CN111961324A - 一种增强型玻璃钢及其模压成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玻璃钢技术领域，公开了一种增强型玻璃钢及其模压成型工艺，包括UP树脂、PS合成胶、碳酸钙石粉、硬脂酸锌、增强剂、微孔起泡剂和玻璃纤维，其方法包括S1配置、S2调制、S3模压和S4成品，本发明具有以下优点和效果：在玻璃钢芯部形成大量小孔径的微孔气泡，有效增强了玻璃钢的弯曲强度和弯曲弹性模量等多种物理特性，同时加入了增强剂使得玻璃钢表面形成保护层，使得玻璃钢构件的耐候性大大增强，两者结合，极大的增强了玻璃钢电缆架在使用过程中的耐候性。
Description
技术领域
本发明属于玻璃钢技术领域，特别涉及一种增强型玻璃钢及其模压成型工艺。
背景技术
玻璃钢是复合材料的一种。玻璃钢材料因其独特的性能优势，已在航空航天、铁道铁路、装饰建筑、家居家具、广告展示、工艺礼品、建材卫浴、游艇泊船、体育用材、环卫工程等等相关十多个行业中广泛应用，并深受赞誉，成为材料行业中新时代商家的需求宠儿。玻璃钢制品也不同于传统材料制品，在性能、用途、寿命属性上大大优于传统制品。
目前玻璃钢的应用在不断的扩大，例如玻璃钢电缆支架及玻璃钢各电缆桥架，特别是露天的电缆设备，既要避免日晒雨淋的侵蚀，也要抵抗大风的推力，单一型玻璃钢已经越来越难以满足复杂的复杂的环境需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种棘轮扳手，具有高强度、抗氧化的效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：1.一种增强型玻璃钢，其特征在于：包括以质量份数计以下组分：
UP树脂：25-35份；
PS合成胶：8-12份；
碳酸钙石粉：60-70份；
TBPB叔丁酯：0.5-1份；
硬脂酸锌：1-2份；
玻璃纤维：18-30份；
微孔起泡剂：2-4份；
增强剂：1.5-2份。
通过采用上述技术方案，使用微孔起泡剂在玻璃钢的芯部形成大量密集小直径的气泡，提高玻璃钢整体的抗压强度，增强玻璃钢抵抗大风的能力，而增强剂用以清除大体积气泡，避免玻璃钢表面形成肉眼难以观察到的微缝，并把微孔起泡剂形成的不合格气泡一并排除，而在随着气泡排除后，增强剂随着气泡迁移到玻璃钢的表面，在表面形成保护层，用以抵抗氧化、日照造成的老化等问题。
本发明的进一步设置为：根据权利要求1所述的一种增强型玻璃钢，其特征在于：所述微孔起泡剂包括以质量份数计以下组分：
珍珠岩粉末：10-15份；
歧化松香：3-4份；
硝化纤维素：2-2.5份；
醋酸纤维素：3-5份；
氧化淀粉：2-3份；
樟脑：3-5份；
所述硝化纤维素的含氮量为10-11％。
本发明的进一步设置为：所述微孔起泡剂的制备过程如下：
A1.将硝化纤维素、醋酸纤维素、氧化淀粉和樟脑混合，向其中缓慢加酒精并搅拌至刚好溶解；
A2.将搅拌速度调至100r/min，再将歧化松香和过800目筛的珍珠岩粉末分多次少量的加入A1中得到的混合溶液中，如果歧化松香没有溶解，则按每次0.2份的量加入酒精直至歧化松香完全溶解，歧化松香全部溶解完成后在10min内平稳增加至300r/min，保持30min；
A3.将A2中得到的稳定混合液体减压蒸馏，得到混合粉末，将混合粉末研磨至过500目筛，研磨过程中保持温度低于50℃。
通过采用上述技术方案，形成以珍珠岩为核心，承载着硝化纤维素、醋酸纤维素和氧化淀粉的复合微粒，珍珠岩上的结合水会同这几种高分子形成强烈的化学结合效果，在长时间搅拌后，珍珠岩微粒多次交换表面高分子，珍珠岩表面的高分子种类比例会与加入量接近，在模压成型时硝化纤维素会产气形成气孔，而氧化淀粉会膨胀撑开气泡内壁，醋酸纤维素会和氧化淀粉结合形成稳固的气泡壁，因为硝化纤维素的量较少，因此气泡体积较小，而氧化淀粉-醋酸纤维素复合撑开气泡内壁的同时，也使得气泡之间难以结合，所以最终玻璃钢芯部横断面的气泡会呈现小而多的情况，能有效增强玻璃钢的强度；樟脑可以增强复合微粒的成型性，帮助形成小颗粒的复合微粒，而歧化松香可以保持其稳定性。
