CN113912980A - 一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料、制备及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料、制备及其应用，采用酚醛树脂、填料、催化剂、增稠剂、助剂、色浆、玻璃纤维制备而成；生产工艺简单，在使用高性能改性酚醛树脂的同时，通过使用合理配比的氧化物为增稠剂，同时添加优异性能的催化剂，制备出应用于新能源电池盒中的高阻燃、低烟密度及低毒性酚醛SMC复合材料；且生产过程中温度控制适宜，不需提供额外能量，且不会产生“三废”，环保低碳。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种高阻燃、低烟密度低毒性酚醛片状模塑料、制备及其应用。
背景技术
酚醛片状模塑料，即酚醛SMC，其成型工艺与传统不饱和树脂片状模塑料相当，目前主要在加热加压的条件下模压固化脱模，得到所需制品的一种闭膜成型的技术。
与其他材料及成型技术相比，酚醛SMC材料制品具有优良的阻燃、机械强度高和尺寸稳定性好，并具有阻燃、低烟和低毒的优良特性，即便燃着了也极少起烟及产生有害的气体，特别是无卤化物产生，这一特性是不饱和聚酯SMC制品和其他任何塑料都无法相比的。现有技术存在的缺陷是，难以实现酚醛SMC材料的工业化生产，且现有配方生产出来的材料不能满足客户的需求，都会出现各种开裂，变形及气密性不合格的问题。
发明内容
发明目的：本发明提出了一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料、制备及其应用，制备的新型片状模塑料具有优良的机械强度，不易碎，且高阻燃，低烟密度，低毒性，外观优美，质轻。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，以重量计算包括如下制备原料：改性酚醛树脂80-100份、填料70-130份、催化剂2-10份、增稠剂3-8份、助剂1-13份、色浆5-20份、玻璃纤维200-280份；
其中所述改性酚醛树脂为改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
更进一步的，所述填料为灰绿色石英岩、白云石、钛酸钡、硫酸钡、高岭土或硅铝酸镁中的一种或几种。
更进一步的，所述催化剂为芳香胺、有机酸酰肼、双氰胺、改性有机脲或改性胺中的一种或几种。
更进一步的，所述增稠剂为氢氧化钙、氧化钙、氢氧化镁或氧化镁中的一种或几种。
更进一步的，所述助剂采用毕克公司的BYK-9076、BYK-9065、BYK-9080中的一种或几种。
更进一步的，所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物。
更进一步的，所述玻璃纤维采用12.5mm或25mm的无碱短切玻璃纤维。
本发明还公开了上述一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，于包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将上述改性酚醛树脂、填料、催化剂、助剂、色浆按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在300-500rpm，搅拌15-20min，得到树脂糊D，迅速投入增稠剂，再高速搅拌1-2min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；、
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.5-1.7mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，配方量的短切玻璃纤维均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入35-40℃熟化室进行快速增稠，经96-124h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
更进一步的，所述树脂糊D的粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃。
本发明还公开了上述高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的应用，用于新能源电池盒的制备。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)选择高性能改性酚醛树脂，优异的氧化物为增稠剂，与优异性能的催化剂搭配使用，添加不参与反应型色浆，生产出所需的新型酚醛SMC复合材料。通过空间位阻效应和电核稳定效应使改性酚醛树脂和色浆相，改性酚醛树脂和填料相之间能够达到均匀稳定效果，从而能够得到均匀稳定的材料，不易变形，开裂，气密性好。
(2)经过改性的酚醛树脂粘度低，能够更好的对玻纤进行浸润，为SMC材料的玻纤含量提高起到保障作用。对酚醛进行改性，减少分子链中的苯环含量等，能够使材料的烟密度和烟毒性更低。并且能在增稠剂的作用下，粘度进行增长，满足后期工艺的需求。
(3)生产工艺简单，在使用高性能改性酚醛树脂的同时，通过使用合理配比的氧化物为增稠剂，同时添加优异性能的催化剂，制备出应用于新能源电池盒中的高阻燃、低烟密度及低毒性酚醛SMC复合材料；且生产过程中温度控制适宜，不需提供额外能量，且不会产生“三废”。
(2)应用于新能源电池盒的新型酚醛片状模塑料具有优良的机械强度，不易碎，高阻燃，低烟密度，低毒性，外观优美及质量轻等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将改性酚醛树脂100份、填料90份、催化剂5份、助剂5份、色浆10份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在500rpm，搅拌20min，得到树脂糊D，粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃，迅速投入增稠剂5份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.6mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维260份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入40℃熟化室进行快速增稠，经96h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
所述改性酚醛树脂为改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
所述填料为灰绿色石英岩；所述催化剂为有机酸酰肼；所述增稠剂为氢氧化钙；所述助剂采用毕克公司的BYK-9076；所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物；所述玻璃纤维采用25mm的无碱短切玻璃纤维。
实施例2：
一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将改性酚醛树脂90份、填料70份、催化剂5份、助剂5份、色浆10份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在500rpm，搅拌20min，得到树脂糊D，粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃，迅速投入增稠剂5份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.6mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维230份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入40℃熟化室进行快速增稠，经96h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
所述改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
所述填料为灰绿色石英岩；所述催化剂为芳香胺；所述增稠剂为氢氧化钙；所述助剂采用毕克公司的BYK-9065；所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物；所述玻璃纤维采用12.5mm的无碱短切玻璃纤维。
实施例3:
