CN112029235A - 一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112029235A
CN112029235A CN202010722827.9A CN202010722827A CN112029235A CN 112029235 A CN112029235 A CN 112029235A CN 202010722827 A CN202010722827 A CN 202010722827A CN 112029235 A CN112029235 A CN 112029235A
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy
epoxy resin
environment
molding compound
sheet molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010722827.9A
Other languages
English (en)
Inventor
白灵
南江琨
阮长杰
崔国新
庞兴功
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Adesso Advanced Materials Wuhu Co ltd
Original Assignee
Adesso Advanced Materials Wuhu Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adesso Advanced Materials Wuhu Co ltd filed Critical Adesso Advanced Materials Wuhu Co ltd
Priority to CN202010722827.9A priority Critical patent/CN112029235A/zh
Publication of CN112029235A publication Critical patent/CN112029235A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
    • C08J5/0405—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres
    • C08J5/043—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with inorganic fibres with glass fibres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K13/00—Use of mixtures of ingredients not covered by one single of the preceding main groups, each of these compounds being essential
    • C08K13/04—Ingredients characterised by their shape and organic or inorganic ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/30—Sulfur-, selenium- or tellurium-containing compounds
    • C08K2003/3045—Sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/014—Additives containing two or more different additives of the same subgroup in C08K
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/36—Silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/16—Nitrogen-containing compounds
    • C08K5/17—Amines; Quaternary ammonium compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14—Glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22—Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24—Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/28—Glass

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本发明公开了一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用，涉及纤维增强热固性树脂复合材料应用领域，所述环保阻燃低密度环氧片状模塑料包括20～45wt％的短切玻璃纤维，10～25wt％的环保高效阻燃剂，4～10wt％的空心玻璃微珠，0～15wt％的无机填料，30～50wt％的可快速增稠的环氧树脂组合物，可快速增稠的环氧树脂组合物包括快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂，本发明不含易挥发的小分子化合物和溶剂，满足低VOC环保要求，在140～160℃模压3～10min快速成型，制备的复合材料制件密度低，密度≤1.4g/cm3，力学性能良好，具有环保阻燃特性，极限氧指数达到32以上。