本发明的进一步设置为：所述增强剂包括以质量份数计以下组分：
桉树油：8-12份；
聚合硫酸铁：2-3.5份；
二茂铁：1.1-1.6份；
聚氨酯：5-6份。
本发明的进一步设置为：所述增强剂的制备方法为：
B1.将聚氨酯和一半的桉树油加入胶体磨，将胶体磨启动至400r/min，保持5min；
B2.将聚合硫酸铁和二茂铁加入胶体磨，将胶体磨的转速提升至1000r/min，保持10min；
B3.将剩余的桉树油缓慢加入胶体磨，一边加入一边将转速提升至2000r/min，在桉树油加入完成后保持研磨10min，得到增强剂。
通过采用上述技术方案，桉树油、聚合硫酸铁、二茂铁和聚氨酯均质形成的乳液，在胶衣内会促使气泡融合，特别是越大的气泡效果越显著，而直径较小的气泡反而不敏感，因此在玻璃钢模压过程中，分解产气、残余水蒸发产气、微孔起泡剂失效过量产气形成的大气泡会被增强剂带出玻璃钢胶衣外，而在模压放气过程中被排除，排除掉玻璃钢因大气泡产生的缺陷，而增强剂会沉积在玻璃钢表面形成一层保护膜，特别是里面蕴含的铁离子，会吸收空气中的水分和阳光逐渐形成铁氧化物-高分子复合层，将其他组分牢固的吸附在玻璃钢的表面，阻碍空气中的悬浮颗粒对玻璃钢的侵蚀。
本发明的进一步设置为：所述碳酸钙石粉按粒径分为800μm和400μm两种，加入比例为每一质量份800μm碳酸钙石粉加入3-4份400μm碳酸钙石粉。
通过采用上述技术方案，设置两种粒径的碳酸钙石粉充作填料可以使得玻璃钢的颜色表现更为细腻，同时对玻璃钢强度有帮助作用。
本发明的进一步设置为：包括以下步骤：
S1.配置：将UP树脂、PS合成胶、碳酸钙石粉、硬脂酸锌、增强剂加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与微孔起泡剂混合均匀，与玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保持恒温3-4小时；
S4.成品：将玻璃钢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
本发明的有益效果是：。
1.通过设置微孔起泡剂，可以有效在玻璃钢内部形成均一稳定的小体积孔泡，增强玻璃钢的抗压强度；而其中，硝化纤维素会受热产生气体，作为气源，而硝化纤维的残余骨架、氧化淀粉和醋酸纤维素会膨化交联形成气孔内壁，一方面增强了气孔内壁的强度，另一方面阻碍了气孔的互相融合防止小气孔融合形成大气孔造成材料缺陷；而珍珠岩内蕴的结合水可以和硝化纤维素、醋酸纤维素和氧化淀粉互相结合，形成稳定的复合颗粒；不至于在堆放过程中分离失效；而樟脑能增强复合颗粒可塑性，歧化松香可以帮助复合颗粒保持耐久性和稳定性。
2.通过设置增强剂，其形成的胶体乳液有助于增强熔融胶衣的早期流动性，有效的帮助熔融胶衣内的分解产气、残余水产气和微孔起泡剂失效形成的大气泡等多种大气泡互相融合加速排出熔体内，而这种效应对越大的气泡越强烈，对小气泡反而不敏感，而脱离了体系的增强剂会附着在玻璃钢表面，效果类似于内脱模剂，并且由于在脱出初期不会固化成型，因此不会阻挡内脱模剂脱出熔体内，而后期在空气中的水、阳光等因素的作用下逐步形成铁氧化物-高分子的复合保护层，提高玻璃钢的耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1-3的孔径分布直方图。
图2是本发明对比例1的孔径分布直方图。
具体实施方式
下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
一种增强型玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将30份UP树脂、9.5份PS合成胶、66份碳酸钙石粉、1.5份硬脂酸锌、1.8份增强剂加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与3.3份微孔起泡剂混合均匀，与27份玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与0.59份TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
