CN115521597B - 建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。本发明通过改性纳米有机粘土，增强纳米有机粘土与有机树脂的结合，提高了建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的抗拉强度、冲击强度和弯曲强度。利用1,2‑双‑(2‑恶唑基‑2)乙烷和1,1'‑羰基双己内酰胺使间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂具有更强的界面粘合力，使制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品即使在雨水环境中也具有较高的抗裂纹应力，同时进一步提高建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的机械强度。

Description

建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品
技术领域
本发明涉及建筑幕墙支撑材料技术领域，尤其涉及建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
背景技术
玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢，是以合成树脂为基体材料、玻璃纤维作增强等材料复合而成的一种新型材料。玻璃纤维增强塑料具有重量轻、耐腐蚀性好、比强度和比刚度高、比模量大、抗疲劳性能和减震性能好、易于制造以及成本低廉等优点。玻璃纤维增强塑料的比重只有1.4～2.0，即只有普通钢材的1/4～1/6，比铝还要轻约1/3，而其机械强度却可以达到甚至超过普通碳素钢的强度，制作承力构件可发挥其独特的优良力学性能。作为建筑玻璃幕墙的支撑材料，玻璃纤维增强塑料无疑是一种美观、成本低又便于维修更换的材料，而其机械性能尤为重要。
目前，建筑玻璃幕墙支撑用的玻璃纤维增强塑料制品通常与钢筋混凝土或铝合金等传统材料组合而成。CN108729579A公开了一种铝合金棒材和玻璃纤维增强聚酯板受弯加强型玻璃梁构件，属于建筑玻璃承重结构和玻璃幕墙领域，包括玻璃板、粘结于玻璃板沿长度方向上下端面的铝合金棒材，栓接于玻璃梁中部两侧的左、右玻璃纤维增强聚酯板以及栓接于玻璃梁两个端部两侧的左、右钢板。该发明所述玻璃梁起到承载全玻璃幕墙或者全玻璃结构玻璃面板的作用，具有良好的透光性和美观性，同时在玻璃的受压侧和受拉侧端面粘结了铝合金棒材，在截面两侧栓接了玻璃纤维增强聚酯板和钢板，可以保证玻璃在发生开裂后不迅速发生整体破坏，具有一定程度玻璃开裂后的承载力和延性，实现了玻璃梁受弯安全储备，可胜任结构中的受力构件。
但玻璃纤维增强塑料由于其优异性能，也能胜任结构中的受力构件。CN102226034B公开了一种电路板回收粉料和纳米粒子改性玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法。该发明将玻璃纤维经过偶联剂改性处理，得到表面活性的玻璃纤维增强体；将干燥的电路板回收粉料和纳米粒子表面进行活性处理，再与环氧树脂混合，得到电路板回收粉料和纳米粒子填充改性的环氧树脂基体；最后将以上得到的偶联剂改性的玻璃纤维增强体和电路板回收粉料和纳米粒子填充改性的环氧树脂基体复合，得到电路板回收粉料和纳米粒子改性的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。该发明利用偶联剂处理的玻璃纤维改善玻璃纤维与树脂基体的界面粘结性能，提高复合材料的界面粘结强度，利用玻璃纤维的强度和韧性强韧化树脂基体，利用表面活性处理的回收粉料和纳米粒子填充改性树脂基体，从而提高复合材料的整体性能，可以显著提高复合材料的界面粘结强度以及玻璃纤维复合材料的各项力学性能，广泛应用于航空航天、汽车船舶、交通运输以及机械电子等领域。
因此，本发明提供了一种机械性能好、轻质耐腐蚀、成本低的建筑玻璃幕墙支撑材料。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明通过改性纳米有机粘土，增强纳米有机粘土与有机树脂的结合，提高了建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的机械强度。
为实现上述目的，本发明提供了一种建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品，包括如下组分：玻璃纤维、固化剂、纳米有机粘土、间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂和增溶剂。
所述的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品，包括如下组分：30～100重量份的玻璃纤维、5～12重量份的固化剂、1～3重量份的改性纳米有机粘土、100～120重量份的间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂和5～20重量份的增溶剂。
优选的，所述的固化剂为三乙基四胺、三乙醇胺、孟烷二胺和2-乙基-4甲基咪唑中的一种、两种或多种组合。
优选的，所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将改性剂加入到丙酮中，用乙酸调节pH，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土干燥后加入到步骤S1所得的混合溶液中，经均质、超声处理、真空过滤、真空干燥、研磨，得到改性纳米有机粘土。