Description

一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纤维增强热固性树脂复合材料应用领域，特别涉及一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用。
背景技术
片状模塑料(SMC)模压成型是一种先进的树脂基复合材料成型方法。其现有制备方法为：首先将热固性树脂、增强纤维以及各种助剂通过增稠形成一种粘度较大较稳定的片料，再将该片料剪裁成一定的尺寸，铺放于模具中进行模压。SMC多采用玻璃纤维增强不饱和树脂得到，但是玻纤增强的不饱和SMC强度较差，抗冲击强度低，无法满足材料轻量化替代对材料轻质高强的要求，并且不饱和树脂采用苯乙烯作溶剂无法满足复材部件低VOC排放的环保要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法，以解决现有技术中存在的多项缺陷并应用环保阻燃低密度环氧片状模塑料的阻燃低密度特性制备高强度纤维增强复合材料。
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料，包括重量百分比为30～50％的可快速固化环氧树脂组合物，重量百分比为2～5％的含胺基活泼氢的环氧增稠剂，重量百分比为20～45％的短切玻璃纤维，重量百分比4～10％的空心玻璃微珠，重量百分比10～25％的环保高效阻燃剂，重量百分比0～15％的无机填料；所述环保阻燃低密度环氧片状模塑料不含易挥发的小分子化合物和溶剂，满足低VOC环保要求，具有140～160℃，3～10min模压快速成型特性；
所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂由含一个或多个伯氨基或仲氨基基团的单胺或多元胺中的至少一种组成。
优选地，所述可快速固化环氧树脂组合物由环氧树脂，稀释剂，潜伏性环氧固化剂，固化促进剂和助剂制备而成。
优选地，所述环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油脂型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、特种环氧树脂、改性环氧树脂中的至少一种；所述稀释剂为含一个以上环氧官能团的活性稀释剂；所述环氧固化剂为芳香胺类、双氰胺类、有机酰肼类、改性芳香胺类、改性双氰胺类、改性有机酰肼类、线性酚醛树脂中的一种或多种；所述固化促进剂为有机脲、改性有机脲、咪唑和改性咪唑中的一种或多种；所述助剂包括浸润剂、降粘剂、消泡剂和内脱模剂。
优选地，所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂由脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺、聚酰胺以及脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺或聚酰胺的改性胺中的一种或多种组成。
优选地，所述可快速固化环氧树脂组合物具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：12～40。
优选地，所述短切玻璃纤维为环氧体系上浆剂处理的合股纱玻璃纤维，所述短切玻璃纤维长度为10～50mm；所述空心玻璃微珠抗压强度≥20MPa，粒径为50～150μm；所述环保高效阻燃剂包括无卤磷氮混合阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂、三聚氰胺氰尿酸盐、六苯氧基环三磷腈、烷基次膦酸盐、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种；所述无机填料包括碳酸钙、高岭土、彭润土、硫酸钡、滑石粉、二氧化硅微粉中的至少一种；所述环保高效阻燃剂和无机填料的D90粒径均为2～20μm。
一种上述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料的制备方法，包括以下具体步骤：
a、将环氧树脂，稀释剂，潜伏性环氧固化剂，固化促进剂和助剂按重量比例加入双轴树脂反应釜中搅拌混合均匀得到可快速固化环氧树脂组合物；
b、将空心玻璃微珠、环保高效阻燃剂和填料按重量比例依次加入双轴树脂反应釜中与可快速固化环氧树脂组合物搅拌混合均匀得到环氧树脂混合物；
c、将环氧树脂混合物与含胺基活泼氢的环氧增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按比例抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到25℃初始粘度为10～150Pa.s的可快速增稠的环氧树脂糊；
d、可快速增稠的环氧树脂糊再通过树脂胶槽刮刀将可快速增稠的环氧树脂糊均匀涂覆在上、下承载膜的单面上，分别形成环氧树脂糊层；所述上、下承载膜选择容易与环氧树脂糊层分离的材质，便于后续收卷包装；
