CN1367202A - 较低温度下热压成型的聚酯复合材料及其产品的成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在较低温度下热压成型的聚酯复合材料,以及用其为基材,代替铸铁、水泥等制取各种井盖,或代替木材制取桌椅等的生产方法,它由不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂、组合引发剂、增强材料和填料经混合、捏合制成,具体步骤是,先将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂混合搅拌,然后加入组合引发剂搅拌均匀,再加入填料进行捏合处理,使它们混合均匀,最后加入增强材料,继续捏合,捏合时间以增强材料分布均匀为宜,即得到本发明的聚酯复合材料基料,将该基料放入产品成型模具中,并在120℃~160℃的温度条件下和5~25MPa的压力条件下进行热压成型处理,成型时间为5~15分钟,即得到以本发明的聚酯复合材料制成的相应产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种在较低温度下热压成型的聚酯复合材料,以及用其为基材,代替铸铁、水泥等制取各种井盖,或代替木材制取桌椅等的生产方法。
背景技术
聚酯复合材料俗称模塑料,早在1960年,德国拜耳公司就率先采用聚酯模塑料进行模压生产,以及逐渐推广到欧洲、美国和日本。制成团状的模塑料称为BMC,制成片状的称为SMC。用模塑料热压成型是当前国内外机械化大规模生产定型的主要方法之一。因而有关BMC、SMC及其相关制品的公开专利较多,例如,美国US4383060专利叙述了以环氧树脂为原料的模塑料;US4714905专利公开了用于SMC的各种填料及相应的制造方法;US5104983专利公开了一种可着色的BMC的组成及制造方法。但所有目前的公开专利中,模塑料所用的引发剂均为高温引发剂,特别广泛采用的是特丁基过苯甲酸酯,相应的热压成型温度一般高达180~190℃,热压时间也较长。另一方面,多年来传统用铸铁制作用于城乡道路的各种窨井盖一直存在着易于被盗丢失,甚而引起重大事故的社会问题,从而引导人们去尝试用水泥制作。近几年来人们开始用玻璃钢、模塑料替代铸铁制作各种井盖和排水口水箅等制品,已公开的相关中国专利如,CN96231214.2,它公开了一种高密度复合材料窨井盖生产工艺;CN1134490A公开了一种复合玻璃钢城市管道井盖及其生产工艺;CN98239343.1公开了一种晶形改性复合材料窨井盖的生产方法;CN00235697.X、CN00259366.1、CN99252528.4、CN00127604.2等专利都是关于用模塑料压制井盖和水箅的方法和工艺。但所有以上专利中共同存在的问题是,如同前面提到的有关国外专利中存在的问题一样,其固化系统均采用高温引发剂,例如,特丁基甲酸酯(TBPB),在高达180~190℃的温度下热压成型,不但能耗较高,而且因为热压时间长达15分钟左右,使制品中的不饱和树脂强度因热损坏而降低,因为不饱和聚酯的使用温度一般应在140℃以下,较高的成型温度也使制品的内应力增大,从而导致制品韧性下降,易产生微裂纹,抗冲击性能变差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题,提出一种在较低温度下热压成型的聚酯复合材料及其产品的成型工艺。
本发明的技术解决方案:
一种较低温度下热压成型的聚酯复合材料,其特征在于它由不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂、组合引发剂、增强材料和填料经混合、捏合制成,其各成分的重量百分比为:
不饱和聚酯树脂 14-20%
低收缩剂 6-10%
内脱模剂 1-2%
组合引发剂 0.1-0.4%
增强材料 12-20%
填料 50-65%。
一种较低温度下热压成型的聚酯复合材料产品的成型工艺,其特征在于先将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂混合搅拌,然后加入组合引发剂搅拌均匀,再加入填料进行捏合处理,使它们混合均匀,最后加入增强材料,继续捏合,捏合时间以增强材料分布均匀为宜,即得到本发明的聚酯复合材料基料,将该基料放入产品成型模具中,并在120℃~160℃的温度条件下和5~25Mpa的压力条件下进行热压成型处理,成型时间为5~15分钟,即得到以本发明的聚酯复合材料制成的相应产品。
本发明正是针对目前在模塑料热压成型工艺中存在的突出问题而提出革新的解决方法,它采用由常温引发剂、中温引发剂和高温引发剂复配制成的组合引发剂,故可在较低温度下对聚酯复合材料热压成型,制得不宜丢失、强度更高的符合标准CJ/T3012-93要求的、可整体成型、适于机械化大规模定型生产的多种井盖和水箅制品,以及替代木材制作桌椅等制品。本发明在较低温度下热压成型聚酯复合材料,使热压成型温度由目前通用的180℃~190℃,降低至130℃~160℃,显著节能,且减少了聚酯产品在热压过程中的老化损伤,减少制品内压力和微裂纹,并使热压成型时间缩短20~30%,从而提高了生产效率,降低了生产成本,提高了制品质量。用本发明制得的聚酯复合材料制品,其原料价廉易得,操作简便,可机械化大批量生产,制品外形美观,机械强度高,安装容易,耐用性好,一般不会被盗丢失。
