进行搅拌形成混合液，在混合液中按上述重量份配比加入固化剂、内脱模剂、阻聚剂和无机填料并搅拌混合均匀形成ESMC树脂糊，通过在线混合系统将制得的ESMC树脂糊与增稠剂高速混合并输送至SMC片材机组的上、下胶槽中，与增稠剂在线混合均匀的ESMC树脂糊在片材机组上浸渍无序短切增强纤维，用易剥离的聚乙烯薄膜或SMC片材专用承载膜为隔膜经片材机组辊压而成，再于50℃存放24-48h增稠即得ESMC片状模压料。
进一步限定，所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂的混合物。
进一步限定，所述固化剂为双氰胺或三氮化硼乙胺络合物中的一种或多种。
进一步限定，所述增稠剂为氧化镁、氧化钙、氧化钡、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡或甲苯二异氰酸酯（TDI）中的一种或多种。
进一步限定，所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种或多种。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1、本发明采用双酚A型缩水甘油醚类和缩水甘油胺类或缩水甘油酯类混合环氧树脂作为ESMC制品的树脂基体，使ESMC制品具有耐高温性、耐腐蚀性，并且具备优异的力学强度。
2、本发明采用活性低的芳香族多元胺类化合物作为潜伏性高温固化剂，使得ESMC模塑料具有较长的贮存期，制品的力学性能和耐水性能均有很大程度的提高。
3、本发明采用碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物、异氰酸酯类化合物作为ESMC制品的增稠剂，可以有效地控制其前期慢速增稠，后期快速增稠的较为理想的增稠效果，容易得到韧性高、收缩率低、冲击强度高的模压制品。
4、本发明加入阻聚剂可以有效地延长片状模塑料的储存期，避免存放过久（尤其是气温较高的夏季）无法使用。
5、本发明加入无机填料除可以降低制品成本外，还可减少制品成型时的收缩率和热膨胀率， 改善树脂的粘度及加工工艺性，因而必不可少。此外，对于氧指数要求较高的制品可以选择阻燃效果好的无机填料，如氢氧化铝。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂70份、α-甲基丙烯酸混合物20份、二异氰酸酯预聚物15份、增稠剂10份、内脱模剂12份、固化剂10份、阻聚剂1-5份和无机填料100份；
所述环氧树脂为所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂的混合物；所述α-甲基丙烯酸混合物为α-甲基丙烯酸2,3-环氧丙基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯；所述二异氰酸酯预聚物为以甲苯二异氰酸酯,三羟甲基丙烷为原料合成的预聚物；所述增稠剂为氧化镁；所述内脱模剂为硬脂酸；所述固化剂为双氰胺；所述阻聚剂为甲基氢醌；所述无机填料为氢氧化铝；
具体制备过程为：将环氧树脂、α-甲基丙烯酸混合物和二异氰酸酯预聚物按上述重量份配比混合并进行搅拌形成混合液，在混合液中按上述重量份配比加入固化剂、内脱模剂、阻聚剂和无机填料并搅拌混合均匀形成ESMC树脂糊，通过在线混合系统将制得的ESMC树脂糊与增稠剂和色浆混合液高速混合并输送至SMC片材机组的上、下胶槽中，与增稠剂和色浆混合液在线混合均匀的ESMC树脂糊在片材机组上浸渍无序短切玻璃纤维，用易剥离的聚乙烯薄膜或SMC片材专用承载膜为隔膜经片材机组辊压而成，再于50℃存放24-48h增稠即得ESMC片状模压料。
实施例2
一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60份、α-甲基丙烯酸混合物25份、二异氰酸酯预聚物10份、增稠剂15份、内脱模剂8份、固化剂8份、阻聚剂5份和无机填料60份；
所述环氧树脂为所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油酯类环氧树脂的混合物；所述α-甲基丙烯酸混合物为α-甲基丙烯酸2,3-环氧丙基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯；所述二异氰酸酯预聚物为以甲苯二异氰酸酯,三羟甲基丙烷为原料合成的预聚物；所述增稠剂为氢氧化镁；所述内脱模剂为硬脂酸镁；所述固化剂为双氰胺；所述阻聚剂为2-叔丁基对苯二酚；所述无机填料为碳酸钙；
