CN112759780B - 一种抗冰冻耐低温冲击的asa/gf复合材料天线外罩 - Google Patents

一种抗冰冻耐低温冲击的asa/gf复合材料天线外罩 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，原料比例为ASA树脂40~80份，α‑MSAN树脂5~15份，高流动性SAN树脂5~10份，表面改性无机填料10~30份，相容剂SMA 1~3份，润滑剂EBS 1~2份，光稳定剂UV326 1~2份，光稳定剂C944 1~2份，抗氧剂B215 0.3~1份，金红石型二氧化钛1~3份。原料经混合后造粒并挤出成型为基站天线外罩，并在表面涂覆含有超疏水纳米二氧化硅的丙烯酸酯涂料，实现天线外罩耐候、防冰雪覆盖、耐低温冲击的功能。

Description

一种抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩
技术领域：
本发明属于高分子复合材料领域，特别涉及一种在表面涂覆超疏水涂料的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩。
背景技术：
户外应用的电力、通信、能源和交通等工程领域在冬季普遍面临着结冰的难题，如影响风电叶片的发电效率甚至导致机械故障、通信信号减弱等。天线罩长期在户外使用，特别是在高纬度地区，冬季的雨雪天气使天线外罩结冰，不仅降低了外罩的机械性能，冰雪覆盖也会影响天线系统的信号接收与发射，因此有必要研究抗冰冻型的天线外罩及材料。丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯三元共聚物(ASA)/玻璃纤维(GF)复合材料相对于ASA材料具有更高的强度，适合应用于更大尺寸的天线外罩，但是由于ASA/GF材料中含有玻纤，表面能较高，因此需要对材料进行改性，以降低表面能，减少天线罩表面的冰雪覆盖。
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抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，由以下两部分原料组成：(1)ASA/GF复合材料质量配比如下：
ASA树脂 40～80份
α-MSAN树脂 5～15份
高流动性SAN树脂 5～10份
表面改性无机填料 10～30份
相容剂SMA 1～3份
润滑剂EBS 1～2份
光稳定剂UV326 0.5～1份
光稳定剂944 0～0.5份
抗氧剂B215 0.3～1份
金红石型二氧化钛 0.5～1份
。
(2)表面涂覆的超疏水涂料质量配比如下：
Figure BDA0002880104190000011
Figure BDA0002880104190000021
受“荷叶效应”启发，研究人员通过在粗糙表面上涂覆低表面能材料开发出微纳米结构，使材料的水接触角超过150°，获得超疏水的效果，对防冰冻难题提供了新的研究方向。通过在天线罩表面涂覆低表面能材料，减少雨水与天线罩的接触时间，会降低结冰的概率，从而保护天线外罩。
进一步的，所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料，其特征在于所述的ASA树脂是采用具有核-壳结构的高胶ASA三元共聚物与SAN树脂共混制得的商品化原料，其熔体质量流动速率0.5～1.0g/10min，测试条件：温度200℃、负荷5千克。
进一步的，所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料，其特征在于所述的高流动性SAN树脂是采用本体法聚合工艺制备而成，熔体质量流动速率15～20g/10min，测试条件：温度200℃、负荷5千克。
进一步的，所述的α-MSAN耐热改性树脂是α-甲基苯乙烯与丙烯腈无规共聚物，其中丙烯腈的质量百分含量为20～30wt％，熔体质量流动速率0.1～0.5g/10min，测试条件：温度200℃、负荷5千克。
进一步的，所述的玻璃纤维表面经过偶联剂处理，直径13～15μm，形态为连续纤维、短切纤维中的一种或其组合。
进一步的，所述的聚丙烯酸酯涂料是由聚丙烯酸酯乳液与消泡剂、润湿剂、成膜剂、增稠剂等助剂均匀混合而成的涂料。
进一步的，所述的超疏水纳米二氧化硅属于气相法合成的纳米二氧化硅，且表面经过偶联剂处理，比表面积大于200m2/g。
抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
