CN1775512A - 原位聚合长玻璃纤维增强abs复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料的制备方法。系以玻璃纤维布浸渍低黏度的聚合物单体和低聚物后叠层放置于两块钢板的硅橡胶模具中，在平板硫化机上加热、加压，进行原位聚合制成复合材料板材。本发明工序少、成本低，制成的玻璃纤维增强ABS复合材料具有孔隙率低、力学性能好等特点。

Description

原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及原位聚合制备长玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，可用于制备高性能玻璃纤维增强热塑性复合材料，属于聚合物基复合材料领域。
背景技术
ABS是一种性能优良、价格相对低廉的热塑性工程塑料。随着人们对工程塑料的性能、环保诸方面的要求越来越高，具有良好性价比的玻璃纤维增强ABS热塑性复合材料的研制正不断受到人们的重视，应用前景广阔。
制备纤维增强热塑性复合材料的关键技术之一是纤维和热塑性树脂的浸渍工艺。目前工业上使用的浸渍方法有熔融浸渍法、熔液浸渍法、悬浮液浸渍法、混杂纤维法。熔融浸渍法工艺简单，是目前工业上常用的复合方法，但是，由于热塑性树脂的熔体黏度很高，树脂难以浸渍到纤维束内单根纤维的表面，而且纤维和熔融树脂的混合一般是在注塑机或双螺杆内进行，因此熔融浸渍法工业上一般应用于短玻璃纤维增强的热塑性复合材料的制备；熔液浸渍法和悬浮液浸渍法虽然能使聚合物溶液或聚合物颗粒较易浸透纤维束，但在去除溶液过程中溶液沿聚合物界面扩散会造成界面缺陷；混杂纤维法需解决热塑性纤维的熔融过程中均匀地包敷增强纤维的问题，生产工艺较为复杂。
本专利提出和使用的原位聚合方法很好地解决了热塑性树脂对增强纤维的浸渍难题。本专利是采用低黏度的聚合物单体浸渍玻璃纤维，浸渍时速度快、效果好，进而使用平板硫化机加热、加压使单体聚合转化成热塑性复合材料的基体。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用原位聚合制备性能优异的长玻璃纤维增强ABS复合材料的方法。
本发明的目的是这样实施的：将苯乙烯单体溶解未交联的丁二稀橡胶，再放入丙烯腈和引发剂过氧化二苯甲酰(BPO)，经缓慢搅拌制成低黏度聚合物单体溶液，进而将经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维布充分浸渍后铺层放入模具中，在平板硫化机上加热加压，制成长玻璃纤维增强的ABS复合材料。工艺流程见附图1。
具体实施过程详述如下：
一、准备工作
1.原料准备
单体蒸馏：用旋转蒸发器分别对苯乙烯单体和丙烯腈单体进行蒸馏以除去单体中的杂质及阻聚剂。
按一定比例将橡胶溶入经蒸馏的苯乙烯，静置5-6小时使橡胶溶解。再放入定量的经蒸馏的丙烯腈和引发剂BPO，用玻璃棒慢慢搅匀，如气泡过多则抽真空一到五分钟，直至溶液澄清。苯乙烯和丙烯腈的重量比为8∶2至6∶4之间，丁二稀橡胶占熔体重量的8～20％，BPO的重量为溶体重量的1.0～1.5％。
2.玻璃纤维布的表面处理
复合材料中的增强材料的主要作用是承受载荷，提高复合材料的强度或韧性。用偶联剂对玻璃纤维进行表面处理，可以提高树脂复合材料结构中玻璃纤维与有机树脂之间的粘接力。
本专利分别用硅烷偶联剂KH-550、KH-560、KH-570对玻璃纤维布进行了表面处理，其化学名称和化学结构式分别是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷以及[NH2
Figure A20051011096800041
其中KH-550效果最好。
取一容器注入总容量一半左右的水，将水PH值用醋酸调到4-5左右，然后在搅拌下徐徐加入占总水量1～2％的硅烷偶联剂，继续搅拌直至溶液透明，至此水解工作完成。水的重量要大于欲处理玻璃纤维布重量的20倍至60倍。
将需要进行表面处理的玻璃纤维布放置在浸润剂中，浸润10～15分钟，然后取出，将其装于一容器中放置于干燥箱内干燥，直至玻璃纤维布干燥为止。
3.模具的准备
取厚为5mm的白色硅胶，将其裁成外框为170mm×130mm，内框为130mm×90mm的长方形框架结构，边距约为20mm，将模具粘贴在脱模纸上。
4.增强材料的准备
将已经过偶联剂表面处理的玻璃纤维布裁剪成内框尺寸略小的方块，并对玻璃纤维布进行称重，此玻璃纤维布的重量除于最终制得的复合材料的重量即为复合材料中的玻璃纤维含量。
二、成型工艺
将一块钢板平放于桌面；把粘有硅橡胶方框的脱模纸置于玻璃上；先将平板硫化机进行预热，预热温度为80℃。
取两块比模具尺寸大的铁板，在其中一块铁板上面铺一层脱模纸，再将模具放置于铁板中央。先在模具内均匀地浇注一层树脂溶液，然后将预先准备好的玻璃纤维布铺设在内，要使溶液将玻璃纤维布浸润均匀，并且不能留有气泡。取一张脱模纸，覆盖于玻璃纤维布上，盖上另一块铁板。将这一块像三明治的东西放到平板硫化机上进行热压成型。升温程序如下所示：
在80℃时，成型时间为4小时，然后每隔一小时阶段性将温度升高20℃，直到温度升至160℃。平板硫化机上压力将从1MPa逐步提高至6MPa。
本发明提供的原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料的制备方法的特点是：
1、采用低粘度的单体或预聚物对纤维进行浸润，浸润性好，浸润速度快，生产容易进行，从根本上解决了长玻璃纤维增强热塑性复合材料生产过程中树脂对玻璃纤维浸渍难的问题。
2、由于采用单体为原料，而不是聚合物为原料，将聚合和复合工序合二为一，因此与现有长玻璃纤维增强热塑性复合材料的生产工艺相比可以大大减少工序，节约成本。
