CN115850990A - 团状模塑料复合材料及其制备方法、成型方法、马桶盖板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种团状模塑料复合材料及其制备方法、成型方法、马桶盖板，属于复合材料技术领域，以重量份数计，所述团状模塑料复合材料包括不饱和树脂20‑30份、低收缩树脂10‑20份、玻璃纤维15‑25份、高光助剂20‑30份、易洁助剂1‑5份、脱模剂1‑2份、固化剂0.2‑0.8份、增稠剂0.1‑1份以及抗氧剂0.3‑0.8份。本发明制备的团状模塑料复合材料马桶盖板，具有高光易洁耐刮擦的优点。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种团状模塑料复合材料及其制备方法、成型方法、马桶盖板。
背景技术
目前市面上的马桶盖板主要有两种材质，一种是聚丙烯(PP，Polypropylene)材质，一种是脲醛(UF，Urea Formaldehyde)材质。PP盖板为热塑性塑料盖板，注塑成型后收缩变形大，不易折断，但是硬度低，不耐磨，且时间久了可能会发黄并且沾满污迹影响使用。脲醛盖板为热固性塑料盖板，硬度高，抗刮擦性强，坚固耐用，但是该材料冲击强度低，易脆裂，尤其是在寒冷地带易发生干裂，耐候性、耐热性差，不耐酸、碱和热水，并且UF材料不可以循环回收使用，大大影响了它的推广。
另外，以上两种材料的马桶盖板在使用一段时间后，污物都会定期沉积在盖板上面，需要定期清洗，也即存在耐脏污性差的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种团状模塑料复合材料及其制备方法、成型方法、马桶盖板，旨在解决PP盖板哑光不耐刮擦易污和UF盖板光泽度不高以及易干裂问题，提供一种高光易洁耐刮擦盖板材料。
为实现上述目的，本发明提供一种团状模塑料复合材料，以重量份数计，所述团状模塑料复合材料包括不饱和树脂20-30份、低收缩树脂10-20份、玻璃纤维15-25份、高光助剂20-30份、易洁助剂1-5份、脱模剂1-2份、固化剂0.2-0.8份、增稠剂0.1-1份以及抗氧剂0.3-0.8份。
可选地，所述高光助剂为粉末状疏水性纳米硫酸钡，目数为800-4000目，含水量小于0.20％，硫酸钡含量大于或等于98％。
可选地，所述易洁助剂为含有反应性基团的多面体笼型倍半硅氧烷，所述反应性基团为丙烯酸酯基团、氟烷基团和全氟聚醚基团中的至少一种。
可选地，所述不饱和树脂为间苯树脂、联苯树脂或乙烯基树脂。
可选地，所述低收缩树脂为聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
可选地，所述玻璃纤维为切割长度3-6mm的无碱短切玻璃纤维。
可选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂0.2-0.5份和辅抗氧剂0.1-0.3份，所述主抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、β(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)苯中的至少一种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类和硫醇类中的至少一种。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种团状模塑料复合材料的制备方法，用于制备如上文所述的团状模塑料复合材料，所述制备方法包括以下步骤：
称取配不饱和树脂20-30份、低收缩树脂10-20份、玻璃纤维15-25份、高光助剂20-30份、易洁助剂1-5份、脱模剂1-2份、固化剂0.2-0.8份、增稠剂0.1-1份、抗氧剂0.3-0.8份以及颜料1-4份；
在室温下向容器中加入不饱和树脂、低收缩树脂和颜料，以2000-2500转/分钟的转速搅拌8-10分钟，混合均匀；
加入易洁助剂和固化剂，以2500-3000转/分钟的转速搅拌12-15分钟，混合均匀；
加入高光助剂、脱模剂和抗氧剂以2500-3000转/分钟的转速搅拌10-12分钟，混合均匀后投入团状模塑料复合材料生产线；
