CN115725155A - 一种玻璃纤维增强热固性树脂材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，包括按照质量份数计的300～400份的树脂材料、200～300份的纤维材料、10份的固化剂、10～20份的填料，树脂材料包括热固性树脂材料、促进剂和脱模剂，纤维材料由连续碳纤维和连续玻璃纤维组成，其中连续碳纤维和连续玻璃纤维的体积比为3.5:1，组成树脂材料的热固性树脂材料、促进剂和脱模剂的质量百分比为50：1～5：1～5，其中热固性树脂材料具体为聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂。
Description
技术领域
本发明涉及热固性材料领域，特别是涉及一种玻璃纤维增强热固性树脂材料。
背景技术
新材料是指新近发展或正在发展的具有优异性能的结构材料和有特殊性质的功能材料。结构材料主要是利用它们的强度、韧性、硬度、弹性等机械性能。如新型陶瓷材料，非晶态合金(金属玻璃)等；功能材料主要是利用其所具有的电、光、声、磁、热等功能和物理效应。新材料常应用于集装箱、能化装备、海洋工程、轨道交通、电力工程等领域；国内现有的交通、车辆(军用或民用)所用支撑体的材料为尼龙、橡胶和聚氨酯等，由于用上述材料如尼龙和橡胶为热塑性材料，耐热性能差，容易变形，在高温下容易熔化，在恶劣的低温环境下容易脆化，用这种材料制作的支撑体装配时间长，拆装很不方面，用聚氨酯材料制成的支撑体除具备上述缺点外，强度低是聚氨酯材料的主要缺点，如轮胎爆胎后，零压行驶时不能满足交通车俩的安全要求，玻璃钢、纤维增强复合材料(FRP)的特点是轻质、高强，在高温下不会变形熔化、耐冲击性能好，装配方便，所以使用玻璃钢、纤维增强复合材料制作安全支撑体的优势明显，目前国内还没有生产FRP安全支撑体的生产厂家和具体的生产工艺，而且对于现有的FRP的成型技术来说，缠绕、手糊、RTM、拉挤生产工艺来说都不适合，生产成本高，强度满足不了作为安全支撑体的要求，传统的模压技术主要适用于不变截面、厚度(不大于25mm)的FRP制品，对于变截面、超厚(35-50mm)的制品容易产生裂纹，使用的纤维长度在12mm以下，纤维长度增大后，流动性差，难以模压成型，强度也不能满足使用要求。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，本玻璃纤维增强热固性树脂材料质量轻，强度高，在高温下不会变形熔化，耐冲击性能好，装配方便，制品截面不会产生裂纹。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，包括按照质量份数计的300～400份的树脂材料、200～300份的纤维材料、10份的固化剂、10～20份的填料，所述树脂材料包括热固性树脂材料、促进剂和脱模剂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述纤维材料由连续碳纤维和连续玻璃纤维组成，其中所述连续碳纤维和连续玻璃纤维的体积比为3.5:1。
作为本发明的一种优选技术方案，组成所述树脂材料的热固性树脂材料、促进剂和脱模剂的质量百分比为50：1～5：1～5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述热固性树脂材料具体为聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂。
一种聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将苯酚和1/3的甲醛加入到反应釜中，在搅拌下升温至50摄氏度后，向其中加入轻质氧化镁，在65～70摄氏度下反应1～2小时，再加入1/3的甲醛，在80～90摄氏度下反应30～60分钟，再加入总量1/3的甲醛，在70～80摄氏度下反应1～2小时，加入尿素反应20～30分钟后冷却至室温得到热固性酚醛树脂；
(2)将聚乙烯醇缩丁醛溶解到乙醇中，向其中加入热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，搅拌混合，得到聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂。
作为本发明的一种优选技术方案，所述苯酚、甲醛、轻质氧化镁和尿素的质量比为10～15：9～15：4～6：6～9，所述聚乙烯醇缩丁醛、乙醇、热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2～5：18～26：40～50：1～3：0.5～1.0。
一种玻璃纤维增强热固性树脂材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)取按照质量分数计算的50份的热固性树脂、1～5份的促进剂、1～5份的脱模剂放入反应釜中，升温反应釜温度至70～90摄氏度，在100r/min的搅拌速度下充分搅拌20分钟获取制备完成的树脂材料；