3、制成的玻璃纤维增强ABS复合材料具有孔隙率低、力学性能好等特点。
附图说明
图1是本发明的原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料工艺流程；
图2是本发明的原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料的浸润情况扫描电镜照片；
图3是本发明的原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料的拉伸断面扫描电镜照片；
图4是本发明的原位聚合长玻璃纤维ABS复合材料和工艺成熟的长玻璃纤维增强环氧树脂复合材料进行对比的截面图。
其中附图2中，照片(a)和(b)分别是反映本发明的原位聚合长玻璃纤维增强ABS复合材料纵向和横向纤维间浸润情况的扫描电镜照片；附图3中(a)和(b)分别是玻璃纤维增强ABS树脂拉伸试样断面处两个方向的扫描电镜照片；附图4中(a)和(b)分别是玻璃纤维增强ABS树脂复合材料和是玻璃纤维增强环氧树脂复合材料金相磨面的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下实施例有助于理解本发明，但不限于本发明的内容：
实施例1：
根据以上的工艺步骤制备丁二烯橡胶含量为树脂总含量的10％、玻璃纤维含量为40％时的原位聚合长纤维增强ABS复合材料，其力学性能与熔融浸渍法制备的短纤维增强ABS材料的力学性能相对比[1、2、3]见表1。
                           表1玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能
类型                                            增强ABS力学性能
  剪切强度/MPa   弯曲强度/MPa   弯曲弹性模量/GPa   缺口冲击强度/J·m1   拉伸强度/MPa
 原位聚合长纤维增强ABS   35.6   420   9.8   775   150
 短纤维增强ABS   28.8   173.3   7.8   115   107.8
1 Sagisaka，Koichi.JP 90-73464，1990
2 Noguchi，tetsuhisa.JP-7166027，1995
3 Yada.mistusachi.JP-0129050，1989
从表中可以看到，使用原位聚合工艺方法制得的长玻璃纤维增强材料可以较充分地发挥纤维的增强作用，其性能明显较目前工业生产中短纤维增强热塑性材料优越，尤其表现在材料抗冲击性能方面。
实施例2：
分别使用硅烷偶联剂KH-550、KH-560及KH-570对玻璃纤维进行表面处理。使用前将玻璃纤维在120℃烘箱中干燥2h，以除去吸附的水分。玻璃纤维经偶联剂处理后还应在80℃下干燥4h，用来增加玻璃纤维与偶联剂的反应。加入的玻璃纤维含量为20％、丁二烯橡胶含量为树脂的10％。
表2是偶联剂种类对长玻璃纤维增强复合材料性能的影响。由表2可以看出，不加偶联剂时复合材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度都较差。用KH-550处理玻璃纤维得到的复合材料的综合性能比用KH-560、KH-570处理的好。
          表2偶联剂种类对LGF/ABS复合材料性能的影响
  偶联剂种类   拉伸强度/MPa   冲击强度/J·m-1   弯曲强度/MPa
  未加偶联剂KH-550KH-560KH-570   61.18574.767.7   647699673.1666.1   321.1345.5332.9326.3
实施例3：
制备丁二烯橡胶含量为树脂的10％、玻璃纤维含量为30％时的原位聚合长纤维增强ABS复合材料，其性能与40％玻璃纤维含量的相比较见表3。
        表3不同玻璃纤维含量的原位聚合长纤维增强ABS复合材料力学性能
  玻璃纤维含量(％)   拉伸强度(MPa)   弯曲强度(MPa)   冲击强度(J·m1)   层剪强度(MPa)   维卡温度(℃)
  30   110   380   731   31   110
  40   150   420   775   31.6   115
实施例4：
制备丁二烯橡胶含量为树脂的16％、玻璃纤维含量为40％时的原位聚合长纤维增强ABS复合材料，其性能与丁二烯橡胶含量为树脂的10％的相比较见表4。
       表4不同橡胶含量的原位聚合长纤维增强ABS复合材料力学性能
  橡胶含量％   冲击强度/J·m-1   弯曲强度/MPa   维卡温度/℃
  16   910   350   96
  10   775   420   115
实施例5
采用SEM对原位聚合制得的样品观察树脂对纤维的浸润情况：
采用SEM对原位聚合制得的样品观察树脂对纤维的浸润情况：
从图2的扫描电镜(SEM)照片中可以观察到纤维间的浸润情况。可见长玻璃纤维(LGF)在ABS树脂中达到了均匀的单丝分散，被树脂紧密包裹，玻璃纤维上包覆有大量的树脂，因此采用原位聚合工艺可以达到良好的浸润效果，宏观上就体现出机械性能的优越。
从图3拉伸试样断面的SEM照片中可以很好地反映基体与玻璃纤维的粘结效果，图3(b)显示了拨断的玻纤留下的凹坑，断后的纤维周围仍有树脂基体包裹着，因此基体和玻璃纤维粘结效果好，较好地发挥了玻璃纤维的增强作用。
目前长玻璃纤维增强环氧树脂复合材料生产工艺已十分成熟，其浸润效果被公认为非常良好，因此将原位聚合法制备的玻璃纤维增强ABS复合材料与之进行对比。
图4(a)、(b)分别是玻璃纤维增强ABS树脂和玻璃纤维增强环氧树脂复合材料横截面的SEM照片。由图4可以看出，采用原位聚合工艺可以达到目前成熟的玻璃纤维增强环氧工艺的浸润效果。