①在高速混合机中加入ASA树脂、SAN树脂、α-MSAN耐热改性树脂、表面改性无机填料、相容剂、润滑剂、光稳定剂、抗氧剂，在高速混合机中低速搅拌2min，再以1000rpm以上高速混合2min后得到改性ASA树脂混合物；排料至双螺杆挤出机进行造粒，控制挤出温度为200～230℃，主机螺杆转速50rpm，喂料转速15rpm，切粒转速150rpm；
②造粒后的改性ASA复合材料在85～90℃条件下干燥3h，排料至单螺杆挤出机成型为ASA复合材料异型材基站天线外罩，挤出温度为200～220℃，口模温度220℃，牵引速度0.3m/min；
③将聚丙烯酸酯涂料、固化剂、稀释剂、超疏水纳米二氧化硅和光稳定剂依次加入分散缸中，在常温下搅拌均匀，静置后均匀涂覆在ASA复合材料异型材基站天线外罩表面，并在60℃～70℃的温度范围内烘烤20min。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，以具有核壳结构的ASA树脂为主体材料，以α-甲基苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(α-MSAN)为耐热改性树脂，选择高流动苯乙烯-丙烯腈无规共聚物(SAN)为融指调节材料，选择玻璃纤维为增强材料，并复配相容剂、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂等功能助剂，通过造粒、挤出的方式制备耐候、耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，并在天线外罩表面涂覆含有超疏水纳米二氧化硅的丙烯酸酯涂料，进一步增强天线外罩耐候、防冰雪覆盖的功能。
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元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
实施例
实施例1
ASA树脂原料配方：ASA树脂70份，α-MSAN树脂10份，高流动性SAN树脂5份，玻纤15份，相容剂SMA 2份，润滑剂EBS 1份，光稳定剂UV326 0.5份，光稳定剂944 0.5份，抗氧剂B215 0.5份，金红石型二氧化钛1份。
聚丙烯酸酯涂料配方：聚丙烯酸酯涂料300份，固化剂50份，稀释剂250份，超疏水纳米二氧化硅3份，光稳定剂UV326 0.3份。
原料经混合、造粒、挤出成型天线外罩，并在表面涂覆聚丙烯酸酯涂料，形成超疏水涂层。
实施例2
ASA树脂原料配方：ASA树脂60份，α-MSAN树脂5份，高流动性SAN树脂10份，玻纤25份，相容剂SMA 3份，润滑剂EBS 1份，光稳定剂UV326 0.5份，光稳定剂944 0.5份，抗氧剂B215 0.5份，金红石型二氧化钛1份。
聚丙烯酸酯涂料配方：聚丙烯酸酯涂料300份，固化剂50份，稀释剂250份，超疏水纳米二氧化硅5份，光稳定剂UV326 0.5份。
原料经混合、造粒、挤出成型天线外罩，并在表面涂覆聚丙烯酸酯涂料，形成超疏水涂层。
实施例3
ASA树脂原料配方：ASA树脂50份，α-MSAN树脂10份，高流动性SAN树脂8份，玻纤25份，相容剂SMA 3份，润滑剂EBS 1份，光稳定剂UV326 1份，光稳定剂944 0.5份，抗氧剂B2150.5份，金红石型二氧化钛1份。
聚丙烯酸酯涂料配方：聚丙烯酸酯涂料250份，固化剂40份，稀释剂250份，超疏水纳米二氧化硅3份，光稳定剂UV326 0.3份。
原料经混合、造粒、挤出成型天线外罩，并在表面涂覆聚丙烯酸酯涂料，形成超疏水涂层。
实施例4
ASA树脂原料配方：ASA树脂65份，α-MSAN树脂15份，高流动性SAN树脂5份，玻纤15份，相容剂SMA 2份，润滑剂EBS 1份，光稳定剂UV326 1份，光稳定剂944 0.5份，抗氧剂B2150.5份，金红石型二氧化钛1份。
聚丙烯酸酯涂料配方：聚丙烯酸酯涂料250份，固化剂40份，稀释剂250份，超疏水纳米二氧化硅5份，光稳定剂UV326 0.3份。
原料经混合、造粒、挤出成型天线外罩，并在表面涂覆聚丙烯酸酯涂料，形成超疏水涂层。
对比例1
ASA树脂原料配方：ASA树脂70份，α-MSAN树脂10份，高流动性SAN树脂5份，玻纤15份，相容剂SMA 3份，润滑剂EBS 1份，光稳定剂UV326 0.5份，光稳定剂944 0.5份，抗氧剂B215 0.5份，金红石型二氧化钛1份。
原料经混合、造粒、挤出成型天线外罩。
对比例2