e、SMC片材机切纱辊切割玻璃纤维均匀落纱短切玻璃纤维在下承载膜的环氧树脂糊层上，将上承载膜的环氧树脂糊层覆盖短切玻璃纤维，经过挤压和排气，使环氧树脂糊层糊层充分浸润玻璃纤维形成环氧玻纤片材，剥离上、下承载膜后收卷或箱式包装；
f、将收卷或箱式包装的环氧玻纤片材在烘房熟化处理，使可快速增稠的环氧树脂糊快速增稠至25℃粘度为2000～500000Pa.s，150℃凝胶时间≤60sec，得到环保阻燃低密度环氧片状模塑料。
优选地，所述可快速增稠的环氧树脂糊的25℃初始粘度为10～150Pa.s，所述步骤f中熟化温度为20～70℃，时间为1～200hrs。
一种纤维增强复合材料，由上述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料模压制备而成，密度≤1.4g/cm3，拉伸强度在100Mpa以上，拉伸模量在10Gpa以上，弯曲强度在150Mpa以上，弯曲模量在10Gpa以上，冲击强度在70KJ/m2以上，极限氧指数达到32以上。
本发明获得的有益效果：
(1)本发明提供的环保阻燃低密度环氧片状模塑料的环氧树脂糊在25℃下的粘度为10～150Pa.s，环氧树脂糊初始粘度低有利于充分浸润短切玻纤，经熟化快速增稠处理后的环氧树脂糊在25℃下的粘度为2000～500000Pa.s，环氧片状模塑料裁切、铺贴操作工艺性良好，操作方便。
(2)本发明提供的环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的纤维增强复合材料具有轻质高强优点，密度≤1.4g/cm3，拉伸强度达到100Mpa以上，拉伸模量达到10Gpa以上，弯曲强度达到150Mpa以上，弯曲模量达到10Gpa以上，冲击强度达到780KJ/m2以上。
(3)本发明提供的环保阻燃低密度环氧片状模塑料的环氧树脂糊不含易挥发的小分子化合物和溶剂，满足低VOC环保要求。
(4)本发明提供的环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的纤维增强复合材料具有环保阻燃特性，燃烧测试低烟、低毒，极限氧指数达到32以上。
附图说明
图1为生产工艺流程图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明中使用的玻璃纤维原材料：
A、重庆国际ECT-55E-2400TEX合股纱玻璃纤维，是专为环氧片状模塑料工艺而设计开发的专用玻璃纤维，该产品含有的硅烷类浸润剂能与环氧树脂形成良好的浸润，给产品提供优良的机械性能。
对所发明的环保阻燃低密度环氧片状模塑料进行性能测试，方法如下:
1.采用TA DHR-2流变仪测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料使用的可快速增稠环氧树脂糊在25℃的初始粘度。
2.采用TA DHR-2流变仪测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料经熟化处理后的环氧树脂在25℃的粘度。
3.SMC片材机切割玻璃纤维面密度测定，设定切纱辊转速n(rad/min)和设备机速V(m/min)，切割连续纤维1min，切割纤维三次，切割的短切纤维取样称重m(g)，计算短切玻纤面密度：
GF-GSM＝m/(1.0×3×V)＝m/(3×V)(g/m2)。
4.裁取3片大小为320×250mm2的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，称重质量为M，通过公式计算环氧片状模塑料面密度，计算公式：
GSM＝M/(0.32×0.25×3)＝12.5M/3(g/m2)。
5.根据短切玻纤面密度和环氧片状模塑料面密度计算纤维含量，计算公式：
FW/C＝GF-GSM/GSM×100％。
6.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g环保阻燃低密度环氧片状模塑料所含环氧树脂的凝胶时间。
7.基于GB/T 1446-2005标准采用电子万能拉力试验机的测试方法，测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的复合材料产品的力学性能，其中拉伸性能基于GB/T 1447-2005标准测试，包括拉伸强度，拉伸模量；弯曲性能基于GB/T 1449-2005标准测试，包括弯曲强度，弯曲模量；基于GB/T 1451-2005标准采用简支梁无缺口冲击性能测试方法，测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的复合材料产品的无缺口冲击强度。
8.基于GB/T19466-2004标准采用DSC(TA DSC Q20)测定环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的复合材料制品的Tg。
实施例1：
一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料，包括重量百分比为50％的可快速固化环氧树脂组合物，重量百分比为5％的异佛尔酮二胺环氧增稠剂，重量百分比为20％的重庆国际ECT-55E-2400TEX合股纱玻璃纤维A，重量百分比10％的空心玻璃微珠，重量百分比15％的环保高效阻燃剂。所述环保高效阻燃剂的D90粒径为12μm。
