CN115536983A - 低玻纤含量高刚度smc材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供低玻纤含量高刚度SMC材料，涉及高刚度SMC材料的制备技术领域。该SMC材料以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂80‑100份、玻璃纤维30‑40份、引发剂2‑4份、促进剂3‑5份、增稠剂2‑4份、无机填料15‑25份、阻燃剂3‑4份、纳米纤维40‑50份、碳纤维20‑30份、内脱模剂6‑10份。本发明中，通过添加阻燃剂可以大大提高该SMC材料的耐燃性能，通过加入少量的玻璃纤维并加入纳米纤维和碳纤维，从而降低玻璃纤维用量的同时也能保证其超高的强度、硬度与韧性，同时碳纤维具有轻质高强，耐疲劳的属性，使得该SMC材料的耐磨性能大大增强，同时纳米纤维具有超高强、超柔韧的属性，使得该SMC材料的强度硬度大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及高刚度SMC材料的制备技术领域，具体为低玻纤含量高刚度SMC材料。
背景技术
SMC是片状模塑料Sheet Molding Compound的英文缩写，其中间芯材是由浸渍了树脂糊的玻璃纤维组成，上下两面以聚乙烯薄膜覆盖，是一种干法制造聚酯玻璃钢制品的原材料：其中，树脂糊里含有不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、内脱模剂、苯乙烯、增稠剂等各种组分，形成一种“夹层结构”。1953年美国(Rubber)首先发明不饱和聚酯树脂的化学增稠，1960年西德拜耳公司实现了SMC的工业化生产。世界市场上的SMC大约在60年代末期开始初具生产规模，此后一直以每年20％－20％的增长速度。SMC由于其优良的机械性能与耐热性和耐腐蚀性，又适应各种成型工艺，因此被广泛的应用于建筑、电子、车辆行业。
SMC复合材料通常由增强纤维、树脂基体、固化剂、各类助剂和填料组成。目前，SMC复合材料普遍采用碳酸钙、高岭土、滑石粉等作为填料，同时需要通过加入大量的玻纤去提高其强度硬度，然而这会提高材料的密度，同时玻纤粉尘呼吸进入肺危害很大，容易对工作人员造成矽肺，为此急进行技术改进。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了低玻纤含量高刚度SMC材料，解决了传统SMC复合材料普遍采用碳酸钙、高岭土、滑石粉等作为填料，然而这会提高材料的密度，不利于SMC复合材料的轻质化的问题，同时解决了传统SMC复合材料需要加入大量玻纤从而容易对工作人员造成矽肺的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
低玻纤含量高刚度SMC材料，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂80-100份、玻璃纤维30-40份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、增稠剂2-4份、无机填料15-25份、阻燃剂3-4份、纳米纤维40-50份、碳纤维20-30份、内脱模剂6-10份。
优选的，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂80份、玻璃纤维30份、引发剂2份、促进剂3份、增稠剂2份、无机填料15份、阻燃剂3、纳米纤维40、碳纤维20、内脱模剂6份。
优选的，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂90份、玻璃纤维35份、引发剂3份、促进剂4份、增稠剂3份、无机填料20份、阻燃剂3.5份、纳米纤维45份、碳纤维25份、内脱模剂7.5份。
优选的，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂100份、玻璃纤维40份、引发剂4份、促进剂5份、增稠剂4份、无机填料25份、阻燃剂4份、纳米纤维50份、碳纤维30份、内脱模剂10份。
优选的，所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、脂环族环氧树脂和改性环氧树脂中的至少一种，所述低收缩性添加剂包括聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种的组合。
优选的，所述无机填料为碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为700-2100目。
优选的，所述引发剂包括过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或多种的组合，所述增稠剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种或多种的组合。
优选的，所述内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，所述促进剂为环烷酸钴、辛酸钴、二甲基苯胺、二乙基苯胺或者二甲基对甲苯胺中的一种或者多种。
优选的，一种低玻纤含量高刚度SMC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备树脂糊
按配方比例将环氧树脂80-100份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、和阻燃剂3-4份加入容器中，搅拌混合均匀，得到树脂糊；
S2.制备第一混合料
在得到的树脂糊中边搅拌边加入内脱模剂6-10份和无机填料15-25份，无机填料分多次加入，继续搅拌均匀，得到第一混合料；
S3.制备第二混合料
当得到的第一混合料被搅拌至温度上升至25℃-45℃后，加入增稠剂2-4份，继续搅拌至粘度达到26500cP-31000cP时停止搅拌，得到第二混合料；
S4.制备熟化预浸料
向得到的第二混合料内部加入纳米纤维40-50份和碳纤维20-30份，搅拌并且在45℃-55℃下熟化，得到熟化预浸料；
S5.模压成型
将熟化好的预浸料放入加热的金属模具中，在6MPa的压力下保温后进行模压成型，然后开模得到SMC高刚度复合材料制品。
优选的，所述步骤S5中的模压成型的温度为150-170℃，压力为85-125kg/cm，时间为45-65s。
(三)有益效果
本发明提供了低玻纤含量高刚度SMC材料。具备以下有益效果：