一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将改性酚醛树脂90份、填料90份、催化剂5份、助剂5份、色浆10份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在500rpm，搅拌8min，得到树脂糊D，粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃，迅速投入增稠剂5份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.6mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维230份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入40℃熟化室进行快速增稠，经96h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
所述改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
所述填料为钛酸钡；所述催化剂为双氰胺；所述增稠剂为氧化镁；所述助剂采用毕克公司的BYK-9080；所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物；所述玻璃纤维采用12.5mm的无碱短切玻璃纤维。
实施例4：
一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将改性酚醛树脂90份、填料120份、催化剂5份、助剂7份、色浆10份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在500rpm，搅拌20min，得到树脂糊D，粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃，迅速投入增稠剂5份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.6mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维230份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入40℃熟化室进行快速增稠，经96h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
所述改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
所述填料为灰绿色石英岩；所述催化剂为芳香胺；所述增稠剂为氢氧化钙；所述助剂采用毕克公司的BYK-9065；所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物；所述玻璃纤维采用12.5mm的无碱短切玻璃纤维。
实施例5：
一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将改性酚醛树脂90份、填料90份、催化剂5份、助剂5份、色浆10份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在500rpm，搅拌20min，得到树脂糊D，粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃，迅速投入增稠剂5份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.6mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维均匀280份散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入40℃熟化室进行快速增稠，经96h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
所述改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
所述填料为钛酸钡；所述催化剂为双氰胺；所述增稠剂为氧化镁；所述助剂采用毕克公司的BYK-9080；所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物；所述玻璃纤维采用12.5mm的无碱短切玻璃纤维。
对比例1：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于并未使用改性酚醛树脂，使用的是传统酚醛树脂。
对比例2：
其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于并未使用色浆。
对实施例1-5以及对比例1-2的成品片状模塑料压制标准试条进行各种性能测试，其中测试方法如下：
1)阻燃性检测标准参照标准《UL94:2017》；
2)氧指数检测标准参照标准《GB/T 8924-2005》；
3)烟密度和烟毒性检测标准参照标准《ISO 5659-2:2012》；
4)机械强度检测标准参照标准《GB/T 23641-2018》。
测试数据如表1所示：
表1实施例1-5以及对比例1-2性能测试对比
从测试数据可以明显看出，与本发明的实施例相比，对比例1和2未使用本申请改进的改性酚醛树脂和色浆，在收缩性和烟密度，烟毒性上存在明显的差异，本发明制备的酚醛片状模塑料具有更好的收缩性，不易变形开裂，且具有更低的烟密度和烟毒性。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于以重量计算包括如下制备原料：改性酚醛树脂80-100份、填料70-130份、催化剂2-10份、增稠剂3-8份、助剂1-13份、色浆5-20份、玻璃纤维200-280份；
其中所述改性酚醛树脂为聚氨酯封酚羟基化改性酚醛树脂，通过酚醛树脂中的羟甲基，与聚氨酯树脂中的羟基及异氰酸酯基进行化学反应，以及酚醛树脂中的酚羟基，与聚氨酯树脂中的羰基进行化学反应，最后交联成复杂的体型结构。
2.根据权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于：所述填料为灰绿色石英岩、白云石、钛酸钡、硫酸钡、高岭土或硅铝酸镁中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于：所述催化剂为芳香胺、有机酸酰肼、双氰胺、改性有机脲或改性胺中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于：所述增稠剂为氢氧化钙、氧化钙、氢氧化镁或氧化镁中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于：所述助剂采用毕克公司的BYK-9076、BYK-9065、BYK-9080中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于：所述色浆为改性酚醛树脂与色粉的物理混合物。
7.根据权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料，其特征在于：所述玻璃纤维采用12.5mm或25mm的无碱短切玻璃纤维。
8.一种如权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)首先以重量计算准备各制备原料，将上述改性酚醛树脂、填料、催化剂、助剂、色浆按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在300-500rpm，搅拌15-20min，得到树脂糊D，迅速投入增稠剂，再高速搅拌1-2min，即快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中；、
(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.5-1.7mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，配方量的短切玻璃纤维均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成SMC卷，然后进入35-40℃熟化室进行快速增稠，经96-124h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成酚醛片状模塑料的制备。
9.根据权利要求8所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的制备方法，其特征在于：所述树脂糊D的粘度为5000-10000cps，温度不超过25℃。
10.一种权利要求1所述的高阻燃低烟密度低毒性酚醛片状模塑料的应用，其特征在于用于新能源电池盒的制备。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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