加入增稠剂以2000-2500转/分钟的转速搅拌10-15分钟，最后加入玻璃纤维，得到所述团状模塑料复合材料。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种团状模塑料复合材料的成型方法，用于对上文所述的团状模塑料复合材料进行成型，所述成型方法包括以下步骤：
称取所述团状模塑料复合材料；
通过注塑机螺杆加压将所述团状模塑料复合材料投入进料口，经流道注入模腔，使用盖板模具加温注塑成型。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种马桶盖板，使用如上文所述的成型方法成型得到，所述马桶盖板为马桶面板和/或马桶底板。
本发明提供的团状模塑料复合材料，以不饱和树脂为基体，通过玻璃纤维进行高度填充和增强，使得团状模塑料复合材料具有热固性塑料的基本特性，又具有增强工程塑料的优点，耐刮擦性能好，且加入的高光助剂使制品具有高亮的光泽，易洁助剂与不饱和树脂进行聚合，可在马桶盖板上形成低表面能的表面，提高接触角，实现易洁性。
附图说明
图1为本发明实施例涉及的一种马桶盖板的结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于PP盖板和UF盖板存在的光泽度以及耐刮擦性问题，可以采用一些技术手段进行改进。在PP盖板方面，目前主要是通过对PP材料进行高光以及耐刮擦改性，但是基于PP树脂的缺陷，以上两种性能提高程度有限。在UF盖板方面，主要是通过抛光打磨的表面处理技术提高盖板的光泽度，不仅增加了工人劳动强度，还因为抛光打磨导致车间粉尘飞扬。
基于上述内容，本发明采用团状模塑料(BMC，Bulk Molding Compound)材料为原料制备马桶盖板产品。BMC材料是指以不饱和树脂为基体的改进型预混模塑料，是一种热固性塑料，其中混合了各种惰性填料、纤维增强材料、催化剂、稳定剂和颜料，形成一种用于压塑或注塑的胶粘“油灰状”复合材料。团状模塑料通过短纤维进行高度填充和增强，玻璃纤维增强材料占10％至30％，长度通常在1/32英寸至1/2英寸(12.5mm)之间。
本发明实施例提供一种团状模塑料复合材料，以重量份数计，所述团状模塑料复合材料包括不饱和树脂20-30份、低收缩树脂10-20份、玻璃纤维15-25份、高光助剂20-30份、易洁助剂1-5份、脱模剂1-2份、固化剂0.2-0.8份、增稠剂0.1-1份以及抗氧剂0.3-0.8份。
不饱和树脂可以为间苯树脂、联苯树脂或乙烯基树脂，作为BMC材料中的基体。
低收缩树脂可以为聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。低收缩树脂的具有收缩率低的特性，加入基体中可以使BMC复合材料的膨化系数降低。
玻璃纤维可以为切割长度3-6mm的无碱短切玻璃纤维。玻璃纤维作为增强材料加入BMC复合材料中，可以增强树脂材料的冲击强度、耐热性、尺寸稳定性、绝缘性、耐漏电性、耐电弧性、刚性、阻燃性和耐磨性等一系列物理性质。
高光助剂可以为粉末状疏水性纳米硫酸钡，目数为800-4000目，含水量小于0.20％，硫酸钡含量大于或等于98％。硫酸钡粉，又称重晶石粉，化学组成为BaSO4，晶体属正交(斜方)晶系的硫酸盐矿物；常呈厚板状或柱状晶体，多为致密块状或板状、粒状集合体；质纯时无色透明，含杂质时被染成各种颜色，条痕白色，玻璃光泽，透明至半透明。经由表面处理活化的高白度的超微硫酸钡粉末，可应用至包括PP、ABS的热塑性塑料以及如酚醛塑料、环氧塑料、氨基塑料以及不饱和树脂塑料等热固性塑料中，既可以提供高光泽度，又可以提供高硬度表面。另外，硫酸钡可达到其重量的80﹪填充率，广泛应用于排水管、音箱、音响、窗帘、家电用品外壳等，可提供高光泽、色相佳、耐刮性、尺寸安定性好等优点。将硫酸钡经表面活化处理后通过高速共混分散BMC塑料的不饱和树脂中，可制得性能优异的高光BMC塑料。
本实施例使用的高光助剂可由球形硫酸钡改性制备得到。改性制备粉末状疏水性纳米硫酸钡的过程可以为：在表面处理器中将无水乙醇与水按9:1的体积比混合，加入乙酸调节pH为4-6，搅拌；加入球形硫酸钡，恒温水浴加热至80℃，然后加入偶联剂，使偶联剂的浓度为2％-5％，采用高剪切混合乳化机调节改性，转速为3000r/min搅拌30min，改性后用真空泵抽滤悬浮液，抽干后得到滤饼，向盛有滤饼的布氏漏斗中直接加蒸馏水洗除去未反应的改性剂后，100℃烘箱中干燥2h得到粉末状疏水性纳米硫酸钡。