具体实施方式
本发明的较低温度下热压成型的聚酯复合材料由不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂、组合引发剂、增强材料和填料经混合、捏合制成,其各成分的重量百分比为:
不饱和聚酯树脂 14-20%
低收缩剂 6-10%
内脱模剂 1-2%
组合引发剂 0.1-0.4%
增强材料 12-20%
填料 50-65%
上述组合引发剂是由常温引发剂、中温引发剂和高温引发剂复配制成,其三者用量之比为:
常温引发剂∶中温引发剂∶高温引发剂=1∶2~6∶2~6,三者最佳之比为:常温引发剂∶中温引发剂∶高温引发剂=1∶4~5∶3~4。
本发明可根据需要在上述聚酯复合材料的组份中再加入增韧剂和色糊,加入量分别为上述组份总重量的0.5~4.0%和0.2~0.6%。
本发明较低温度下热压成型的聚酯复合材料产品的成型工艺如下:
先将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂混合搅拌,然后加入组合引发剂搅拌均匀,再加入填料进行捏合处理,使它们混合均匀,最后加入增强材料,继续捏合,捏合时间以增强材料分布均匀为宜(时间少了,分布不均匀,时间过长,会使增强材料的纤维损坏,通常以5~10分钟为宜),即得到本发明的聚酯复合材料基料,将该基料放入产品成型模具中,并在120℃~160℃的温度条件下和5~25Mpa的压力条件下进行热压成型处理,成型时间为5~15分钟,即得到以本发明的聚酯复合材料制成的相应产品。
本发明中,不饱和聚酯树脂可采用特征牌号为PL9505,PS-156,PS一180,S-817,S-818等树脂中的一种或几种。低收缩剂为在苯乙烯单体中溶解聚甲基丙烯酸甲酯(压克力)、聚苯乙烯而成的粘稠液体。内脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或几种。组合引发剂为过氧苯甲酰(BPO),过氧化-2-乙基己酸特丁酯(TBPO),过氧化甲基异丁基酮(Lm),过氧化苯甲酸特丁酯(TBPB)组成的混合引发剂,混合引发剂中至少含有三种以上的上述引发剂。增强材料为直径8~30μm的无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维短切成的15~100mm的短纤维配料。填料为方解石粉、滑石粉、天然硅微粉中的一种或几种。增韧剂为丁腈橡胶,以及增塑剂中[邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、己二酸二辛酯(DOA)、癸二酸二辛酯(DOS)]的一种或几种。色糊为将有机染料或无机有色氧化物、银粉、钛白粉等分散于邻苯二甲酸二辛酯(DOP)和特种树脂中的稠厚糊状物。
实施例:
制备本发明聚酯复合材料的原料及配比(重量,%):不饱和聚酯树脂14~20,低收缩剂6~10,内脱模剂1~2,组合引发剂0.1~0.6,增强材料12~20,填料50~65;另可加增韧剂0.5~4.0(相对于前述各原料成分总量的重量百分比),色糊0.2~0.6(相对于前述各原料成分总量的重量百分比)。上述物料具体选用的物品名称和用量见表1,表1为本发明聚酯复合材料的三个制备实施例。将上述物料依表1顺序加入带有高速搅拌的混合釜中,至加入色糊后,高速搅拌10分钟,停搅拌,加入组合引发剂,再搅拌5分钟,然后将浆料转入捏合机中,加入填料,捏合20分钟后,加入短切玻璃纤维,继续捏合5分钟,检查短切玻纤是否已被均匀分散,如不理想,再继续捏合2~3分钟,直至分散均匀。若用作压制井盖、水箅等,则直接将捏合为团状的模塑料装入密闭的塑料袋中备用,若用作代替木材制作桌椅等,则再将该捏合成团的物料压延成片状,同样包装于密闭的塑料袋中备用。
需要特别指出的是,实施例1,2,3的本发明聚酯模塑料的制备方法中,省去了通常要加的增稠剂,例如氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、氢氧化镁等,在专利CN00127604.2中,氢氧化钙被称作固化剂,其实这是不确切的,因为它们只产生增稠作用,其化学机理是,由它们产生的Ca2+、Mg2+与不饱和聚酯中的羧基反应,形成盐或配合物,导致树脂变稠厚。本发明考虑到配方中被大量用作填料的碳酸钙和滑石粉,能在模塑料中产生一定量的Ca2+、Mg2+产生增稠作用,因此,不必再另加这些物质。在配制过程中,应根据具体情况(强度要求标准)调节增强材料短切玻纤与填料粉的用量比例,同时,根据制品应用场所选配适合的色糊。