ASA树脂原料配方：ASA树脂70份，α-MSAN树脂10份，高流动性SAN树脂5份，玻纤15份，相容剂SMA 2份，润滑剂EBS 1份，光稳定剂UV326 0.5份，光稳定剂944 0.5份，抗氧剂B215 0.5份，金红石型二氧化钛1份。
聚丙烯酸酯涂料配方：聚丙烯酸酯涂料300份，固化剂50份，稀释剂250份，超疏水纳米二氧化硅3份，光稳定剂UV326 0.3份。
原料经混合、造粒、挤出成型天线外罩，并在表面涂覆聚丙烯酸酯涂料，形成超疏水涂层。
表1 ASA树脂原料质量配比
Figure BDA0002880104190000051
表2聚丙烯酸酯涂料质量配比
Figure BDA0002880104190000052
从天线外罩上截取样品进行性能测试，结果如表3所示。
Figure BDA0002880104190000053
Figure BDA0002880104190000061
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 (6)

1.一种抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，由以下两部分原料组成：ASA/GF复合材料质量配比如下：ASA树脂40~80份，α-MSAN树脂5~15份，高流动性SAN树脂5~10份，表面改性无机填料10~30份，相容剂SMA 1~3份，润滑剂EBS 1~2份，光稳定剂UV326 0.5~1份，光稳定剂944 0~0.5份，抗氧剂B215 0.3~1份，金红石型二氧化钛0.5~1份；表面涂覆的超疏水涂料质量配比如下：聚丙烯酸酯涂料200~300份，固化剂40~75份，稀释剂200~250份，超疏水纳米二氧化硅3~5份，光稳定剂UV326 0.3~2份；
所述的ASA树脂采用具有核-壳结构的高胶ASA三元共聚物与SAN树脂共混制得，其熔体质量流动速率1~5 g/10min，测试条件：温度200℃、负荷5千克；所述表面改性无机填料为玻璃纤维，玻璃纤维表面经过偶联剂处理，直径13~15 μm，形态为连续纤维、短切纤维中的一种或其组合。
2.根据权利要求1所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，其特征在于：所述的高流动性SAN树脂是采用本体法聚合工艺制备而成，其中丙烯腈的质量百分含量为25~33 wt%，熔体质量流动速率15~20 g/10min，测试条件：温度200℃、负荷5千克。
3.根据权利要求1所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，其特征在于：所述的α-MSAN树脂是α-甲基苯乙烯与丙烯腈的无规共聚物，其中丙烯腈的质量百分含量为20~30wt%，熔体质量流动速率0.1~0.5 g/10min，测试条件：温度200℃、负荷5千克。
4.根据权利要求1所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，其特征在于：所述的聚丙烯酸酯涂料是由聚丙烯酸酯乳液与消泡剂、润湿剂、成膜剂、增稠剂均匀混合而成的涂料。
5.根据权利要求1所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩，其特征在于：所述的超疏水纳米二氧化硅属于气相法合成的纳米二氧化硅，且表面经过偶联剂处理，比表面积大于200 m2/g。
6.一种制备权利要求1-5任一权利要求所述的抗冰冻耐低温冲击的ASA/GF复合材料天线外罩的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1在高速混合机中加入ASA树脂、高流动性SAN树脂、α-MSAN树脂、表面改性无机填料、相容剂、润滑剂、光稳定剂、抗氧剂，在高速混合机中低速搅拌2min，再以1000rpm以上高速混合2min后得到改性ASA树脂混合物；排料至双螺杆挤出机进行造粒，控制挤出温度为200~230℃，主机螺杆转速50rpm，喂料转速15rpm，切粒转速150rpm；
S2造粒后的改性ASA复合材料在85~90 ℃条件下干燥3h，排料至单螺杆挤出机成型为ASA复合材料异型材基站天线外罩，挤出温度为200~220℃，口模温度220℃，牵引速度0.3m/min；
S3将聚丙烯酸酯涂料、固化剂、稀释剂、超疏水纳米二氧化硅和光稳定剂依次加入分散缸中，在常温下搅拌均匀，静置后均匀涂覆在ASA复合材料异型材基站天线外罩表面，并在60℃～70℃的温度范围内烘烤20min。
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