制备过程中使用的偶联剂可以为硅烷偶联剂，例如KH792、Z-6011、Z-6030、Z-6040，或者钛酸酯偶联剂如UP-311W、UP-801，或者铝酸酯偶联剂、吐温80、油酸、二甲基硅油、月桂酸、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。在一可行实施方式中，使用UP-801作为偶联剂。
易洁助剂可以为含有反应性基团的多面体笼型倍半硅氧烷(POSS，PolyhedralOligomeric Silsesquioxane)，所述反应性基团为丙烯酸酯基团、氟烷基团和全氟聚醚基团中的至少一种。例如，易洁助剂可以为单端丙烯酸酯基的多面体笼型倍半硅氧烷、双端丙烯酸酯基多面体笼型倍半硅氧烷、单端聚甲基丙烯酸酯基多面体笼型倍半硅氧烷、双端甲基丙烯酸甲酯基多面体笼型倍半硅氧烷、氟烷基丙烯酸酯多面体笼型倍半硅氧烷、全氟聚醚丙烯酸酯基多面体笼型倍半硅氧烷、氟烷基甲基丙烯酸酯基多面体笼型倍半硅氧烷和全氟聚醚甲基丙烯酸酯基多面体笼型倍半硅氧烷。
多面体笼型倍半硅氧烷的化学结构如下所示。
可以看出，多面体笼型倍半硅氧烷由无机核Si-O-Si笼及围绕在无机核周围的有机“臂”R构成，是具有三维多面体结构的新型环境友好材料。POSS无机核能赋予高分子复合材料优良的热稳定性能，而有机“臂”R可通过物理作用和化学键合等途径改善POSS和聚合物之间的相容性，赋予材料良好的力学性能。利用有机“臂”R种类的不同，可以制备不同的POSS单体，也可以利用活性的有机“R”进一步修饰合成不同官能团用的POSS单体。因此，POSS被广泛应用于研制高性能聚合物的复合材料，成为一种重要的功能性材料增强剂。POSS聚合物复合材料是最新发展起来的一种高性能有机无机杂化材料，以POSS为无机成分，无机相与有机相间通过强的化学键结合，不存在无机粒子的团聚和两相界面结合力弱的问题，因此很容易通过共聚、接枝或共混等方式与聚合物基体进行复合制备。
利用含有反应性基团的POSS中-Si-O-骨架表面能较低的特性，可以与不饱和树脂交联反应，应用于疏水性材料中，可自发的向液/气界面富集排列成分子膜，减小材料表面能，从而使可溶性有色无机物或有机物污染物(污水、尘土、茶渍、墨水和有机油污等)不易粘附在马桶盖板表面，保持持久的易洁高光功能。
抗氧剂可以包括主抗氧剂0.2-0.5份和辅抗氧剂0.1-0.3份，所述主抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、β(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)苯中的至少一种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类和硫醇类中的至少一种。主抗氧剂和辅抗氧剂之间形成协同抗氧效应，可以增强抗氧效果。
脱模剂可以为硬脂酸锌和/或硬脂酸钙，其粉末粒径为300-2000目，例如在一可行实施方式中，使用1500目硬脂酸锌粉末。
固化剂可以为过氧化苯甲酸叔丁酯，纯度为98％以上。
增稠剂可以为液体氧化镁。
颜料可以是能对盖板着色的颜料，例如钛白粉、偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮、二恶嗪等多环颜料和芳甲烷系颜料等。
本发明一方面选用由表面处理活化的高白度的超微硫酸钡粉末作为高光增强助剂，一方面选用含有反应性基团的多面体笼型倍半硅氧烷，通过耐污改性剂与BMC材料中的不饱和树脂进行聚合反应，可在BMC马桶盖板上形成低表面能的表面，提高液体接触角，从而实现高光易洁，且耐刮擦的目的，克服了PP材料和UF材料盖板的缺陷以及不足，可以满足广大消费市场的需求。
本发明实施例还提供一种团状模塑料复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤S10，称取配不饱和树脂20-30份、低收缩树脂10-20份、玻璃纤维15-25份、高光助剂20-30份、易洁助剂1-5份、脱模剂1-2份、固化剂0.2-0.8份、增稠剂0.1-1份、抗氧剂0.3-0.8份以及颜料1-4份；
步骤S20，在室温下向容器中加入不饱和树脂、低收缩树脂和颜料，以2000-2500转/分钟的转速搅拌8-10分钟，混合均匀；
步骤S30，加入易洁助剂和固化剂，以2500-3000转/分钟的转速搅拌12-15分钟，混合均匀；
步骤S40，加入高光助剂、脱模剂和抗氧剂以2500-3000转/分钟的转速搅拌10-12分钟，混合均匀后投入团状模塑料复合材料生产线；
