CN115536985B - 一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于树脂材料技术领域，公开了一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法及其应用。该制备方法包括以下步骤：(1)将乙烯基酯树脂与固化剂混合，制得混合料A；(2)将填料、混合料A混合，制得混合料B；(3)将混合料B、密胺树脂混合，制得混合料C，然后进行热压，制得所述树脂组合物；按重量份数计，乙烯基酯树脂与填料的用量比为(25‑35)：(65‑75)；填料包括石英砂和氧化铝，所述石英砂的粒径大于氧化铝的粒径。所述树脂组合物的弯曲强度为80MPa以上，压缩强度为100MPa以上。所述树脂组合物耐受的热水温度为90℃以上。
Description
技术领域
本发明属于树脂材料技术领域，特别涉及一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法及其应用。
背景技术
密胺树脂可用于制作餐具，但存在强度低的缺点，用密胺树脂制作的餐具容易开裂，在餐具的洗涤过程中，难免发生餐具之间的碰撞，碰撞又容易缺损。
现有技术中的一些其他树脂或石英制作的餐具或石盆，利用其他树脂制作的餐具往往耐热水性能较差，在热水中容易变色，用石英制作的餐具或石盆在热水中煮沸时容易出现变白的缺陷。而且用于制作餐具的树脂，往往对耐酸碱性、耐污性的要求也高，现有技术中利用树脂制作的餐具难以满足高强度与耐高温的要求，更难同时满足高强度、耐高温、耐酸碱性、耐污性的要求。
因此，亟需提供一种新的餐具制备方法，该餐具也是利用树脂进行制备，能满足高强度与耐高温的要求，进一步满足耐酸碱性、耐污性的要求，这是十分有必要的。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法及其应用，所述制备方法制得的树脂组合物具有高强度和耐高温的特点，将所述制备方法制得的树脂组合物制备成餐具或石盆，餐具或石盆能满足高强度与耐高温的要求，进一步还可满足耐酸碱性、耐污性的要求。
本发明的发明构思为：本发明同时利用密胺树脂和乙烯基酯树脂，与粉体填料按照特定比例分步混合，制得的树脂组合物具有高强度和耐高温的特点。具体原理为：分步混合保证物料分散均匀，液态的乙烯基酯树脂与作为填料的大颗粒的石英砂和小颗粒的氧化铝，三者相互作用，小颗粒的氧化铝起填缝作用，共同在大颗粒的石英砂界面上覆盖一层树脂，弥补大颗粒的石英砂表面上的空洞和缺陷，让体系更致密，减少固化后的应力缺陷。后续加入的密胺树脂在受热过程中，也会有短暂的流动性，然后固化，可进一步减少树脂组合物表面和内部的缺陷。这样保证树脂组合物的机械强度、耐高温(主要是耐热水)以及耐腐蚀性能。
乙烯基酯树脂和密胺树脂在固化机理上的相同点都是受热固化，不同点是乙烯基酯树脂固化是靠固化剂受热分解出自由基进行固化，密胺树脂是受热后，体系自身可发生交联反应进行固化。乙烯基酯树脂和密胺树脂两者的固化特点使得本发明制得的树脂组合物形成贯穿结构，从而保证了树脂组合物的机械强度、耐高温(主要是耐热水)性能。在树脂组合物的制备过程中采用模具成型，可直接制备成餐具或石盆，制得的餐具或石盆具有机械强度高，耐高温的特点，而且还具有耐酸碱性(可称为耐腐蚀性)、耐污性的特点。
本发明的第一方面提供一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法。
具体的，一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙烯基酯树脂与固化剂混合，制得混合料A；
(2)将填料、混合料A混合，制得混合料B；
(3)将混合料B、密胺树脂混合，制得混合料C，然后进行热压，制得所述树脂组合物；
按重量份数计，所述乙烯基酯树脂与填料的用量比为(25-35)：(65-75)；
所述填料包括石英砂和氧化铝，所述石英砂的粒径大于氧化铝的粒径。