具体的，所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将1～4重量份的改性剂加入到300～500重量份的丙酮中，在700～800rpm的转速下搅拌，采用乙酸调节pH值至4.5～5.5，继续搅拌25～40min，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土在100～120℃下干燥16～20h，加入到步骤S1所得的混合溶液中，在10000～13000rpm的转速下均化3～5min，经超声处理、真空过滤、55～70℃下真空干燥42～56h研磨至粉末，得到改性纳米有机粘土。
进一步优选的，步骤S1所述的改性剂为十八胺、乙烯基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种组合。
进一步优选的，步骤S2所述的超声处理为在频率为20～40kHz和功率为100～400W的条件下超声处理10～15min。
建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品虽然耐腐蚀，但在无应力和空载条件下，玻璃纤维增强塑料在各种腐蚀环境中表现出抗裂纹应力相对减弱。建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品暴露在室外，经常经受酸性雨水的侵蚀，容易出现裂纹。为解决这个问题，本发明人发现，1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷和1,1'-羰基双己内酰胺能够改善不同组分之间的相容性，例如有机成分树脂和无机成分玻璃纤维之间的界面粘合，提高建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的环境抗裂应力，还进一步提高了建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的机械性能。
优选的，所述的增溶剂为1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷和1,1'-羰基双己内酰胺中的一种。
进一步优选的，所述的1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，其制备方法包括以下步骤：
在丁二腈中加入磷钨酸搅拌、加热到回流，滴加乙醇胺反应后冷却，加入二氯甲烷过滤，用二氯甲烷冲洗固体烘干，得到1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷。
具体的，所述的1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，其制备方法包括以下步骤：
在78～82重量份的丁二腈中加入15～30重量份的磷钨酸，以500～800rpm的转速搅拌1～3min，加热到110～120℃下回流，以1.1～1.3g/min的滴加速度加入180～185重量份的乙醇胺，再反应0.5～2.5h，冷却至30～50℃，加入10～15重量份的二氯甲烷过滤，用二氯甲烷冲洗固体3～5次后在40～60℃下干燥3～5h，得到1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷。
进一步优选的，所述的1,1'-羰基双己内酰胺，其制备方法包括以下步骤：
X1、将二甲苯、己内酰胺和二异丙基甲胺混合搅拌，降温后加入气态光气，再加热搅拌、冷却过滤，得到滤液；
X2、在步骤Y1得到的滤液中加入二甲苯蒸馏，加入异丙醇继续蒸馏，加热一定温度后冷却过滤，并用异丙醇洗涤滤饼，干燥后得到1,1'-羰基双己内酰胺。
具体的，所述的1,1'-羰基双己内酰胺，其制备方法包括以下步骤：
X1、将2000～2500重量份的二甲苯、275～280重量份的己内酰胺和315～320重量份的二异丙基甲胺混合，以200～500rpm的转速搅拌3～5min，降温至-8～0℃，以70～80g/h的流速加入125～130重量份的气态光气，再加热到40～45℃，并以200～500rpm的转速搅拌4～6h，冷却至20～30℃过滤，得到滤液；
X2、在步骤Y1得到的滤液中加入3500～3700重量份的二甲苯，在35～40℃下以14～25mmHg的压力蒸馏1～3h，加入1750～1850重量份的异丙醇在45～60℃下以130～380mmHg的压力继续蒸馏1～3h，加热到75～80℃后冷却至0～5℃过滤，并用异丙醇洗涤滤饼2～3次，在60～80℃下干燥1～3h，得到1,1'-羰基双己内酰胺。
本发明还提供了一种建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性纳米有机粘土混合到间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中均质、超声处理，加入固化剂和增溶剂搅拌，高速均质、超声处理，真空脱气，得到有机粘土悬浮液；
(2)将玻璃纤维浸泡N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中，用水冲洗后干燥，得到改性玻璃纤维；
(3)先在模具上涂抹一层脱模剂，然后重复叠加步骤(1)所得的有机粘土悬浮液和步骤(2)得到的改性玻璃纤维，固化后得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