Claims (6)

1.一种原位聚合制备玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，其特征在于：以玻璃纤维布浸渍低黏度聚合物单体和低聚物的溶体后叠层放置于硅橡胶模具中，在平板硫化机上加热、加压，进行原位聚合制成复合材料板材。
2.按权利要求1所述的原位聚合制备玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，其特征在于：所述的玻璃纤维浸渍的低黏度聚合物单体和低聚物是由苯乙烯单体溶解未交联的丁二稀橡胶，再按比例放入丙烯腈和引发剂过氧化二苯甲酰，经缓慢搅拌至溶体澄清制得，所述的苯乙烯和丙烯腈的重量比为8∶2至6∶4之间，过氧化二苯甲酰的重量为溶体的1.0～1.5％，丁二稀橡胶占溶体重量的8～20％。
3.按权利要求1所述的原位聚合制备玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，其特征在于：所述的玻璃纤维布需先用硅烷偶联剂进行表面预处理。
4.按权利要求1所述的原位聚合制备玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2，3环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷。
5.按权利要求1和3所述的原位聚合制备玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，其特征在于：所述的玻璃纤维布浸渍低黏度聚合物单体和低聚物的溶体后铺层于硅橡胶模具中直至与模具等高；硅橡胶模具的上下两面需覆盖脱模纸，并用钢板密合。
6.按权利要求1或3所述的原位聚合制备玻璃纤维增强ABS复合材料的方法，其特征在于所述的用钢板密合的成型模具在平板硫化机上加热、加压，将平板硫化机加热至80℃时放入成型模具，并在80℃保温4小时，然后每隔一小时阶段性将温度升高20℃，直到温度升至160℃。
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Cited By (5)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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CN108367530A (zh) * 2015-12-18 2018-08-03 朗盛德国有限责任公司 纤维复合材料的生产
CN108373550A (zh) * 2017-02-01 2018-08-07 胡海东 一种纤维增强热塑性复合材料及其制造方法
CN113789000A (zh) * 2021-09-03 2021-12-14 王庆昭 一种聚合玻璃纤维带及其制备方法

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