步骤S50，加入增稠剂以2000-2500转/分钟的转速搅拌10-15分钟，最后加入玻璃纤维，得到所述团状模塑料复合材料。
在制备过程中，先加入不饱和树脂、低收缩树脂和颜料，不饱和树脂作为基体材料，颜料进行上色。易洁助剂和固化剂为液体形态，与之前加入的树脂等液体材料易混合均匀，固化剂使反应体系发生固化。高光助剂为粉末状，在液体材料之后加入，便于混合均匀。之后加入增稠剂使体系粘度上升，玻璃纤维的加入又使BMC材料的强度增强。
本发明实施例还提供一种团状模塑料复合材料的成型方法，该成型方法包括以下步骤：
步骤S60，称取所述团状模塑料复合材料；
步骤S70，通过注塑机螺杆加压将所述团状模塑料复合材料投入进料口，经流道注入模腔，使用盖板模具加温注塑成型。
称取团状模塑料复合材料时，可以根据所制备的马桶盖板的需求量进行定量称量，采用注塑的方式制备马桶盖板，螺杆注射压力可以为500kN-600kN，模腔温度为160-180℃，保压时间为80-120秒。
本发明实施例还提供一种马桶盖板，参见图1，该马桶盖板可以为马桶面板1和/或马桶底板2。在图1示出的马桶盖板结构中，除面板1和底板2为BMC材料之外，其它部件可以使用不同的材料。例如，座铰3，PP材料；油压铰(R)4，PA(Polyamide，聚酰胺)材料；挡块5，ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene，丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物)材料；弹簧6，不锈钢材料；锁块(R)7，POM(Polyoxymethylene，聚甲醛)材料；调节垫片8，POM材料；调节块9，POM材料；底座10，ABS材料；防滑垫片11，TPR(Thermoplastic Rubber，热塑性橡胶)材料；螺丝12，不锈钢材料；膨胀胶柱13，PA材料；螺母14，黄铜材料；面钉15，TPE(ThermoplasticElastomer，热塑性弹性体)材料；底钉16，TPE材料；油压铰(L)17，PA材料；锁扣18，POM材料。
各实施例及对比例所使用的具体配方见下表1。
表1：
对采用各实施例及对比例配方，以及上述制备方法和成型方法制备得到的BMC盖板进行水接触角测试、油接触角测试、耐磨性测试以及硬度测试，测试结果见下表2。
表2：
水接触角测试：按照GB/T 30693-2014《塑料薄膜与水接触角的测量》的规定进行测试。利用水接触角分析仪测试接触角大小，作为评价其耐污性能的依据，水接触角越大，说明样品的疏水性能越好。
油接触角测试：按照GB/T 30693-2014《塑料薄膜与水接触角的测量》的规定，用正十六烷作为试剂进行测试。利用水接触角分析仪测试接触角大小，作为评价其耐污性能的依据。油接触角越大，说明样品的疏油性能越好。
耐磨性测试：HG/T 4303-2012《表面硬化聚酯薄膜耐磨性测定方法》进行耐磨性试验。负重1000g，摩擦3000次，用光泽度仪测试耐磨前后的表面60°光泽度，用光泽度的变化值来评价耐磨性，作为耐污改性剂添加对产品耐磨性影响的依据。具体的，耐磨性以耐磨测试前后的光泽度变化来衡量，光泽度变化值ΔG＝耐磨测试前光泽度-耐磨测试后光泽度，ΔG值越小，耐磨性越好。
硬度测试方法：参考GB/T 3854-2017。
对上述测试结果分析可知，实施例5的综合性能最优，疏水性和疏油性好，且耐磨性好，摩擦前后光泽度变化值小。比较实施例5和对比例1可以看出，丙烯酸酯基-POSS减小表面能的作用显著，未添加丙烯酸酯基-POSS的对比例1疏水性和疏油性最差。比较实施例4和对比例3可以看出，作为高光助剂的改性硫酸钡具有提高光泽度的效果，且实施例4耐磨性测试前后光泽度变化小，耐磨性好。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种团状模塑料复合材料，其特征在于，以重量份数计，所述团状模塑料复合材料包括不饱和树脂20-30份、低收缩树脂10-20份、玻璃纤维15-25份、高光助剂20-30份、易洁助剂1-5份、脱模剂1-2份、固化剂0.2-0.8份、增稠剂0.1-1份以及抗氧剂0.3-0.8份。
2.如权利要求1所述的团状模塑料复合材料，其特征在于，所述高光助剂为粉末状疏水性纳米硫酸钡，目数为800-4000目，含水量小于0.20％，硫酸钡含量大于或等于98％。