具体的，一种建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性纳米有机粘土加入到间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中，以18000～22000rpm的转速均质10～20min，在0～4℃下，以20～25kHz频率和200～500W功率超声处理10～30min，加入固化剂和增溶剂，以300～800rpm转速搅拌10～20min，在14000～18000rpm转速下高速均质5～8min，以20～25kHz频率和200～500W功率超声处理10～20min，冷却至25～35℃，真空脱气20～30min，得到有机粘土悬浮液；
(2)将90～110重量份的玻璃纤维浸泡在3～5倍质量的水中，加入1.5～3重量份的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，浸泡20～40min后，用水冲洗3～5次，在95～105℃下干燥20～28小时，得到改性玻璃纤维；
(3)在模具上涂抹一层脱模剂，然后涂抹一层步骤(1)所得的有机粘土悬浮液，将步骤(2)得到的改性玻璃纤维放置再模具上，重复叠加步骤(1)所得的有机粘土悬浮液和步骤(2)得到的改性玻璃纤维，直到厚度达到2.8～3.2mm，用隔离布和穿孔板遮盖，然后放上金属丝网，在温度35～60℃和压力12～20MPa下固化5～8h，得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了建筑玻璃幕墙支撑用的玻璃纤维增强塑料制品本发明通过添加具有较高表面积和体积比的改性纳米有机粘土，提供了更多的结合位点，改善相界面的相互作用，通过改性后使纳米有机粘土在复合体系中分散良好，使裂纹路径更曲折，难以的扩展，使得建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品环境抗裂应力、冲击强度和抗拉强度提高。
为了进一步提高建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的机械性能，本发明还利用1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷和1,1'-羰基双己内酰胺提供了更多的胺基与羟基反应，产生了塑化效应，使间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂与玻璃纤维之间具有更强的界面粘合力，使制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品结构更致密，提高其稳定性，使裂纹倾向于垂直于施加应力的方向生长，即使在雨水环境中也能更好地抑制裂纹的形成和生长，有利于提高建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的拉伸强度和冲击强度。
具体实施方式
本申请中部分原材料介绍：
玻璃纤维，E6型，密度为2.54g/cm-3，直径为13μm，长度为6mm，中国巨石股份有限公司。
间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂，固体份67％，Archer Daniels-Midland公司。
纳米有机粘土，CAS：1302-78-9，型号：美国Southern Clay Products公司。
磷钨酸，CAS：12501-23-4，西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司。
实施例1
建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，步骤如下：
(1)将2g改性纳米有机粘土加入到100g间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中，以20000rpm的转速均质10min，在0℃下，以20kHz频率和300W功率超声处理30min，加入6g三乙基四胺，以500rpm转速搅拌10min，在15000rpm转速下高速均质5min，以20kHz频率和300W功率超声处理20min，冷却至30℃，真空脱气30min，得到有机粘土悬浮液；
(2)将100g玻璃纤维浸泡在500g的水中，加入3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，浸泡30min后，用水冲洗3次，在100℃下干燥24小时，得到改性玻璃纤维；
(3)在模具上涂抹一层脱模剂，然后涂抹一层步骤(1)所得的有机粘土悬浮液，将步骤(2)得到的改性玻璃纤维放置再模具上，重复叠加步骤(1)所得的有机粘土悬浮液和步骤(2)得到的改性玻璃纤维，直到厚度达到3mm，用隔离布和穿孔板遮盖，然后放上金属丝网，在温度60℃和压力20MPa下固化6h，得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将2g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到300g丙酮中，在800rpm的转速下搅拌，采用乙酸调节pH值至5.0，继续搅拌30min，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土在110℃下干燥18h，加入到步骤S1所得的混合溶液中，在12000rpm的转速下均化5min，在频率为20kHz和功率为200W的条件下超声处理15min，经真空过滤、65℃下真空干燥48h以及研磨至粉末，得到改性纳米有机粘土。
实施例2
建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，步骤如下：