其中可快速固化环氧树脂组合物为艾达索高新材料芜湖有限公司生产树脂，空心玻璃微珠为郑州圣莱特空心玻璃微珠有限公司HL35，空心玻璃微珠抗压强度≥20MPa，粒径为50μm；环保高效阻燃剂为深圳华研阻燃新材料有限公司改性磷氮混合无卤阻燃剂Intumix-3210。
一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料的生产工艺，工艺的流程由图1所示，包括以下工序：
a、将NPEL-128环氧树脂，含三官能团环氧活性稀释剂，双氰胺，有机脲和改性咪唑固化促进剂，内脱模剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物；
b、将空心玻璃微珠HL35和环保高效阻燃剂Intumix-3210按重量比例依次加入双轴树脂反应釜中与可快速固化环氧树脂组合物搅拌混合均匀得到环氧树脂混合物；
c、将可快速固化环氧树脂混合物与异佛尔酮二胺环氧增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按比例抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂糊；其中可快速固化环氧树脂组合物具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：12。
d、通过树脂胶槽刮刀将可快速增稠的环氧树脂糊均匀涂覆在上、下承载膜上，形成环氧树脂糊层；上、下承载膜涂覆量均为600g/m2。
e、SMC片材机切纱辊切割玻璃纤维均匀落纱短切玻璃纤维在下承载膜环氧树脂糊上，短切玻璃纤维长度为10mm，上承载膜环氧树脂糊层覆盖短切玻璃纤维，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润玻璃纤维形成环氧玻纤片材，然后收卷或箱式包装；
f、将收卷或箱式包装的环氧玻纤片材在烘房35℃×20hrs熟化处理，使环氧树脂快速增稠，得到环保阻燃低密度环氧片状模塑料。
短切玻璃纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试环氧树脂混合物和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为60Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为3600Pa.s。
3.SMC片材机切割玻璃纤维面密度测定，设定切纱辊转速48rad/min和设备机速5m/min，切割连续纤维1min，切割纤维三次，切割的短切纤维取样称重12100g，计算短切玻纤面密度：
GF-GSM＝12100/(1.0×3×5)g/m2＝807g/m2。
4.裁取3片大小为320×250mm2的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，称重质量为486，通过公式计算环氧片状模塑料面密度，计算公式：
GSM＝486/(0.32×0.25×3)＝2025g/m2
5.根据短切玻纤面密度和环氧片状模塑料面密度计算玻纤含量，计算公式：
FW/C＝807/2025×100％＝39.9％。
6.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g环保阻燃低密度环氧片状模塑料所含环氧树脂的凝胶时间为58sec。
7.将模腔尺寸为250×250×4mm3的平板模压模具下模具面预热至140～145℃，上模具面预热至150～155℃；裁切制备的环保阻燃低密度环氧片状模塑料370g，裁切为200×200mm2片料叠起来，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力10MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度4mm的环保阻燃低密度环氧片状模塑料复合材料板材。
8.所得的复合材料板材，采用自动雕刻机5片长度180mm，宽度为10mm的哑铃型抗拉伸实验片，切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，切割出5片长度为80mm，宽度为10mm的无缺口冲击试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的拉伸强度121MPa，拉伸模量10.4GPa，弯曲强度213MPa，弯曲模量10.8GPa；采用摆锤冲击试验机基于GB/T 1451-2005标准测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的复合材料产品的无缺口冲击强度，测得复合材料板材的无缺口冲击强度85KJ/m2。
9.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为115.6℃。
实施例2：
一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料，包括重量百分比为30％的可快速固化环氧树脂组合物，重量百分比为2％的异佛尔酮二胺环氧增稠剂，重量百分比为30％的重庆国际ECT-55E-2400TEX合股纱玻璃纤维A，重量百分比4％的空心玻璃微珠，重量百分比25％的环保高效阻燃剂。构成组分中还含有重量百分比9％的无机填料，无机填料为硫酸钡、滑石粉、二氧化硅微粉1:1：1混合物；所述环保高效阻燃剂和无机填料的D90粒径为20μm。