本发明聚酯复合材料的制品生产工艺:制作井盖、水箅等有一定强度标准的制品时,要根据强度要求,设计制作相应的加强支架,可选用Ф6~Ф30的钢筋,扎制或焊接成架,选用压力为200~500吨的油压机,油温加热至180℃左右,放好模具,在模具底铺一层本发明的聚酯模塑料,放好钢筋架,在其上铺好计量好的余下的发明聚酯料块,然后合模升压,温度控制在130℃~160℃,压力控制在15~20Mpa,中小制品热压5~10分钟,大件12分钟左右,最后减压、脱模、检验既得成品。制作桌椅等物品时,不加支架,其余同上操作。用表1中所列配方配制的1,2,3号聚酯模塑料热压而成的井盖,按照建设部行业标准CJ/T3012-93的方法测试,制品的开裂强度为242~253KN,制品的破坏强度为366~385KN,完全符合规定的标准要求。
表1 聚酯复合材料制备实施例
原料名称 | 实施例号及原料用量(Kg) | |||
1 | 2 | 3 | ||
不饱和聚酯树脂 | PS-156 | 15 | ||
S-817 | 10 | 15 | ||
S-818 | 6 | 4 | ||
低收缩剂 | 苯乙烯 | 4 | 4.5 | 6 |
聚苯乙烯 | 2 | 3 | 2 | |
压克力 | 1.5 | 1 | 2 | |
增韧剂 | DOP | 0.8 | 1.5 | 2 |
DOA | 1 | |||
丁腈橡胶 | 2 | |||
内脱模剂 | 硬脂酸 | 0.5 | 0.5 | |
硬脂酸锌 | 1.5 | 1 | ||
硬脂酸镁 | 0.5 | 1 | ||
色糊 | 0.2 | 0.4 | 0.6 | |
组合引发剂 | BPO | 0.02 | 0.02 | |
TBPO | 0.04 | |||
Lm | 0.06 | 0.08 | 0.10 | |
TBPB | 0.05 | 0.10 | 0.20 | |
增强材料 | 短切S-玻纤 | 12 | 15 | 20 |
填料 | 重质碳酸钙 | 60 | 58.3 | 43.66 |
滑石粉 | 4.37 | 5 |
Claims (7)
1、一种较低温度下热压成型的聚酯复合材料,其特征在于它由不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂、组合引发剂、增强材料和填料经混合、捏合制成,其各成分的重量百分比为:
不饱和聚酯树脂 14-20%
低收缩剂 6-10%
内脱模剂 1-2%
组合引发剂 0.1-0.4%
增强材料 12-20%
填料 50-65%。
2、按权利要求1所述的较低温度下热压成型的聚酯复合材料,其特征在于所述组合引发剂是由常温引发剂、中温引发剂和高温引发剂复配制成,其三者用量之比为:
常温引发剂∶中温引发剂∶高温引发剂=1∶2~6∶2~6。
3、按权利要求2所述的较低温度下热压成型的聚酯复合材料,其特征在于所述组合引发剂的常温引发剂、中温引发剂和高温引发剂的三者用量之比为:
常温引发剂∶中温引发剂∶高温引发剂=1∶4~5∶3~4。
4、按权利要求1所述的较低温度下热压成型的聚酯复合材料,其特征在于在上述聚酯复合材料的组份中再加入增韧剂和色糊,加入量分别为上述聚酯复合材料组份总重量的0.5~4.0%和0.2~0.6%。
5、按权利要求1所述的较低温度下热压成型的聚酯复合材料,其特征在于不饱和聚酯树脂采用特征牌号为PL9505,PS-156,PS-180,S-817,S-818等树脂中的一种或几种;低收缩剂为在苯乙烯单体中溶解聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯而成的粘稠液体;内脱模剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸镁中的一种或几种;组合引发剂为过氧苯甲酰,过氧化-2-乙基己酸特丁酯,过氧化甲基异丁基酮,过氧化苯甲酸特丁酯组成的混合引发剂,混合引发剂中至少含有三种以上的上述引发剂;增强材料为直径8~30μm的无碱玻璃纤维、高强玻璃纤维短切成的15~100mm的短纤维配料;填料为方解石粉、滑石粉、天然硅微粉中的一种或几种;增韧剂为丁腈橡胶,以及增塑剂中的一种或几种;色糊为将有机染料或无机有色氧化物、银粉、钛白粉等分散于邻苯二甲酸二辛酯和特种树脂中的稠厚糊状物。
6、一种较低温度下热压成型的聚酯复合材料产品的成型工艺,其特征在于先将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、内脱模剂混合搅拌,然后加入组合引发剂搅拌均匀,再加入填料进行捏合处理,使它们混合均匀,最后加入增强材料,继续捏合,捏合时间以增强材料分布均匀为宜,即得到本发明的聚酯复合材料基料,将该基料放入产品成型模具中,并在120℃~160℃的温度条件下和5~25Mpa的压力条件下进行热压成型处理,成型时间为5~15分钟,即得到以本发明的聚酯复合材料制成的相应产品。
7按权利要求1所述的较低温度下热压成型的聚酯复合材料产品的成型工艺,其特征在于所述加入增强材料后的捏合时间为5~10分钟。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |