CN114381107B - 一种用于养猪舍漏缝板的smc复合片材及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材及其制备方法。一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，按重量份计，其制备原料包括以下组分：邻苯不饱和聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、填充剂5～10份、增稠剂10～20份和脱模剂1～5份；其中，所述导热颗粒由聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝制成，所述导热纤维为碳纤维。通过在SMC复合片材中加入聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝导热颗粒和石墨烯碳纤维形成导热通道，制备所得SMC片材兼具较好的力学强度和导热性能。

Description

一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材及其制备方法。
背景技术
目前行业内肥猪板主要使用的水泥漏缝板，水泥漏缝板存在重量过大，生产成本高，吊装成本高，高层猪场安装极为不便；SMC又称为片状模塑料，是由聚酯树脂糊浸渍玻璃纤维制成的一类片状模压料，具有较好的强度和韧性且重量轻便，安装便捷，能够用于高层猪场的安装。
现有猪场集约化生产模式下猪的养殖密度较高，南方地区夏季时间长气温较高，普通SMC片材的导热性较差不利于猪体表温度的释放容易导致动物热应激，基于现有技术的上述缺陷，有必要提供一种导热性强的SMC复合片材用于养猪舍漏缝板的制备。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材及其制备方法。通过在SMC复合片材中加入聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝导热颗粒和石墨烯碳纤维形成导热通道，并对配方和制备方法进行优化调整，制备所得SMC片材兼具较好的力学强度和导热性能。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，按重量份计，其制备原料包括以下组分：邻苯不饱和聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、填充剂5～10份、增稠剂10～20份和脱模剂1～5份；
其中，所述导热颗粒由聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝制成，所述导热纤维为碳纤维。
进一步地，所述邻苯型不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂。
进一步地，所述纳米氧化铝的粒径为20～30nm。
进一步地，所述聚乙二醇为PEG400。
进一步地，所述聚乙二醇和纳米氧化铝的质量之比为1：(1.2～2.5)。
进一步地，所述碳纤维为直径5～30μm的石墨烯纤维。
进一步地，所述SMC复合片材还包括0.1～5.0份色浆。
进一步地，所述SMC复合片材，按重量份计，其制备原料包括以下组分：聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、石粉5～10份、氧化镁10～20份和硬脂酸锌1～5份。
本发明还提供一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将纳米氧化铝在聚乙二醇溶液中进行分散均匀后除去溶剂得到聚乙二醇改性纳米氧化铝；
步骤二：按照配比，向邻苯不饱和聚酯树脂中加入对苯醌、苯乙烯和透苯混合均匀，继续加入过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙二醇改性纳米氧化铝、填充剂、增稠剂和脱模剂继续混合均匀得到聚酯树脂糊；
步骤三：将玻璃纤维和导热纤维混合均匀，采用聚酯树脂糊对混合纤维进行浸渍、熟化和模压成型得到SMC复合片材。
进一步地，步骤一所述聚乙二醇溶液为质量浓度为10～30％的聚乙二醇的水溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)通过在SMC复合片材中加入聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝导热颗粒和石墨烯碳纤维形成导热通道，并对配方进行优化调整，制备所得SMC片材兼具较好的力学强度和导热性能，能够很好地适用于高温地区的猪场漏缝板制作使用。
2)与水泥板相比，自重减少80％以上，能够便于高层养猪舍漏缝板的吊装；
3)便于切割，能够大批量制作完成再运输到猪场进行安装使用。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做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。
本发明提供一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，按重量份计，其制备原料包括以下组分：邻苯不饱和聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、填充剂5～10份、增稠剂10～20份和脱模剂1～5份；其中，所述导热颗粒由聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝制成，所述导热纤维为碳纤维。
在上述技术方案，通过在SMC制备原料中添加聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝以及碳纤维导热材料，能够在SMC复合片材中形成导热通道，所得SMC复合片材具有较好的导热性能。
在上述组分中，苯乙烯和透苯作为交联剂和稀释剂使用，能够降低树脂体系粘度，提高树脂在纤维中的浸润效果。对苯醌可以起到组织树脂在常温下的交联，防止在工人进行固化交联操作之前失效。过氧化苯甲酸叔丁酯为引发剂，能够引发树脂在一定条件下的交联固化；
纳米氧化铝具有较高的导热系数，申请人在研究中发现，直接在原料中添加纳米氧化铝制备所得SMC复合片材的下表面肉眼可观察到裂缝，力学强度和导热性均不理想。经过反复尝试发现采用聚乙二醇对纳米氧化铝进行包覆改性，聚乙二醇能够在纳米氧化铝分子间形成空间位阻，减少纳米氧化铝的团聚，从而使得纳米氧化铝能够在SMC复合片材中均匀分散。在本发明的具体实施例中，用于制备SMC复合片材所述纳米氧化铝的粒径为20～30nm。根据本发明优选的实施例所述聚乙二醇为PEG400。更进一步地，所述聚乙二醇和纳米氧化铝的质量之比为1：(1.2～2.5)，在该范围下，聚乙二醇能够对纳米氧化铝起到较佳的包覆性能。
邻苯不饱和聚酯树脂作为基体树脂材料，能够对纤维材料起到粘结作用，根据一些优选的具体实施方式，所述邻苯型不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂。
碳纤维作为原料制备SMC复合片材，在提高导热性能的同时，可以起到增强增韧的作用。根据优选的实施方式，所述碳纤维为直径5～30μm的石墨烯纤维。
添加色浆能够对SMC复合片材的色泽进行丰富，所选用的色浆没有特别的限制，采用SMC材料常用色浆原料即可，根据一些优选的实施方式，所述SMC复合片材还包括0.1～5.0份色浆。
本发明优选实施例提供一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，按重量份计，其制备原料包括以下组分：聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、石粉5～10份、氧化镁10～20份和硬脂酸锌1～5份。
上述最佳实施例中，选用的填充剂是石粉，不但能够降低SMC原料成本还能够降低树脂的收缩率。选用的增稠剂是氧化镁，选用的脱模剂是硬脂酸锌。上述材质的配合所制备得到的SMC复合片材能够兼具较好的力学性能和导热效果，且外观上不产生裂缝。
本发明提供的SMC复合片材具有以下优点：
1)采用本发明配方制备得到的SMC复合片材，力学强度好、导热性能好，能够很好地适用于高温地区的猪场漏缝板制作使用。
2)与水泥板相比，自重减少80％以上，能够便于高层养猪舍漏缝板的吊装；
3)便于切割，能够大批量制作完成再运输到猪场进行安装使用。
本发明还提供一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将纳米氧化铝在聚乙二醇溶液中进行分散均匀后除去溶剂得到聚乙二醇改性纳米氧化铝；
步骤二：按照配比，向邻苯不饱和聚酯树脂中加入对苯醌、苯乙烯和透苯混合均匀，继续加入过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙二醇改性纳米氧化铝、填充剂、增稠剂和脱模剂继续混合均匀得到聚酯树脂糊；
步骤三：将玻璃纤维和导热纤维混合均匀，采用聚酯树脂糊对混合纤维进行浸渍、熟化和模压成型得到SMC复合片材。
在上述技术方案中，将聚乙二醇改性纳米氧化铝作为导热颗粒与聚酯树脂进行混合，能够使得聚乙二醇改性纳米氧化铝在聚酯树脂糊中形成均匀的分散。在浸渍之前将玻璃纤维和导热纤维共同混合，能够使得导热纤维在玻璃纤维中分散均匀，使所制备的片材各部分的力学性能均匀，减少产品在后续使用过程的开裂。
根据本发明具体实施例，所述聚乙二醇溶液为质量浓度为10～30％的聚乙二醇的水溶液。
根据本发明具体实施例的技术方案，步骤三采用的模压成型条件为：模压中上模温度为160～170℃，下模温度150～160℃，压力为1400～1500吨；保压时间为600～720s
所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得，以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1