其中可快速固化环氧树脂组合物为艾达索高新材料芜湖有限公司生产树脂，空心玻璃微珠为郑州圣莱特空心玻璃微珠有限公司HL35，空心玻璃微珠抗压强度≥20MPa，粒径为150μm；环保高效阻燃剂为深圳华研阻燃新材料有限公司改性磷氮混合无卤阻燃剂Intumix-3211。ECT-55E-2400TEX合股纱玻璃纤维A为环氧体系上浆剂处理的合股纱玻璃纤维；
一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料的生产工艺，工艺的流程由图1所示，包括以下工序：
a、将NPEL-128环氧树脂，含三官能团环氧活性稀释剂，双氰胺，有机脲和改性咪唑固化促进剂，内脱模剂，降粘剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物；
b、将空心玻璃微珠HL35和环保高效阻燃剂Intumix-3211按重量比例依次加入双轴树脂反应釜中与可快速固化环氧树脂组合物搅拌混合均匀得到环氧树脂混合物；
c、将可快速固化环氧树脂混合物与异佛尔酮二胺环氧增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按比例抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，边搅拌边加入无机填料，充分搅拌后得到可快速增稠的环氧树脂糊；其中可快速固化环氧树脂组合物具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：40。
d、通过树脂胶槽刮刀将可快速增稠的环氧树脂糊均匀涂覆在上、下承载膜上，形成环氧树脂糊层；上、下承载膜涂覆量均为500g/m2。
e、SMC片材机切纱辊切割玻璃纤维均匀落纱短切玻璃纤维在下承载膜环氧树脂糊上，短切玻璃纤维长度为50mm，上承载膜环氧树脂糊层覆盖短切玻璃纤维，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润玻璃纤维形成环氧玻纤片材，然后收卷或箱式包装；
f、将收卷或箱式包装的环氧玻纤片材在烘房40℃×15hrs熟化处理，使环氧树脂快速增稠，得到环保阻燃低密度环氧片状模塑料。
短切玻璃纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试环氧树脂混合物和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为21Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为27000Pa.s。
3.SMC片材机切割玻璃纤维面密度测定，设定切纱辊转速42rad/min和设备机速5m/min，切割连续纤维1min，切割纤维三次，切割的短切纤维取样称重10500g，计算短切玻纤面密度：
i.GF-GSM＝10500(1.0×3×5)g/m2＝700g/m2。
4.裁取3片大小为320×250mm2的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，称重质量为483，通过公式计算环氧片状模塑料面密度，计算公式：
a)GSM＝483/(0.32×0.25×3)＝2012.5g/m2
5.根据短切玻纤面密度和环氧片状模塑料面密度计算玻纤含量，计算公式：
a)FW/C＝700/2012.5×100％＝34.8％。
6.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g环保阻燃低密度环氧片状模塑料所含环氧树脂的凝胶时间为56sec。
7.将模腔尺寸为250×250×4mm3的平板模压模具下模具面预热至140～145℃，上模具面预热至150～155℃；裁切制备的环保阻燃低密度环氧片状模塑料365g，裁切为200×200mm2片料叠起来，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力10MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度4mm的环保阻燃低密度环氧片状模塑料复合材料板材。
8.所得的复合材料板材，采用自动雕刻机5片长度180mm，宽度为10mm的哑铃型抗拉伸实验片，切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，切割出5片长度为80mm，宽度为10mm的无缺口冲击试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的拉伸强度101MPa，拉伸模量9.3GPa，弯曲强度202MPa，弯曲模量8.6GPa；采用摆锤冲击试验机基于GB/T 1451-2005标准测试环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备的复合材料产品的无缺口冲击强度，测得复合材料板材的无缺口冲击强度79KJ/m2。
9.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为116.4℃。
实施例3：其余均与实施例2相同，不同之处在于：
重量百分比为19.5％的可快速固化环氧树脂组合物，重量百分比为3.5％的含胺基活泼氢的环氧增稠剂，重量百分比为45％的短切玻璃纤维，重量百分比7％的空心玻璃微珠，重量百分比10％的环保高效阻燃剂；构成组分中还含有重量百分比15％的无机填料，无机填料为碳酸钙、高岭土、彭润土2:1:1混合物；所述环保高效阻燃剂和无机填料的D90粒径均为5μm。