(1)将2g改性纳米有机粘土加入到100g间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中，以20000rpm的转速均质10min，在0℃下，以20kHz频率和300W功率超声处理30min，得到有机粘土悬浮液；
(2)将3g液体环氧化天然橡胶加入步骤(1)所得的有机粘土悬浮液中，在15000rpm转速下高速均质5min，以20kHz频率和300W功率超声处理20min，冷却至30℃，加入6g三乙基四胺和10g 1,1'-羰基双己内酰胺，以500rpm转速搅拌10min，真空脱气30min，得到有机粘土-环氧化天然橡胶悬浮液；
(3)将100g玻璃纤维浸泡在500g的水中，加入3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，浸泡30min后，用水冲洗3次，在100℃下干燥24小时，得到改性玻璃纤维；
(4)在模具上涂抹一层脱模剂，然后涂抹一层步骤(2)所得的有机粘土-环氧化天然橡胶悬浮液，将步骤(3)得到的改性玻璃纤维放置再模具上，重复叠加步骤(2)所得的有机粘土-环氧化天然橡胶悬浮液和步骤(3)得到的改性玻璃纤维，直到厚度达到3mm，用隔离布和穿孔板遮盖，然后放上金属丝网，在温度60℃和压力20MPa下固化6h，得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将2g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到300g丙酮中，在800rpm的转速下搅拌，采用乙酸调节pH值至5.0，继续搅拌30min，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土在110℃下干燥18h，加入到步骤S1所得的混合溶液中，在12000rpm的转速下均化5min，在频率为20kHz和功率为200W的条件下超声处理15min，经真空过滤、65℃下真空干燥48h以及研磨至粉末，得到改性纳米有机粘土。
所述的1,1'-羰基双己内酰胺，其制备方法包括以下步骤：
Y1、将2100g二甲苯、277g己内酰胺和318g二异丙基甲胺混合，以500rpm的转速搅拌5min，降温至-6℃，以70g/h的流速加入130g气态光气，再加热到45℃，并以500rpm的转速搅拌5h，冷却至20℃过滤，得到滤液；
Y2、在步骤Y1得到的滤液中加入3600g二甲苯，在35℃下以20mmHg的压力蒸馏1.5h，加入1800g异丙醇在60℃下以380mmHg的压力继续蒸馏2h，加热到80℃后冷却至4℃过滤，并用异丙醇洗涤滤饼3次，在80℃下干燥2h，得到1,1'-羰基双己内酰胺。
实施例3
建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，步骤如下：
(1)将2g改性纳米有机粘土加入到100g间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中，以20000rpm的转速均质10min，在0℃下，以20kHz频率和300W功率超声处理30min，加入6g三乙基四胺和10g 1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，以500rpm转速搅拌10min，在15000rpm转速下高速均质5min，以20kHz频率和300W功率超声处理20min，冷却至30℃，真空脱气30min，得到有机粘土悬浮液；
(2)将100g玻璃纤维浸泡在500g的水中，加入3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，浸泡30min后，用水冲洗3次，在100℃下干燥24小时，得到改性玻璃纤维；
(3)在模具上涂抹一层脱模剂，然后涂抹一层步骤(1)所得的有机粘土悬浮液，将步骤(2)得到的改性玻璃纤维放置再模具上，重复叠加步骤(1)所得的有机粘土悬浮液和步骤(2)得到的改性玻璃纤维，直到厚度达到3mm，用隔离布和穿孔板遮盖，然后放上金属丝网，在温度60℃和压力20MPa下固化6h，得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将2g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到300g丙酮中，在800rpm的转速下搅拌，采用乙酸调节pH值至5.0，继续搅拌30min，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土在110℃下干燥18h，加入到步骤S1所得的混合溶液中，在12000rpm的转速下均化5min，在频率为20kHz和功率为200W的条件下超声处理15min，经真空过滤、65℃下真空干燥48h以及研磨至粉末，得到改性纳米有机粘土。
所述的1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，其制备方法包括以下步骤：
在81g的丁二腈中加入18g的磷钨酸，以500rpm的转速搅拌1min，加热到110℃下回流，以1.2g/min的滴加速度加入183g的乙醇胺，再反应1.5h，冷却至35℃，加入12g的二氯甲烷过滤，用二氯甲烷冲洗固体3次后在60℃下干燥5h，得到1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷。
对比例1
建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，步骤如下：