优选的，步骤(1)中，所述固化剂选自过苯甲酸叔丁酯(TBPB)、过氧化二苯甲酰(BPO)、过氧化-2-乙基己酸叔丁酯(TBPO)中的至少一种。
优选的，步骤(1)中，所述乙烯基酯树脂与固化剂的重量比为95-99.9：(0.1-2)；进一步优选98-99.9：(0.1-2)。
优选的，步骤(1)中，所述乙烯基酯树脂为改性酚醛环氧乙烯基树脂，所述改性酚醛环氧乙烯基树脂的制备方法为：将酚醛环氧树脂、蓖麻油酸、甲基丙烯酸、三苯基膦，在80-120℃反应至酸值＜20，然后加入苯乙烯，搅拌，制得所述改性酚醛环氧乙烯基树脂。
优选的，按重量份数计，酚醛环氧树脂、蓖麻油酸、甲基丙烯酸、三苯基膦的用量比为39.3：(15-20)：(11-15)：(0.05-1)；进一步优选的，酚醛环氧树脂、蓖麻油酸、甲基丙烯酸、三苯基膦的用量比为39.3：(17.8-20)：(13.5-15)：(0.05-0.1)。
优选的，所述酚醛环氧树脂为638酚醛环氧树脂。
优选的，所述按重量份数计，酚醛环氧树脂、苯乙烯的用量比为39.3：(25-35)；进一步优选的，酚醛环氧树脂、苯乙烯的用量比为39.3：(25-29.3)。
优选的，步骤(2)中，所述石英砂的目数为60-400或60-300，所述氧化铝的目数为500-1500。
优选的，步骤(2)中，所述填料中，石英砂与氧化铝的重量比为25-45：(1-30)，优选25-40：(5-25)。
优选的，步骤(2)中，所述填料、混合料A混合的过程中还加入硅烷偶联剂(例如KH550、KH560)。硅烷偶联剂的加入量可为0-0.5重量份。
优选的，步骤(2)中，混合的过程中的搅拌速度为30-500转/分钟，搅拌的时间为30-60分钟。
优选的，步骤(3)中，按重量份数计，所述混合料B与密胺树脂的用量比为(40-85)：(15-60)，进一步优选的，所述混合料B与密胺树脂的用量比为(45-75)：(20-55)。
优选的，步骤(3)中，在混合的过程中，还加入碳粉、硬脂酸锌。
优选的，所述碳粉的加入量为0.01-0.5重量份，优选0.01-0.2重量份。
优选的，所述硬脂酸锌的加入量为0.2-2重量份，优选0.2-2.5重量份。
优选的，步骤(3)中，所述热压的温度为80-140℃，优选90-135℃。
优选的，步骤(3)中，所述热压的时间为3-15分钟，优选5-10分钟。
优选的，步骤(3)中，所述热压的压力为8-18MPa，优选8-16MPa。
本发明的第二方面提供一种耐高温、强度高的树脂组合物。
一种耐高温、强度高的树脂组合物，由上述制备方法制得。
优选的，所述树脂组合物的弯曲强度为80MPa以上，压缩强度为100MPa以上。
优选的，所述树脂组合物的弯曲强度为80-90MPa，压缩强度为100-110MPa。
优选的，所述树脂组合物耐受的热水温度为90-100℃。
本发明的第三方面提供一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法的应用。
上述树脂组合物的制备方法在制备餐具或石盆中的应用。
优选的，所述应用是在树脂组合物的制备方法中的步骤(3)中，热压在模具中进行。模具的外形根据需要选择，可选择餐具或石盆外形，则在模具中制得的树脂组合物外形为餐具或石盆，再经过打孔，切削边角、打磨，即制得餐具或石盆。
一种餐具或石盆，由上述树脂组合物制得。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明同时利用密胺树脂和乙烯基酯树脂，与粉体填料按照特定比例分步混合，制得的树脂组合物具有高强度和耐高温的特点。所述树脂组合物的弯曲强度为80MPa以上，压缩强度为100MPa以上。所述树脂组合物耐受的热水温度为90℃以上。
(2)利用本发明所述树脂组合物的制备方法制得的具或石盆具有机械强度高，耐高温的特点，而且还具有耐酸碱性(可称为耐腐蚀性)、耐污性的特点。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1：树脂组合物的制备