(2)取以质量分数计的200～300份的纤维材料、10～20份的填料和步骤(1)制备完成的300～400份的树脂材料进行充分混合，再加入10份的固化剂，使用混合机进行充分混合，制备成初级混合物；
(3)取模压模具，加热模压模具温度至100～150摄氏度，将步骤(1)制备的初级混合物移入该模压模具内，加压模压模具内压强至20～30MPa，保持恒温压制30～40分钟，脱模获取半成品树脂材料；
(4)取步骤(3)获取的半成品树脂材料，使用修边机进行修边打磨，通过机加工，表面再打磨处理以及喷涂处理获取成品的玻璃纤维增强热固性树脂材料。
一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，包括用于混合纤维材料、填料、树脂材料的混合机，以及用于制备树脂材料的反应釜、对半成品树脂材料进行加工处理的修边机、打磨机和喷涂机。
与现有技术相比，本发明能达到的有益效果是：
1、本发明通过以聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂为热固性树脂材料的基材，在合成过程中，通过多次加入甲醛合成酚醛树脂，有效控制了树脂反应的剧烈程度，提高树脂的粘结性和流动性，通过延长反应时间和加大甲醛量降低了树脂中游离酚含量，使游离酚从一般热固性酚醛树脂生产的15％降低到现在方式的6％～9％；
2、本玻璃纤维增强热固性树脂材料质量轻，强度高，在高温下不会变形熔化，耐冲击性能好，装配方便，本材料拉伸强度大于300MPa,弯曲强度大于450MPa，拉伸模量大于15000MPa，且制品截面不会产生裂纹，强度能满足作为安全轮胎内支撑体的要求。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明提供一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，包括按照质量份数计的300～400份的树脂材料、200～300份的纤维材料、10份的固化剂、10～20份的填料，树脂材料包括热固性树脂材料、促进剂和脱模剂，纤维材料由连续碳纤维和连续玻璃纤维组成，其中连续碳纤维和连续玻璃纤维的体积比为3.5:1，组成树脂材料的热固性树脂材料、促进剂和脱模剂的质量百分比为50：1～5：1～5，其中热固性树脂材料具体为聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂。
实施例1:
一种聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将苯酚和1/3的甲醛加入到反应釜中，在搅拌下升温至50摄氏度后，向其中加入轻质氧化镁，在65摄氏度下反应1小时，再加入1/3的甲醛，在80摄氏度下反应30分钟，再加入总量1/3的甲醛，在70摄氏度下反应1小时，加入尿素反应20分钟后冷却至室温得到热固性酚醛树脂，其中苯酚、甲醛、轻质氧化镁和尿素的质量比为10：9：4：6；
(2)将聚乙烯醇缩丁醛溶解到乙醇中，向其中加入热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，搅拌混合，得到聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂，聚乙烯醇缩丁醛、乙醇、热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2：18：40：1：0.5。
一种玻璃纤维增强热固性树脂材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)取按照质量分数计算的50份的热固性树脂、1份的促进剂、1份的脱模剂放入反应釜中，升温反应釜温度至70摄氏度，在100r/min的搅拌速度下充分搅拌20分钟获取制备完成的树脂材料；
(2)取以质量分数计的200份的纤维材料、10份的填料和步骤(1)制备完成的300份的树脂材料进行充分混合，再加入10份的固化剂，使用混合机进行充分混合，制备成初级混合物；
(3)取模压模具，加热模压模具温度至100摄氏度，将步骤(1)制备的初级混合物移入该模压模具内，加压模压模具内压强至20MPa，保持恒温压制30分钟，脱模获取半成品树脂材料；
(4)取步骤(3)获取的半成品树脂材料，使用修边机进行修边打磨，通过机加工，表面再打磨处理以及喷涂处理获取成品的玻璃纤维增强热固性树脂材料。
实施例2:
一种聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将苯酚和1/3的甲醛加入到反应釜中，在搅拌下升温至50摄氏度后，向其中加入轻质氧化镁，在68摄氏度下反应1.5小时，再加入1/3的甲醛，在85摄氏度下反应45分钟，再加入总量1/3的甲醛，在75摄氏度下反应1.5小时，加入尿素反应25分钟后冷却至室温得到热固性酚醛树脂，其中苯酚、甲醛、轻质氧化镁和尿素的质量比为12：9～15：5：7.5；