(1)在100g间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中加入6g三乙基四胺，以500rpm转速搅拌10min，真空脱气30min，得到树脂悬浮液；
(2)将100g玻璃纤维浸泡在500g的水中，加入3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，浸泡30min后，用水冲洗3次，在100℃下干燥24小时，得到改性玻璃纤维；
(3)在模具上涂抹一层脱模剂，然后涂抹一层步骤(1)所得的树脂悬浮液，将步骤(2)得到的改性玻璃纤维放置再模具上，重复叠加步骤(1)所得的树脂悬浮液和步骤(2)得到的改性玻璃纤维，直到厚度达到3mm，用隔离布和穿孔板遮盖，然后放上金属丝网，在温度60℃和压力20MPa下固化6h，得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品。
测试例1
环境抗裂应力测定：根据ISO 22088-3:2006对实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品进行环境应力抗裂性试验，分别在空气介质和0.25mol/L HCl的酸性介质中使用Zwick 1446万能试验机进行测试，在120min后的第2、15和40min时记录样品的应力值，测试结果见表1。
表1玻璃纤维增强塑料制品环境抗裂应力测试结果
由表1可知，无论在空气还是在酸性环境中，实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的应力值随着暴露在环境中的时间变化而降低。与空气介质中的样品相比，在酸性环境中实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品应力值更低，更容易在更短的时间内破裂。但与对比例1相比，实施例1～3通过添加改性纳米有机粘土使制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品在酸性的雨水环境中应力更高，这是由于改性纳米有机粘土提高了建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的稳定性，通过改性后使纳米有机粘土在复合体系中分散良好，使裂纹路径更曲折，难以的扩展。而未添加改性纳米有机粘土处理的玻璃纤维更容易发生界面脱粘，从而使外部水蒸气、雨水等溶液渗透并引发裂纹。
与实施例1相比，实施例2～3制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品无论在空气介质还是在酸性环境中的应力值都更高，这是由于1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷和1,1'-羰基双己内酰胺提供了更多的胺基与羟基反应，产生了塑化效应，使间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂与玻璃纤维之间具有更强的界面粘合力，使裂纹倾向于垂直于施加应力的方向生长，更好地抑制裂纹的形成和生长，有利于建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品抗裂应力的提高。
测试例2
对实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品进行拉伸、冲击和弯曲强度等机械性能测定。
冲击强度：使用FAAR ATS悬臂梁式冲击试验机对实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品进行冲击试验，测试结果见表2。
抗拉强度：使用拉伸试验Z010 TN Proline万能试验机对实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品进行拉伸试验，拉伸速度为2mm/min，测试结果见表2。
弯曲强度：使用Instron 5866仪器对实施例1～3和对比例1制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品进行弯曲强度测试。采用长150mm、宽12.5mm、厚6.5mm的杆件，样品三点弯曲，测定样品的弯曲强度，测试结果见表2。
表2玻璃纤维增强塑料制品机械性能测试结果
由表2可知，与对比例1相比，实施例1～3制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品具有更高的冲击强度和抗拉强度，由此说明通过添加改性纳米有机粘土能够提高玻璃纤维增强塑料制品的机械性能，这可能是由于小尺寸的改性纳米有机粘土具有较高的表面积和体积比，产生了更多的结合位点，改善相界面的相互作用，通过改性后使纳米有机粘土在复合体系中分散良好，使裂纹路径更曲折，难以的扩展，使得建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品冲击强度、抗拉强度和弯曲强度提高。
与实施例1相比，实施例2～3制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的机械性能更好，这是由于1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷和1,1'-羰基双己内酰胺提供了更多的胺基与羟基反应，产生了塑化效应，使间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂与玻璃纤维之间具有更强的界面粘合力，使制备的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品结构更致密，提高其稳定性，使裂纹倾向于垂直于施加应力的方向生长，更好地抑制裂纹的形成和生长，有利于提高建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的抗拉强度、冲击强度和弯曲强度。