一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性酚醛环氧乙烯基树脂99重量份与固化剂过氧化二苯甲酰(BPO)1重量份混合均匀，制得混合料A；
改性酚醛环氧乙烯基树脂的制备方法为：将39.3重量份638酚醛环氧树脂、17.8重量份蓖麻油酸、13.5重量份甲基丙烯酸、0.1重量份三苯基膦，在100℃反应至酸值至18，然后加入29.3重量份苯乙烯，搅拌，制得改性酚醛环氧乙烯基树脂；
(2)向搅拌釜中依次加入填料70重量份(石英砂40重量份，氧化铝30重量份)、混合料A 29.9重量份、硅烷偶联剂KH550 0.1重量份，搅拌混合，转速为500转/分钟，搅拌15分钟，制得混合料B；
(3)将混合料B 70重量份、密胺树脂30重量份、碳粉0.05重量份、硬脂酸锌0.5重量份在搅拌釜中搅拌混合，转速为500转/分钟，搅拌15分钟，抽真空两次，破除内部气泡，让可能残留在体系内部的空气迁移到上层，制得混合料C，取具有石盆状的模具，然后置于高周波设备中进行预热，预热的温度为80℃，然后将混合料C至于模具中进行热压，热压的压力为15MPa，热压的温度为140℃，保温保压10分钟，降至80℃，脱模，制得具有石盆状的树脂组合物。
一种树脂组合物，由上述制备方法制得。
将上述具有石盆状的树脂组合物进行开孔、切削边角、打磨(开孔、切削边角、打磨为石盆制作过程中的常规工艺)，即得到石盆。
实施例2：树脂组合物的制备
一种耐高温、强度高的树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙烯基酯树脂98.9重量份与固化剂过苯甲酸叔丁酯(TBPB)1.1重量份混合均匀，制得混合料A；
(2)向搅拌釜中依次加入填料72重量份(石英砂45重量份，氧化铝27重量份)、混合料A 27.8重量份、硅烷偶联剂KH550 0.2重量份，搅拌混合，转速为450转/分钟，搅拌15分钟，制得混合料B；
(3)将混合料B 64.5重量份、密胺树脂35重量份、硬脂酸锌0.5重量份在搅拌釜中搅拌混合，转速为500转/分钟，搅拌15分钟，抽真空两次，破除内部气泡，让可能残留在体系内部的空气迁移到上层，制得混合料C，取具有石盆状的模具，然后置于高周波设备中进行预热，预热的温度为80℃，然后将混合料C放入模具中进行热压，热压的压力为8MPa，热压的温度为120℃，保温5分钟，2分钟内升温至150℃，保温7分钟，然后降温5分钟，降至80℃，脱模，制得具有石盆状的树脂组合物。
一种树脂组合物，由上述制备方法制得。
将上述具有石盆状的树脂组合物进行开孔、切削边角、打磨(开孔、切削边角、打磨为石盆制作过程中的常规工艺)，即得到石盆。
实施例3：树脂组合物的制备
与实施例1相比，对比例1中的步骤(2)中填料68重量份(石英砂38重量份，氧化铝30重量份)、混合料A 31.9重量份，其余过程与实施例1相同。
对比例1
与实施例1相比，对比例1中直接将各组分进行混合，转速为500转/分钟，搅拌15分钟，制得混合料，然后按照实施例1的方法进行预热和热压，制得具有石盆状的树脂组合物。即对比例1与实施例1的区别仅在于对比例1中各组分是直接混合，不进行分步混合。
对比例2
与实施例1相比，对比例2中不加入密胺树脂，其余过程与实施例1相同。
对比例3
与实施例1相比，对比例3中不加入改性酚醛环氧乙烯基树脂和固化剂过氧化二苯甲酰，其余过程与实施例1相同。
对比例4
与实施例1相比，对比例4的步骤(2)中，混合料A的加入量为10.9重量份，其余过程与实施例1相同。
对比例5
与实施例1相比，对比例5的步骤(1)中，用等量的191通用型不饱和聚酯树脂代替实施例1中的改性酚醛环氧乙烯基树脂，其余过程与实施例1相同。
对比例6
与实施例1相比，对比例1中用等量的脲醛树脂代替实施例1中的密胺树脂，其余过程与实施例1相同。对比例6的产品无法成型。