NPEL-128环氧树脂可等同替换为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油脂型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、特种环氧树脂、改性环氧树脂中的至少一种；
含三官能团环氧活性稀释剂可等同替换为含一个以上环氧官能团的活性稀释剂；
环氧固化剂双氰胺可等同替换为芳香胺类、双氰胺类、有机酰肼类、改性芳香胺类、改性双氰胺类、改性有机酰肼类、线性酚醛树脂中的一种或多种；
有机脲和改性咪唑固化促进剂可等同调换为有机脲、改性有机脲、咪唑和改性咪唑中的一种或多种；
异佛尔酮二胺(含胺基活泼氢的环氧增稠剂)可等同替换为脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺、聚酰胺以及脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺或聚酰胺的改性胺中的一种或多种。
步骤c中可快速固化环氧树脂组合物具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：26。环氧树脂糊在上、下承载膜上的涂覆量均为700g/m2。
短切玻璃纤维为环氧体系上浆剂处理的合股纱玻璃纤维，短切玻璃纤维长度为30mm；空心玻璃微珠抗压强度≥20MPa，粒径为100μm；
环保高效阻燃剂Intumix-3211可等同替换为无卤磷氮混合阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂、三聚氰胺氰尿酸盐、六苯氧基环三磷腈、烷基次膦酸盐、氢氧化铝、氢氧化镁等无卤环保阻燃剂中的至少一种；
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料，其特征在于：包括重量百分比为30～50％的可快速固化环氧树脂组合物，重量百分比为2～5％的含胺基活泼氢的环氧增稠剂，重量百分比为20～45％的短切玻璃纤维，重量百分比4～10％的空心玻璃微珠，重量百分比10～25％的环保高效阻燃剂，重量百分比0～15％的无机填料；所述环保阻燃低密度环氧片状模塑料不含易挥发的小分子化合物和溶剂，满足低VOC环保要求，具有140～160℃，3～10min模压快速成型特性；
所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂由含一个或多个伯氨基或仲氨基基团的单胺或多元胺中的至少一种组成。
2.根据权利要求1所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，其特征在于，所述可快速固化环氧树脂组合物由环氧树脂，稀释剂，潜伏性环氧固化剂，固化促进剂和助剂制备而成。
3.根据权利要求2中所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，其特征在于，所述环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油脂型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、脂肪族环氧树脂、脂环族环氧树脂、特种环氧树脂、改性环氧树脂中的至少一种；所述稀释剂为含一个以上环氧官能团的活性稀释剂；所述环氧固化剂为芳香胺类、双氰胺类、有机酰肼类、改性芳香胺类、改性双氰胺类、改性有机酰肼类、线性酚醛树脂中的一种或多种；所述固化促进剂为有机脲、改性有机脲、咪唑和改性咪唑中的一种或多种；所述助剂包括浸润剂、降粘剂、消泡剂和内脱模剂。
4.根据权利要求1所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，其特征在于，所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂由脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺、聚酰胺以及脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺或聚酰胺的改性胺中的一种或多种组成。
5.根据权利要求1所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，其特征在于，所述可快速固化环氧树脂组合物具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：12～40。
6.根据权利要求1所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料，其特征在于，所述短切玻璃纤维为环氧体系上浆剂处理的合股纱玻璃纤维，所述短切玻璃纤维长度为10～50mm；所述空心玻璃微珠抗压强度≥20MPa，粒径为50～150μm；所述环保高效阻燃剂包括无卤磷氮混合阻燃剂、聚磷酸铵阻燃剂、三聚氰胺氰尿酸盐、六苯氧基环三磷腈、烷基次膦酸盐、氢氧化铝、氢氧化镁中的至少一种；所述无机填料包括碳酸钙、高岭土、彭润土、硫酸钡、滑石粉、二氧化硅微粉中的至少一种；所述环保高效阻燃剂和无机填料的D90粒径均为2～20μm。
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
a、将环氧树脂，稀释剂，潜伏性环氧固化剂，固化促进剂和助剂按重量比例加入双轴树脂反应釜中搅拌混合均匀得到可快速固化环氧树脂组合物；
b、将空心玻璃微珠、环保高效阻燃剂和填料按重量比例依次加入双轴树脂反应釜中与可快速固化环氧树脂组合物搅拌混合均匀得到环氧树脂混合物；
c、将环氧树脂混合物与含胺基活泼氢的环氧增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按比例抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到25℃初始粘度为10～150Pa.s的可快速增稠的环氧树脂糊；
d、可快速增稠的环氧树脂糊再通过树脂胶槽刮刀将可快速增稠的环氧树脂糊均匀涂覆在上、下承载膜的单面上，分别形成环氧树脂糊层；所述上、下承载膜选择容易与环氧树脂糊层分离的材质，便于后续收卷包装；
e、SMC片材机切纱辊切割玻璃纤维均匀落纱短切玻璃纤维在下承载膜的环氧树脂糊层上，将上承载膜的环氧树脂糊层覆盖短切玻璃纤维，经过挤压和排气，使环氧树脂糊层糊层充分浸润玻璃纤维形成环氧玻纤片材，剥离上、下承载膜后收卷或箱式包装；
f、将收卷或箱式包装的环氧玻纤片材在烘房熟化处理，使可快速增稠的环氧树脂糊快速增稠至25℃粘度为2000～500000Pa.s，150℃凝胶时间≤60sec，得到环保阻燃低密度环氧片状模塑料。
8.根据权利要求7所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料的制备方法，其特征在于，所述可快速增稠的环氧树脂糊的25℃初始粘度为10～150Pa.s，所述步骤f中熟化温度为20～70℃，时间为1～200hrs。
9.一种纤维增强复合材料，其特征在于，由权利要求1～6中任一项所述的环保阻燃低密度环氧片状模塑料制备而成，密度≤1.4g/cm3，拉伸强度在100Mpa以上，拉伸模量在10Gpa以上，弯曲强度在150Mpa以上，弯曲模量在10Gpa以上，冲击强度在70KJ/m2以上，极限氧指数达到32以上。
CN202010722827.9A 2020-07-24 2020-07-24 一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用 Pending CN112029235A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010722827.9A CN112029235A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010722827.9A CN112029235A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112029235A true CN112029235A (zh) 2020-12-04

Family

ID=73583076

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010722827.9A Pending CN112029235A (zh) 2020-07-24 2020-07-24 一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112029235A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112048154A (zh) * 2020-07-28 2020-12-08 艾达索高新材料芜湖有限公司 一种环氧玻纤smc片料及其制备方法
CN114561178A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 中国航空制造技术研究院 一种低密度阻燃填充胶及其制备方法
CN114907673A (zh) * 2022-07-01 2022-08-16 北京新福润达绝缘材料有限责任公司 一种环氧模压复合材料及其制备方法
CN115536983A (zh) * 2022-10-28 2022-12-30 泰州高意诚复合材料有限公司 低玻纤含量高刚度smc材料
CN117089163A (zh) * 2023-08-30 2023-11-21 洛阳双瑞橡塑科技有限公司 一种轻质环氧树脂复合材料板、制备工艺及制备装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101096443A (zh) * 2007-07-10 2008-01-02 武汉理工大学 一种制备环氧片状模塑料的方法及其产品
CN108410130A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 芜湖天道绿色新材料有限公司 一种片状模塑料用固化环氧组合物及其制备方法
CN108570212A (zh) * 2017-03-14 2018-09-25 广州金发碳纤维新材料发展有限公司 一种碳纤维团状模压材料的制造方法