Claims (5)

1.建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品，其特征在于，包括如下组分：30~100重量份的玻璃纤维、5~12重量份的固化剂、1~3重量份的改性纳米有机粘土、100~120重量份的间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂和5~20重量份的增溶剂；
所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将改性剂加入到丙酮中，用乙酸调节pH，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土干燥后加入到步骤S1所得的混合溶液中，经均质、超声处理、真空过滤、真空干燥、研磨，得到改性纳米有机粘土；
所述的增溶剂为1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷和1,1'-羰基双己内酰胺中的一种；所述的1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，其制备方法包括以下步骤：在丁二腈中加入磷钨酸搅拌、加热到回流，滴加乙醇胺反应后冷却，加入二氯甲烷过滤，用二氯甲烷冲洗固体烘干，得到1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷；
所述的1,1'-羰基双己内酰胺，其制备方法包括以下步骤：
Y1、将二甲苯、己内酰胺和二异丙基甲胺混合搅拌，降温后加入气态光气，再加热搅拌、冷却过滤，得到滤液；
Y2、在步骤Y1得到的滤液中加入二甲苯蒸馏，加入异丙醇继续蒸馏，加热后冷却过滤，并用异丙醇洗涤滤饼，干燥后得到1,1'-羰基双己内酰胺。
2.如权利要求1所述建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品，其特征在于：所述的固化剂为三乙基四胺、三乙醇胺、孟烷二胺和2-乙基-4甲基咪唑中的至少一种。
3.如权利要求1所述建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品，其特征在于：步骤S1所述的改性剂为十八胺、乙烯基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种组合。
4.如权利要求1所述建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品，其特征在于：步骤S2所述的超声处理为在频率为20~40kHz和功率为100~400W的条件下超声处理10~15min。
5.如权利要求1~4中任一项所述的建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）将2g改性纳米有机粘土加入到100g间苯二甲酸型不饱和聚酯树脂中，以20000rpm的转速均质10min，在0℃下，以20kHz频率和300W功率超声处理30min，加入6g三乙基四胺和10g 1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，以500rpm转速搅拌10min，在15000rpm转速下高速均质5min，以20kHz频率和300W功率超声处理20min，冷却至30℃，真空脱气30min，得到有机粘土悬浮液；
（2）将100g玻璃纤维浸泡在500g的水中，加入3g的N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷，浸泡30min后，用水冲洗3次，在100℃下干燥24小时，得到改性玻璃纤维；
（3）在模具上涂抹一层脱模剂，然后涂抹一层步骤（1）所得的有机粘土悬浮液，将步骤（2）得到的改性玻璃纤维放置再模具上，重复叠加步骤（1）所得的有机粘土悬浮液和步骤（2）得到的改性玻璃纤维，直到厚度达到3mm，用隔离布和穿孔板遮盖，然后放上金属丝网，在温度60℃和压力20MPa下固化6h，得到建筑玻璃幕墙支撑用玻璃纤维增强塑料制品；
所述的改性纳米有机粘土，其制备方法为：
S1、将2g 3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到300g丙酮中，在800rpm的转速下搅拌，采用乙酸调节pH值至5.0，继续搅拌30min，得到混合溶液；
S2、将纳米有机粘土在110℃下干燥18h，加入到步骤S1所得的混合溶液中，在12000rpm的转速下均化5min，在频率为20kHz和功率为200W的条件下超声处理15min，经真空过滤、65℃下真空干燥48h以及研磨至粉末，得到改性纳米有机粘土；
所述的1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷，其制备方法包括以下步骤：
在81g的丁二腈中加入18g的磷钨酸，以500rpm的转速搅拌1min，加热到110℃下回流，以1.2g/min的滴加速度加入183g的乙醇胺，再反应1.5h，冷却至35℃，加入12g的二氯甲烷过滤，用二氯甲烷冲洗固体3次后在60℃下干燥5h，得到1,2-双-(2-恶唑基-2)乙烷。
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