对比例7
与实施例1相比，对比例7的步骤(2)中，填料为50重量份(石英砂30重量份，氧化铝20重量份)、混合料A 49.9重量份，其余过程与实施例1相同。
对比例8
与实施例1相比，对比例8的步骤(2)中，填料为80重量份(石英砂40重量份，氧化铝40重量份)、混合料A19.9重量份，其余过程与实施例1相同。
产品效果测试
取实施例1、对比例1-7制得的具有石盆状的树脂组合物，测试耐高温性、机械强度(弯曲强度、压缩强度)、耐污性能、耐化学品性能，性能测试可参照JC/T908-2013人造石国家标准来进行，结果如下表1-4所示。
表1：耐高温测试结果
从表1可以看出，本发明实施例1制得的具有石盆状的树脂组合物具有良好的耐高温性。
表2：机械强度测试结果
从表2可以看出，本发明实施例1制得的具有石盆状的树脂组合物能同时满足弯曲强度为80MPa以上，压缩强度为100MPa以上的要求，具有良好的机械强度。
表3：耐污性能测试结果(表3中分值越高表示耐污性越差)
从表3可以看出，本发明实施例1制得的具有石盆状的树脂组合物得的总分最低，具有良好的耐污性能。
表4：耐化学品测试结果
从表4可以看出，本发明实施例1制得的具有石盆状的树脂组合物具有良好的耐化学品性能。表4中“合格”表示将待测试的化学品在石盆状的树脂组合物表面48小时，测试时的温度为25℃，不出现石盆状的树脂组合物表面腐蚀现象，而“不合格”表示将待测试的化学品在石盆状的树脂组合物表面48小时，测试时的温度为25℃，出现石盆状的树脂组合物表面腐蚀现象。
Claims (9)
1.一种树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将乙烯基酯树脂与固化剂混合，制得混合料A；
（2）将填料、混合料A混合，制得混合料B；
（3）将混合料B、密胺树脂混合，制得混合料C，然后进行热压，制得所述树脂组合物；
按重量份数计，所述乙烯基酯树脂与填料的用量比为（25-35）：（65-75）；
所述填料包括石英砂和氧化铝，所述石英砂的粒径大于氧化铝的粒径；
步骤（2）中，所述填料与混合料A的重量比为（68-72）：（27.8-31.9）；
步骤（1）中，所述乙烯基酯树脂为改性酚醛环氧乙烯基树脂，所述改性酚醛环氧乙烯基树脂的制备方法为：将酚醛环氧树脂、蓖麻油酸、甲基丙烯酸、三苯基膦，在80-120℃反应至酸值＜20，然后加入苯乙烯，搅拌，制得所述改性酚醛环氧乙烯基树脂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述石英砂的目数为60-300，所述氧化铝的目数为500-1500；步骤（2）中，所述填料中，石英砂与氧化铝的重量比为25-45：（1-30）。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述填料、混合料A混合的过程中还加入硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，按重量份数计，所述混合料B与密胺树脂的用量比为（40-85）：（15-60）。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，在混合的过程中，还加入碳粉、硬脂酸锌；步骤（3）中，所述热压的温度为80-140℃。
6.一种树脂组合物，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的制备方法制得。
7.根据权利要求6所述的树脂组合物，其特征在于，所述树脂组合物的弯曲强度为80MPa以上，压缩强度为100MPa以上，所述树脂组合物耐受的热水温度为90℃以上。
8.权利要求1-5任一项所述的制备方法在制备餐具或石盆中的应用。
9.一种餐具或石盆，其特征在于，由权利要求6或7所述树脂组合物制得。
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