所述微孔起泡剂的制备过程如下：
A1.将2.3份硝化纤维素、4.2份醋酸纤维素、2.25份氧化淀粉和3.6份樟脑混合，向其中缓慢加酒精并搅拌至刚好溶解；
A2.将搅拌速度调至100r/min，再将3.3份歧化松香和13.6份过800目筛的珍珠岩粉末分多次少量的加入A1中得到的混合溶液中，歧化松香全部溶解完成后在10min内平稳增加至 300r/min，保持30min；
A3.将A2中得到的稳定混合液体减压蒸馏，得到混合粉末，将混合粉末研磨至过500目筛，研磨过程中保持温度低于50℃。
所述增强剂的制备方法为：
B1.将5.5份聚氨酯和5.8份的桉树油加入胶体磨，将胶体磨启动至400r/min，保持5min；
B2.将2.7份聚合硫酸铁和1.35份二茂铁加入胶体磨，将胶体磨的转速提升至1000r/min，保持10min；
B3.将5.8份桉树油缓慢加入胶体磨，一边加入一边将转速提升至2000r/min，在桉树油加入完成后保持研磨10min，得到增强剂。
实施例2
一种增强型玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将25份UP树脂、12份PS合成胶、60份碳酸钙石粉、2份硬脂酸锌、1.5份增强剂加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与4份微孔起泡剂混合均匀，与18份玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与1份TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
所述微孔起泡剂的制备过程如下：
A1.将2份硝化纤维素、5份醋酸纤维素、2份氧化淀粉和5份樟脑混合，向其中缓慢加酒精并搅拌至刚好溶解；
A2.将搅拌速度调至100r/min，再将3份歧化松香和15份过800目筛的珍珠岩粉末分多次少量的加入A1中得到的混合溶液中，如果歧化松香没有溶解，则按每次0.2份的量加入酒精直至歧化松香完全溶解，歧化松香全部溶解完成后在10min内平稳增加至300r/min，保持 30min；
A3.将A2中得到的稳定混合液体减压蒸馏，得到混合粉末，将混合粉末研磨至过500目筛，研磨过程中保持温度低于50℃。
所述增强剂的制备方法为：
B1.将5份聚氨酯和6份的桉树油加入胶体磨，将胶体磨启动至400r/min，保持5min；
B2.将2份聚合硫酸铁和1.6份二茂铁加入胶体磨，将胶体磨的转速提升至1000r/min，保持10min；
B3.将6份桉树油缓慢加入胶体磨，一边加入一边将转速提升至2000r/min，在桉树油加入完成后保持研磨10min，得到增强剂。
实施例3
一种增强型玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将35份UP树脂、8份PS合成胶、70份碳酸钙石粉、1份硬脂酸锌、2份增强剂加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与2份微孔起泡剂混合均匀，与30份玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与0.5份TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
所述微孔起泡剂的制备过程如下：
A1.将2.5份硝化纤维素、3份醋酸纤维素、3份氧化淀粉和3份樟脑混合，向其中缓慢加酒精并搅拌至刚好溶解；
A2.将搅拌速度调至100r/min，再将4份歧化松香和10份过800目筛的珍珠岩粉末分多次少量的加入A1中得到的混合溶液中，如果歧化松香没有溶解，则按每次0.2份的量加入酒精直至歧化松香完全溶解，歧化松香全部溶解完成后在10min内平稳增加至300r/min，保持 30min；