(2)将聚乙烯醇缩丁醛溶解到乙醇中，向其中加入热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，搅拌混合，得到聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂，聚乙烯醇缩丁醛、乙醇、热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为3：22：45：2：0.7。
一种玻璃纤维增强热固性树脂材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)取按照质量分数计算的50份的热固性树脂、3份的促进剂、3份的脱模剂放入反应釜中，升温反应釜温度至80摄氏度，在100r/min的搅拌速度下充分搅拌20分钟获取制备完成的树脂材料；
(2)取以质量分数计的250份的纤维材料、15份的填料和步骤(1)制备完成的350份的树脂材料进行充分混合，再加入10份的固化剂，使用混合机进行充分混合，制备成初级混合物；
(3)取模压模具，加热模压模具温度至120摄氏度，将步骤(1)制备的初级混合物移入该模压模具内，加压模压模具内压强至25MPa，保持恒温压制35分钟，脱模获取半成品树脂材料；
(4)取步骤(3)获取的半成品树脂材料，使用修边机进行修边打磨，通过机加工，表面再打磨处理以及喷涂处理获取成品的玻璃纤维增强热固性树脂材料。
实施例3:
一种聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将苯酚和1/3的甲醛加入到反应釜中，在搅拌下升温至50摄氏度后，向其中加入轻质氧化镁，在70摄氏度下反应2小时，再加入1/3的甲醛，在90摄氏度下反应60分钟，再加入总量1/3的甲醛，在80摄氏度下反应2小时，加入尿素反应30分钟后冷却至室温得到热固性酚醛树脂，其中苯酚、甲醛、轻质氧化镁和尿素的质量比为15：15：6：9；
(2)将聚乙烯醇缩丁醛溶解到乙醇中，向其中加入热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，搅拌混合，得到聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂，聚乙烯醇缩丁醛、乙醇、热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为5：26：50：3：1。
一种玻璃纤维增强热固性树脂材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)取按照质量分数计算的50份的热固性树脂、5份的促进剂、5份的脱模剂放入反应釜中，升温反应釜温度至90摄氏度，在100r/min的搅拌速度下充分搅拌20分钟获取制备完成的树脂材料；
(2)取以质量分数计的300份的纤维材料、20份的填料和步骤(1)制备完成的400份的树脂材料进行充分混合，再加入10份的固化剂，使用混合机进行充分混合，制备成初级混合物；
(3)取模压模具，加热模压模具温度至150摄氏度，将步骤(1)制备的初级混合物移入该模压模具内，加压模压模具内压强至30MPa，保持恒温压制40分钟，脱模获取半成品树脂材料；
(4)取步骤(3)获取的半成品树脂材料，使用修边机进行修边打磨，通过机加工，表面再打磨处理以及喷涂处理获取成品的玻璃纤维增强热固性树脂材料。
本发明还包括用于混合纤维材料、填料、树脂材料的混合机，以及用于制备树脂材料的反应釜、对半成品树脂材料进行加工处理的修边机、打磨机和喷涂机。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，其特征在于：包括按照质量份数计的300～400份的树脂材料、200～300份的纤维材料、10份的固化剂、10～20份的填料，所述树脂材料包括热固性树脂材料、促进剂和脱模剂。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，其特征在于：所述纤维材料由连续碳纤维和连续玻璃纤维组成，其中所述连续碳纤维和连续玻璃纤维的体积比为3.5:1。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，其特征在于：组成所述树脂材料的热固性树脂材料、促进剂和脱模剂的质量百分比为50：1～5：1～5。
4.根据权利要求3所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，其特征在于：所述热固性树脂材料具体为聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂。