1、本发明提供的低玻纤含量高刚度SMC材料，该方法通过加入少量的玻璃纤维并加入纳米纤维和碳纤维，从而降低玻璃纤维用量的同时也能保证其超高的强度、硬度与韧性，同时碳纤维具有轻质高强，耐疲劳的属性，使得该SMC材料的耐磨性能大大增强，同时纳米纤维具有超高强、超柔韧的属性，使得该SMC材料的强度硬度大大提高。
2、本发明提供的低玻纤含量高刚度SMC材料，该材料通过添加阻燃剂可以大大提高该SMC材料的耐燃性能，同时具有添加量少、阻燃效率高、低烟、低毒、用途广泛等优点，从而提高该SMC材料的适用范围与实用性能，通过引发剂、促进剂、增稠剂和无机填料可以大大提高环氧树脂的配比效率与配比质量，从而保证该高硬度SMC材料存放和使用的时间更长。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，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。
实施例1：
本发明实施例提供低玻纤含量高刚度SMC材料，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂80份、玻璃纤维30份、引发剂2份、促进剂3份、增稠剂2份、无机填料15份、阻燃剂3、纳米纤维40、碳纤维20、内脱模剂6份。
所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、脂环族环氧树脂和改性环氧树脂中的至少一种，所述低收缩性添加剂包括聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种的组合，所述无机填料为碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为700-2100目，所述引发剂包括过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或多种的组合，所述增稠剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种或多种的组合，所述内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，所述促进剂为环烷酸钴、辛酸钴、二甲基苯胺、二乙基苯胺或者二甲基对甲苯胺中的一种或者多种，所述步骤S5中的模压成型的温度为150-170℃，压力为85-125kg/cm，时间为45-65s。
该低玻纤含量高刚度SMC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备树脂糊
按配方比例将环氧树脂80-100份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、和阻燃剂3-4份加入容器中，搅拌混合均匀，得到树脂糊；
S2.制备第一混合料
在得到的树脂糊中边搅拌边加入内脱模剂6-10份和无机填料15-25份，无机填料分多次加入，继续搅拌均匀，得到第一混合料；
S3.制备第二混合料
当得到的第一混合料被搅拌至温度上升至25℃-45℃后，加入增稠剂2-4份，继续搅拌至粘度达到26500cP-31000cP时停止搅拌，得到第二混合料；
S4.制备熟化预浸料
向得到的第二混合料内部加入纳米纤维40-50份和碳纤维20-30份，搅拌并且在45℃-55℃下熟化，得到熟化预浸料；
S5.模压成型
将熟化好的预浸料放入加热的金属模具中，在6MPa的压力下保温后进行模压成型，然后开模得到SMC高刚度复合材料制品。
实施例2：
本发明实施例提供低玻纤含量高刚度SMC材料，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂90份、玻璃纤维35份、引发剂3份、促进剂4份、增稠剂3份、无机填料20份、阻燃剂3.5份、纳米纤维45份、碳纤维25份、内脱模剂7.5份。
所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、脂环族环氧树脂和改性环氧树脂中的至少一种，所述低收缩性添加剂包括聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种的组合，所述无机填料为碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为700-2100目，所述引发剂包括过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或多种的组合，所述增稠剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种或多种的组合，所述内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，所述促进剂为环烷酸钴、辛酸钴、二甲基苯胺、二乙基苯胺或者二甲基对甲苯胺中的一种或者多种，所述步骤S5中的模压成型的温度为150-170℃，压力为85-125kg/cm，时间为45-65s。
该低玻纤含量高刚度SMC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备树脂糊
按配方比例将环氧树脂80-100份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、和阻燃剂3-4份加入容器中，搅拌混合均匀，得到树脂糊；
S2.制备第一混合料
在得到的树脂糊中边搅拌边加入内脱模剂6-10份和无机填料15-25份，无机填料分多次加入，继续搅拌均匀，得到第一混合料；
S3.制备第二混合料
当得到的第一混合料被搅拌至温度上升至25℃-45℃后，加入增稠剂2-4份，继续搅拌至粘度达到26500cP-31000cP时停止搅拌，得到第二混合料；
S4.制备熟化预浸料
向得到的第二混合料内部加入纳米纤维40-50份和碳纤维20-30份，搅拌并且在45℃-55℃下熟化，得到熟化预浸料；
S5.模压成型
将熟化好的预浸料放入加热的金属模具中，在6MPa的压力下保温后进行模压成型，然后开模得到SMC高刚度复合材料制品。
实施例3：
本发明实施例提供低玻纤含量高刚度SMC材料，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂100份、玻璃纤维40份、引发剂4份、促进剂5份、增稠剂4份、无机填料25份、阻燃剂4份、纳米纤维50份、碳纤维30份、内脱模剂10份。
所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、脂环族环氧树脂和改性环氧树脂中的至少一种，所述低收缩性添加剂包括聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种的组合，所述无机填料为碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为700-2100目，所述引发剂包括过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或多种的组合，所述增稠剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种或多种的组合，所述内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，所述促进剂为环烷酸钴、辛酸钴、二甲基苯胺、二乙基苯胺或者二甲基对甲苯胺中的一种或者多种，所述步骤S5中的模压成型的温度为150-170℃，压力为85-125kg/cm，时间为45-65s。
该低玻纤含量高刚度SMC材料的制备方法，包括以下步骤：
S1.制备树脂糊
按配方比例将环氧树脂80-100份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、和阻燃剂3-4份加入容器中，搅拌混合均匀，得到树脂糊；
S2.制备第一混合料
在得到的树脂糊中边搅拌边加入内脱模剂6-10份和无机填料15-25份，无机填料分多次加入，继续搅拌均匀，得到第一混合料；
S3.制备第二混合料
当得到的第一混合料被搅拌至温度上升至25℃-45℃后，加入增稠剂2-4份，继续搅拌至粘度达到26500cP-31000cP时停止搅拌，得到第二混合料；
S4.制备熟化预浸料
向得到的第二混合料内部加入纳米纤维40-50份和碳纤维20-30份，搅拌并且在45℃-55℃下熟化，得到熟化预浸料；
S5.模压成型
将熟化好的预浸料放入加热的金属模具中，在6MPa的压力下保温后进行模压成型，然后开模得到SMC高刚度复合材料制品。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂80-100份、玻璃纤维30-40份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、增稠剂2-4份、无机填料15-25份、阻燃剂3-4份、纳米纤维40-50份、碳纤维20-30份、内脱模剂6-10份。
2.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂80份、玻璃纤维30份、引发剂2份、促进剂3份、增稠剂2份、无机填料15份、阻燃剂3、纳米纤维40、碳纤维20、内脱模剂6份。
3.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂90份、玻璃纤维35份、引发剂3份、促进剂4份、增稠剂3份、无机填料20份、阻燃剂3.5份、纳米纤维45份、碳纤维25份、内脱模剂7.5份。
4.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，以重量份计，包含如下重量份数的各组成成分：环氧树脂100份、玻璃纤维40份、引发剂4份、促进剂5份、增稠剂4份、无机填料25份、阻燃剂4份、纳米纤维50份、碳纤维30份、内脱模剂10份。
5.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，所述环氧树脂选自缩水甘油醚型环氧树脂、脂环族环氧树脂和改性环氧树脂中的至少一种，所述低收缩性添加剂包括聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种的组合。
6.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，所述无机填料为碳酸钙，所述碳酸钙的粒径为700-2100目。
7.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，所述引发剂包括过氧化甲乙酮、过氧化二苯甲酰或过氧化苯甲酸叔丁酯中的任意一种或多种的组合，所述增稠剂包括氧化镁、氢氧化镁、氧化钙或氢氧化钙中的任意一种或多种的组合。
8.根据权利要求1所述的低玻纤含量高刚度SMC材料，其特征在于，所述内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙，所述促进剂为环烷酸钴、辛酸钴、二甲基苯胺、二乙基苯胺或者二甲基对甲苯胺中的一种或者多种。
9.一种低玻纤含量高刚度SMC材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.制备树脂糊
按配方比例将环氧树脂80-100份、引发剂2-4份、促进剂3-5份、和阻燃剂3-4份加入容器中，搅拌混合均匀，得到树脂糊；
S2.制备第一混合料
在得到的树脂糊中边搅拌边加入内脱模剂6-10份和无机填料15-25份，无机填料分多次加入，继续搅拌均匀，得到第一混合料；
S3.制备第二混合料
当得到的第一混合料被搅拌至温度上升至25℃-45℃后，加入增稠剂2-4份，继续搅拌至粘度达到26500cP-31000cP时停止搅拌，得到第二混合料；
S4.制备熟化预浸料
向得到的第二混合料内部加入纳米纤维40-50份和碳纤维20-30份，搅拌并且在45℃-55℃下熟化，得到熟化预浸料；
S5.模压成型
将熟化好的预浸料放入加热的金属模具中，在6MPa的压力下保温后进行模压成型，然后开模得到SMC高刚度复合材料制品。
10.根据权利要求1所述的一种低玻纤含量高刚度SMC材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的模压成型的温度为150-170℃，压力为85-125kg/cm，时间为45-65s。
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| CN112029235A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-12-04 | 艾达索高新材料芜湖有限公司 | 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 |
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