A3.将A2中得到的稳定混合液体减压蒸馏，得到混合粉末，将混合粉末研磨至过500目筛，研磨过程中保持温度低于50℃。
所述增强剂的制备方法为：
B1.将6份聚氨酯和4份的桉树油加入胶体磨，将胶体磨启动至400r/min，保持5min；
B2.将3.5份聚合硫酸铁和1.1份二茂铁加入胶体磨，将胶体磨的转速提升至1000r/min，保持10min；
B3.将4份桉树油缓慢加入胶体磨，一边加入一边将转速提升至2000r/min，在桉树油加入完成后保持研磨10min，得到增强剂。
对比例1
一种玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将30份UP树脂、9.5份PS合成胶、66份碳酸钙石粉、1.5份硬脂酸锌加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与3.3份微孔起泡剂混合均匀，与27份玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与0.59份TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
所述微孔起泡剂的制备过程如下：
A1.将2.3份硝化纤维素、4.2份醋酸纤维素、2.25份氧化淀粉和3.6份樟脑混合，向其中缓慢加酒精并搅拌至刚好溶解；
A2.将搅拌速度调至100r/min，再将3.3份歧化松香和13.6份过800目筛的珍珠岩粉末分多次少量的加入A1中得到的混合溶液中，歧化松香全部溶解完成后在10min内平稳增加至 300r/min，保持30min；
A3.将A2中得到的稳定混合液体减压蒸馏，得到混合粉末，将混合粉末研磨至过500目筛，研磨过程中保持温度低于50℃。
对比例2
一种玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将30份UP树脂、9.5份PS合成胶、66份碳酸钙石粉、1.5份硬脂酸锌、1.8份增强剂加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与27份玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与0.59份TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
所述增强剂的制备方法为：
B1.将5.5份聚氨酯和5.8份的桉树油加入胶体磨，将胶体磨启动至400r/min，保持5min；
B2.将2.7份聚合硫酸铁和1.35份二茂铁加入胶体磨，将胶体磨的转速提升至1000r/min，保持10min；
B3.将5.8份桉树油缓慢加入胶体磨，一边加入一边将转速提升至2000r/min，在桉树油加入完成后保持研磨10min，得到增强剂。
对比例3
一种增强型玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将30份UP树脂、9.5份PS合成胶、66份碳酸钙石粉、1.5份硬脂酸锌加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与27份玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与0.59份TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
将所有试验制得的成品陈放30天后，依照《GB/T 34182-2017复合材料电缆支架》，检测弯曲强度、弯曲弹性模量，冲击韧性，巴科尔硬度、树脂不可溶分含量以及绝缘电阻，结果如表1，同时依照本国标进行耐酸、耐碱、耐水、耐光老化检测，检测检测结果如表2所示。
表1物理性质检测表
表2耐候性检测表