3.如权利要求1所述的团状模塑料复合材料，其特征在于，所述易洁助剂为含有反应性基团的多面体笼型倍半硅氧烷，所述反应性基团为丙烯酸酯基团、氟烷基团和全氟聚醚基团中的至少一种。
4.如权利要求1所述的团状模塑料复合材料，其特征在于，所述不饱和树脂为间苯树脂、联苯树脂或乙烯基树脂。
5.如权利要求1所述的团状模塑料复合材料，其特征在于，所述低收缩树脂为聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
6.如权利要求1所述的团状模塑料复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为切割长度3-6mm的无碱短切玻璃纤维。
7.如权利要求1-6任一项所述的团状模塑料复合材料，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂0.2-0.5份和辅抗氧剂0.1-0.3份，所述主抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚、β(3,5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八醇酯、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)苯中的至少一种，所述辅抗氧剂为亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类和硫醇类中的至少一种。
8.一种团状模塑料复合材料的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-7任一项所述的团状模塑料复合材料，所述制备方法包括以下步骤：
称取配不饱和树脂20-30份、低收缩树脂10-20份、玻璃纤维15-25份、高光助剂20-30份、易洁助剂1-5份、脱模剂1-2份、固化剂0.2-0.8份、增稠剂0.1-1份、抗氧剂0.3-0.8份以及颜料1-4份；
在室温下向容器中加入不饱和树脂、低收缩树脂和颜料，以2000-2500转/分钟的转速搅拌8-10分钟，混合均匀；
加入易洁助剂和固化剂，以2500-3000转/分钟的转速搅拌12-15分钟，混合均匀；
加入高光助剂、脱模剂和抗氧剂以2500-3000转/分钟的转速搅拌10-12分钟，混合均匀后投入团状模塑料复合材料生产线；
加入增稠剂以2000-2500转/分钟的转速搅拌10-15分钟，最后加入玻璃纤维，得到所述团状模塑料复合材料。
9.一种团状模塑料复合材料的成型方法，其特征在于，用于对权利要求8所述的团状模塑料复合材料进行成型，所述成型方法包括以下步骤：
称取所述团状模塑料复合材料；
通过注塑机螺杆加压将所述团状模塑料复合材料投入进料口，经流道注入模腔，使用盖板模具加温注塑成型。
10.一种马桶盖板，其特征在于，使用如权利要求9所述的成型方法成型得到，所述马桶盖板为马桶面板和/或马桶底板。
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| CN103709780A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-09 | 芜湖科逸住宅设备有限公司 | 一种团状模塑料复合材料及其制备方法 |
| CN106280359A (zh) * | 2016-08-31 | 2017-01-04 | 巨石集团有限公司 | 一种高性能团状模塑料及其制备方法 |
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-
2022
- 2022-12-27 CN CN202211704045.8A patent/CN115850990B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 乐志超: "低收缩团状模塑料的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》, no. 9 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115850990B (zh) | 2023-07-14 |
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