CN111073218A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 艾达索高新材料芜湖有限公司 一种环保阻燃短切碳纤维毡预浸料及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101096443A (zh) * 2007-07-10 2008-01-02 武汉理工大学 一种制备环氧片状模塑料的方法及其产品
CN108570212A (zh) * 2017-03-14 2018-09-25 广州金发碳纤维新材料发展有限公司 一种碳纤维团状模压材料的制造方法
CN108410130A (zh) * 2018-02-08 2018-08-17 芜湖天道绿色新材料有限公司 一种片状模塑料用固化环氧组合物及其制备方法
CN111073218A (zh) * 2019-12-31 2020-04-28 艾达索高新材料芜湖有限公司 一种环保阻燃短切碳纤维毡预浸料及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112048154A (zh) * 2020-07-28 2020-12-08 艾达索高新材料芜湖有限公司 一种环氧玻纤smc片料及其制备方法
CN114561178A (zh) * 2022-02-25 2022-05-31 中国航空制造技术研究院 一种低密度阻燃填充胶及其制备方法
CN114561178B (zh) * 2022-02-25 2024-01-26 中国航空制造技术研究院 一种低密度阻燃填充胶及其制备方法
CN114907673A (zh) * 2022-07-01 2022-08-16 北京新福润达绝缘材料有限责任公司 一种环氧模压复合材料及其制备方法
CN114907673B (zh) * 2022-07-01 2024-04-09 北京新福润达绝缘材料有限责任公司 一种环氧模压复合材料及其制备方法
CN115536983A (zh) * 2022-10-28 2022-12-30 泰州高意诚复合材料有限公司 低玻纤含量高刚度smc材料
CN117089163A (zh) * 2023-08-30 2023-11-21 洛阳双瑞橡塑科技有限公司 一种轻质环氧树脂复合材料板、制备工艺及制备装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112029235A (zh) 一种环保阻燃低密度环氧片状模塑料及其制备方法和应用
CN111073218A (zh) 一种环保阻燃短切碳纤维毡预浸料及其制备方法
CN104245875B (zh) 环氧粘合剂组合物
KR102205915B1 (ko) 섬유-매트릭스 반마감 생성물용 에폭시드 수지 조성물
CN102549041A (zh) 可固化环氧树脂组合物及由其制备的复合材料
CN112029234A (zh) 一种可快速增稠环氧树脂组合物及其纤维增强复合材料半固化料
US4608300A (en) Fibre composite materials impregnated with a curable epoxide resin matrix
JPH11302507A (ja) 繊維強化複合材料用エポキシ樹脂組成物、繊維強化複合材料用中間基材および繊維強化複合材料
KR102395468B1 (ko) N-히드록실 에틸 피페리딘 (nhep): 에폭시 시스템을 위한 신규 경화제
KR20200087706A (ko) 에폭시 배합물을 위한 모노-알킬화 디아민: 에폭시 시스템을 위한 신규한 경화제
JP6312711B2 (ja) 破壊靭性が高い硬化性組成物
EP3762443B1 (en) Cycloaliphatic amines for epoxy formulations: a novel curing agent for epoxy systems
CN112048154A (zh) 一种环氧玻纤smc片料及其制备方法
CN111978681A (zh) 一种碳纤维环氧smc片料及其制备方法
CN115197537A (zh) 阻燃环氧树脂组合物、预浸料、纤维增强复合材料及制备
CN104411737A (zh) 具有低吸水性的低密度环氧组合物
CN102850520B (zh) 增韧-阻燃型环氧树脂及其制备方法
RU2427598C2 (ru) Состав эпоксибисмалеимидного связующего для препрегов, препрег и изделие
Bhatnagar Epoxy resins from 1980 to date. Part 1
US5075356A (en) Bisphenol and neopentyl glycol diglycidyl ethers with glycidyl methacrylate copolymer
CN112048153A (zh) 一种阻燃环氧片状模塑料及其制备方法
EP1611180A2 (en) Epoxy resin composition
CN112063118A (zh) 一种低密度阻燃环氧smc树脂组合物
CN114316322B (zh) 一种耐烧蚀苯并噁嗪预浸料、复合材料及其制备方法
CN111187028B (zh) 地铁振动光缆铺设专用的自流环氧树脂砂浆及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201204

RJ01 Rejection of invention patent application after publication