5.如权利要求3所述的一种聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)将苯酚和1/3的甲醛加入到反应釜中，在搅拌下升温至50摄氏度后，向其中加入轻质氧化镁，在65～70摄氏度下反应1～2小时，再加入1/3的甲醛，在80～90摄氏度下反应30～60分钟，再加入总量1/3的甲醛，在70～80摄氏度下反应1～2小时，加入尿素反应20～30分钟后冷却至室温得到热固性酚醛树脂；
(2)将聚乙烯醇缩丁醛溶解到乙醇中，向其中加入热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯，搅拌混合，得到聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂。
6.根据权利要求3所述的一种聚乙烯醇缩醛改性热固性酚醛树脂的制备方法，其特征在于：所述苯酚、甲醛、轻质氧化镁和尿素的质量比为10～15：9～15：4～6：6～9，所述聚乙烯醇缩丁醛、乙醇、热固性酚醛树脂、硬脂酸和邻苯二甲酸二丁酯的质量比为2～5：18～26：40～50：1～3：0.5～1.0。
7.如权利要求2所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)取按照质量分数计算的50份的热固性树脂、1～5份的促进剂、1～5份的脱模剂放入反应釜中，升温反应釜温度至70～90摄氏度，在100r/min的搅拌速度下充分搅拌20分钟获取制备完成的树脂材料；
(2)取以质量分数计的200～300份的纤维材料、10～20份的填料和步骤(1)制备完成的300～400份的树脂材料进行充分混合，再加入10份的固化剂，使用混合机进行充分混合，制备成初级混合物；
(3)取模压模具，加热模压模具温度至100～150摄氏度，将步骤(1)制备的初级混合物移入该模压模具内，加压模压模具内压强至20～30MPa，保持恒温压制30～40分钟，脱模获取半成品树脂材料；
(4)取步骤(3)获取的半成品树脂材料，使用修边机进行修边打磨，通过机加工，表面再打磨处理以及喷涂处理获取成品的玻璃纤维增强热固性树脂材料。
8.如权利要求1所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂材料，其特征在于：包括用于混合纤维材料、填料、树脂材料的混合机，以及用于制备树脂材料的反应釜、对半成品树脂材料进行加工处理的修边机、打磨机和喷涂机。
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| CN202111005121.1A CN115725155A (zh) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 一种玻璃纤维增强热固性树脂材料 |
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| CN202111005121.1A CN115725155A (zh) | 2021-08-30 | 2021-08-30 | 一种玻璃纤维增强热固性树脂材料 |
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| CN115725155A true CN115725155A (zh) | 2023-03-03 |
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| Country | Link |
|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11866250B2 (en) | 2019-03-04 | 2024-01-09 | Goodpack Ibc (Singapore) Pte Ltd | Cargo unit |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105219017A (zh) * | 2015-10-14 | 2016-01-06 | 常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司 | 热固性酚醛树脂复合材料的制备方法 |
| CN110372999A (zh) * | 2019-08-04 | 2019-10-25 | 湖北卓之越新材料科技有限公司 | 一种玻璃纤维增强复合材料及生产工艺 |
| CN112646313A (zh) * | 2020-12-18 | 2021-04-13 | 山东北方现代化学工业有限公司 | 一种注射用热固性玻璃纤维增强酚醛复合材料及其制备方法 |
-
2021
- 2021-08-30 CN CN202111005121.1A patent/CN115725155A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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