配方：邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂25份、苯乙烯3份、透苯6份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.2份、对苯醌0.005份、玻璃纤维16份、聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝5份、石墨烯纤维7份、石粉8份、氧化镁12份、硬脂酸锌2份和绿色色浆1份；
其制备方法包括以下步骤：
将纳米氧化铝在质量浓度为8％的PEG400水溶液中进行分散均匀，PEG400和纳米氧化铝的质量之比为1：2，除去溶剂得到聚乙二醇改性纳米氧化铝，备用。
按照配比，向邻苯不饱和聚酯树脂中加入对苯醌、苯乙烯和透苯混合均匀，继续加入过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙二醇改性纳米氧化铝、石粉、氧化镁、硬脂酸锌和色浆继续混合均匀得到聚酯树脂糊；将玻璃纤维和石墨烯纤维混合均匀，采用聚酯树脂糊对混合纤维进行浸渍、熟化，控制模压中上模温度为165℃，下模温度155℃，压力为1400吨下保压时间为650s模压成型制成规格为3000*600*70(长*宽*高，单位mm)制备SMC复合片材。
实施例2
配方：邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂30份、苯乙烯3.6份、透苯7.2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.5份、对苯醌0.02份、玻璃纤维20份、聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝8份、石墨烯纤维10份、石粉8份、氧化镁20份、硬脂酸锌5份和绿色色浆1份；
其制备方法同实施例1。
实施例3
配方：邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂27份、苯乙烯3份、透苯10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3份、对苯醌0.01份、玻璃纤维16份、聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝5份、石墨烯纤维14份、石粉10份、氧化镁10份、硬脂酸锌1份和绿色色浆1份；
其制备方法同实施例1。
实施例4
配方：邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂27份、苯乙烯3.6份、透苯7.2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3份、对苯醌0.01份、玻璃纤维16份、聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝8份、石墨烯纤维10份、石粉8份、氧化镁18份、硬脂酸锌3份和绿色色浆1份；
其制备方法同实施例1。
实施例5
配方：邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂29份、苯乙烯5份、透苯6份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3份、对苯醌0.01份、玻璃纤维16份、聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝10份、石墨烯纤维10份、石粉5份、氧化镁18份、硬脂酸锌3份和绿色色浆1份；
其制备方法同实施例1。
对比例1
配方：邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂27份、苯乙烯3.6份、透苯7.2份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.3份、对苯醌0.01份、玻璃纤维16份、聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝8份、石墨烯纤维20份、石粉8份、氧化镁18份、硬脂酸锌3份和绿色色浆1份；
其制备方法同实施例1。
对比例2
与实施例4的配方相比，不同之处为不含有聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝。
其制备方法为：按照配比，向邻苯不饱和聚酯树脂中加入对苯醌、苯乙烯和透苯混合均匀，继续加入过氧化苯甲酸叔丁酯、石粉、氧化镁、硬脂酸锌和色浆继续混合均匀得到聚酯树脂糊；将玻璃纤维和石墨烯纤维混合均匀，采用聚酯树脂糊对混合纤维进行浸渍、熟化，控制模压中上模温度为165℃，下模温度155℃，压力为1400吨下保压时间为650s模压成型制成规格为3000*600*70(长*宽*高，单位mm)制备SMC复合片材。