而对成品进行剖切，并随机选取一共10cm2的区域利用相机快速统计其中孔泡的直径，绘制成表格如图1、图2所示，其中，纵坐标为频率，横坐标为孔径范围，因为对比例2、3中并未添加微孔起泡剂，产生的孔隙数量较少，难以形成统计结果，因此不做图列出。
从物理性质检测表和图1、2可以看出，当添加微孔起泡剂时，会产生大量较为均一的气泡，但是不添加增强剂时，微孔起泡剂产生的气泡还是会部分融合自发产生的气泡，使得气泡的平均直径较大，反而使得产品效果下降。
而从单纯的添加增强剂的情况来看，对玻璃钢各项指标提高的十分不明显，仅巴克尔硬度有一定的上升，结合表层陈放后轻微变色的情况以及耐候性的变化来看，增强剂对表面增强的效果十分明显。
但是同时添加增强剂和微孔起泡剂后，增强剂反而抵消了微孔起泡剂的负面效果，使得平均孔隙直径有明显下移，孔隙直径的数据变得更小更集中，从表观表现来看，弯曲强度、弯曲弹性模量都有所增强，冲击韧性也有所提高。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种增强型玻璃钢，其特征在于：包括以质量份数计以下组分：
UP树脂：25-35份；
PS合成胶：8-12份；
碳酸钙石粉：60-70份；
TBPB叔丁酯：0.5-1份；
硬脂酸锌：1-2份；
玻璃纤维：18-30份；
微孔起泡剂：2-4份；
增强剂：1.5-2份。
2.根据权利要求1所述的一种增强型玻璃钢，其特征在于：所述微孔起泡剂包括以质量份数计以下组分：
珍珠岩粉末：10-15份；
歧化松香：3-4份；
硝化纤维素：2-2.5份；
醋酸纤维素：3-5份；
氧化淀粉：2-3份；
樟脑：3-5份；
所述硝化纤维素的含氮量为10-11％。
3.根据权利要求2所述的一种增强型玻璃钢，其特征在于：所述微孔起泡剂的制备过程如下：
A1.将硝化纤维素、醋酸纤维素、氧化淀粉和樟脑混合，向其中缓慢加酒精并搅拌至刚好溶解；
A2.将搅拌速度调至100r/min，再将歧化松香和过800目筛的珍珠岩粉末分多次少量的加入A1中得到的混合溶液中，如果歧化松香没有溶解，则按每次0.2份的量加入酒精直至歧化松香完全溶解，歧化松香全部溶解完成后在10min内平稳增加至300r/min，保持30min；
A3.将A2中得到的稳定混合液体减压蒸馏，得到混合粉末，将混合粉末研磨至过500目筛，研磨过程中保持温度低于50℃。
4.根据权利要求1所述的一种增强型玻璃钢，其特征在于：所述增强剂包括以质量份数计以下组分：
桉树油：8-12份；
聚合硫酸铁：2-3.5份；
二茂铁：1.1-1.6份；
聚氨酯：5-6份。
5.根据权利要求4所述的一种增强型玻璃钢，其特征在于：所述增强剂的制备方法为：
B1.将聚氨酯和一半的桉树油加入胶体磨，将胶体磨启动至400r/min，保持5min；
B2.将聚合硫酸铁和二茂铁加入胶体磨，将胶体磨的转速提升至1000r/min，保持10min；
B3.将剩余的桉树油缓慢加入胶体磨，一边加入一边将转速提升至2000r/min，在桉树油加入完成后保持研磨10min，得到增强剂。
6.根据权利要求1所述的一种增强型玻璃钢，其特征在于：所述碳酸钙石粉按粒径分为800μm和400μm两种，加入比例为每一质量份800μm碳酸钙石粉加入3-4份400μm碳酸钙石粉。
7.一种如同权利要求1所述的增强型玻璃钢的模压成型工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1.配置：将UP树脂、PS合成胶、碳酸钙石粉、硬脂酸锌、增强剂加热混合均匀，形成胶衣；
S2.调制：取以质量计十分之一的胶衣，与微孔起泡剂混合均匀，与玻璃纤维浸渍、干燥、剪断成片，形成调制纤维片；
S3.模压：将模具清理干净并加热，再将S1配置中剩余的胶衣与TBPB叔丁酯混合均匀后，再和S2调制中的得到的调制纤维片混合均匀，注入模具中，并保温一段时间；
S4.成品：将玻璃钢放气、缓慢冷却、脱模，得到增强型玻璃钢。
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