具体制备过程为：将环氧树脂、α-甲基丙烯酸混合物和二异氰酸酯预聚物按上述重量份配比混合并进行搅拌形成混合液，在混合液中按上述重量份配比加入固化剂、内脱模剂、阻聚剂和无机填料并搅拌混合均匀形成ESMC树脂糊，通过在线混合系统将制得的ESMC树脂糊与增稠剂和色浆混合液高速混合并输送至SMC片材机组的上、下胶槽中，与增稠剂和色浆混合液在线混合均匀的ESMC树脂糊在片材机组上浸渍无序短切玻璃纤维，用易剥离的聚乙烯薄膜或SMC片材专用承载膜为隔膜经片材机组辊压而成，再于50℃存放24-48h增稠即得ESMC片状模压料。
本发明针对ESMC的树脂体系，采用二步法合成出了一种粘度较低、可化学增稠的低分子量环氧树脂，并使用Gaussian03量子化学软件,采用DFT方法,利用量子化学中的价键理论和分子轨道理论分析阐释其合成机理，揭示其微观反应本质，为环氧树脂的合成提供了理论依据。
利用MgO和α-甲基丙烯酸混合物、二异氰酸酯预聚物可与含羟基环氧树脂发生化学反应的原理，采用控制反应温度和反应物含量的方法来增稠环氧树脂。并通过傅立叶红外光谱和差热式扫描分析方法对环氧树脂的增稠进行了表征，探讨了环氧树脂的化学增稠机理。结果表明，在MgO和α-甲基丙烯酸混合体系中，α-甲基丙烯酸中的端羧基先与氧化镁进行的一种酸碱成盐反应，这种酸碱成盐反应伴随着大量的放热，放出的热量在MgO这种催化剂的影响下又促使α-甲基丙烯酸中的端羧基加快与氧化镁的酸碱成盐反应而达到增稠的效果。
这种ESMC片材是以玻纤+填料增强环氧树脂制得，密度介于1.5-1.7g/cm3之间，流动性良好，弯曲强度超过350MPa，弯曲模量超过18500MPa，抗冲击性能超过150kJ/m2，即便在-30℃低温下仍能保持良好的抗冲击性，降低了脆化断裂的风险。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (5)

1.一种环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，其特征在于由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂60-80份、α-甲基丙烯酸混合物15-25份、二异氰酸酯预聚物10-20份、增稠剂5-15份、内脱模剂8-15份、固化剂8-15份、阻聚剂1-5份和无机填料60-150份；
所述环氧树脂为缩水甘油醚类改性环氧树脂、缩水甘油胺类改性环氧树脂、缩水甘油酯类改性环氧树脂或脂环类改性环氧树脂中的一种或多种；
所述α-甲基丙烯酸混合物为α-甲基丙烯酸2,3-环氧丙基酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯；
所述二异氰酸酯预聚物为以甲苯二异氰酸酯,三羟甲基丙烷为原料合成的预聚物；
所述增稠剂为碱土金属氧化物、碱土金属氢氧化物或异氰酸酯中的一种或多种；
所述内脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙或硬脂酸镁中的一种或多种；
所述固化剂为活性低的芳香族多元胺类化合物；
所述阻聚剂为甲基氢醌、2-叔丁基对苯二酚或2,5-二叔丁基对苯二酚中的一种或多种；
所述无机填料为碳酸钙、氢氧化铝、纳米氧化钛或滑石粉中的一种或多种；
具体制备过程为：将环氧树脂、α-甲基丙烯酸混合物和二异氰酸酯预聚物按上述重量份配比混合并进行搅拌形成混合液，在混合液中按上述照重量份配比加入固化剂、内脱模剂、阻聚剂和无机填料并搅拌混合均匀形成ESMC树脂糊，通过在线混合系统将制得的ESMC树脂糊与增稠剂高速混合并输送至SMC片材机组的上、下胶槽中，与增稠剂在线混合均匀的ESMC树脂糊在片材机组上浸渍无序短切增强纤维，用易剥离的聚乙烯薄膜或SMC片材专用承载膜为隔膜经片材机组辊压而成，再于50℃存放24-48h增稠即得ESMC片状模压料。
2.根据权利要求1所述的环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂和缩水甘油胺类环氧树脂或缩水甘油酯类环氧树脂的混合物。
3.根据权利要求1所述的环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，其特征在于：所述固化剂为双氰胺或三氮化硼乙胺络合物中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，其特征在于：所述增稠剂为氧化镁、氧化钙、氧化钡、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡或甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的环氧玻纤基ESMC片材的生产工艺，其特征在于：所述增强纤维为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维中的一种或多种。
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