对比例3
与实施例4的配方相比，不同之处为将石墨烯纤维替换为等量的玻璃纤维。
其制备方法包括以下步骤：
将纳米氧化铝在质量浓度为8％的PEG400水溶液中进行分散均匀，PEG400和纳米氧化铝的质量之比为1：2，除去溶剂得到聚乙二醇改性纳米氧化铝，备用。
按照配比，向邻苯不饱和聚酯树脂中加入对苯醌、苯乙烯和透苯混合均匀，继续加入过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙二醇改性纳米氧化铝、石粉、氧化镁、硬脂酸锌和色浆继续混合均匀得到聚酯树脂糊；将玻璃纤维采用聚酯树脂糊对混合纤维进行浸渍、熟化，控制模压中上模温度为165℃，下模温度155℃，压力为1400吨下保压时间为650s模压成型制成规格为3000*600*70(长*宽*高，单位mm)制备SMC复合片材。
对比例4
与实施例4的配方和制备方法相比，不同之处在于将聚乙二醇改性纳米氧化铝采用等量纳米氧化铝替代。
对实施例1～5和对比例1～4所得SMC复合片材进行性能测试，结果见表1所示：
表1：实施例1～5和对比例1～4SMC复合片材性能结果
由表1可知，本发明实施例1-5制备得到的SMC复合片材具有较高的力学强度，无开裂无明显色差，且以实施例4所制备的SMC片材最佳；对比例1与实施例4相比，加大了石墨烯纤维的用量，片材上表面产生裂缝，整板断裂压力下降；对比例2与实施例4相比，不含有聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝，结果显示导热率下降明显；对比例3与实施例4相比，为将石墨烯纤维替换为等量的玻璃纤维，结果发现导热性能下降较大；对比例4与实施例4相比，聚乙二醇改性纳米氧化铝采用等量纳米氧化铝替代，所得SMC片材的导热性能大幅下降，并且片材下表面有裂缝产生，片材表面有明显色差。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本申请的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本申请请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括以下组分：邻苯不饱和聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、填充剂5～10份、增稠剂10～20份和脱模剂1～5份；
其中，所述导热颗粒由聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝制成，所述导热纤维为碳纤维；
所述纳米氧化铝的粒径为20～30nm；所述聚乙二醇为PEG400；所述聚乙二醇和纳米氧化铝的质量之比为1：1.2～2.5；
聚乙二醇包覆改性纳米氧化铝的制备方法是将纳米氧化铝在聚乙二醇溶液中进行分散均匀后除去溶剂得到聚乙二醇改性纳米氧化铝。
2.根据权利要求1所述一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，其特征在于，所述邻苯不饱和聚酯树脂为邻苯二甲酸丙二醇不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求1所述一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，其特征在于，所述碳纤维为直径5～30μm的石墨烯纤维。
4.根据权利要求1所述一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，其特征在于，所述SMC复合片材还包括0.1～5.0份色浆。
5.根据权利要求1所述一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括以下组分：邻苯不饱和聚酯树脂25～30份、苯乙烯3～5份、透苯6～10份、过氧化苯甲酸叔丁酯0.1～0.5份、对苯醌0.005～0.02份、玻璃纤维10～20份、导热颗粒5～10份、导热纤维7～14份、石粉5～10份、氧化镁10～20份和硬脂酸锌1～5份。
6.权利要求1～5任一项所述一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将纳米氧化铝在聚乙二醇溶液中进行分散均匀后除去溶剂得到聚乙二醇改性纳米氧化铝；
步骤二：按照配比，向邻苯不饱和聚酯树脂中加入对苯醌、苯乙烯和透苯混合均匀，继续加入过氧化苯甲酸叔丁酯、聚乙二醇改性纳米氧化铝、填充剂、增稠剂和脱模剂继续混合均匀得到聚酯树脂糊；
步骤三：将玻璃纤维和导热纤维混合均匀，采用聚酯树脂糊对混合纤维进行浸渍、熟化和模压成型得到SMC复合片材。
7.根据权利要求6所述一种用于养猪舍漏缝板的SMC复合片材的制备方法，其特征在于，步骤一所述聚乙二醇溶液为质量浓度为10～30％的聚乙二醇的水溶液。
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