一種玻璃微珠填充改性熱塑性結構板材及其製備方法
2023-10-17 14:48:24 1
專利名稱：一種玻璃微珠填充改性熱塑性結構板材及其製備方法
技術領域：
本發明屬於材料科學技術領域，涉及一種熱塑性結構板材及其製備方法。
背景技術：
連續玻璃纖維增強熱塑性材料具有高強度，高剛度，高衝擊強度，翹曲蠕變小等優點。但是也存在加工時基體樹脂流動性差，出現浮纖，著色不容易等問題，同時，隨著全球工業化進程，噪聲汙染逐漸加劇，同時近年來世界各地地震頻發不斷，單單是增強型的結構板材已經滿足不了當今社會對材料功能化的要求。因此，發明一種克服上面種種不足及缺陷，改善板材減振抗噪性能的功能性板材是十分必要的。
空心玻璃微珠是一種新型的環境材料，它是從煤炭燃燒後的粉煤灰中提取出來的一種鋁矽酸類空心陶瓷顆粒，其主要成分是SiO2和ai2o3。作為一種工業廢料，其成本低廉，且大量使用對於環境保護和廢物利用有積極的社會意義。此外，由於具有密度低、填充性能好、球形顆粒應力集中小、低導熱、高分散性和易加工等優勢受到越來越廣泛的關注。同時，相鄰空心玻璃微珠之間有足夠的距離使得空心微珠充分流動，就能在界面處通過摩擦消耗大量的能量，起到減振降噪的目的，是一種作為減振降噪的很好的功能性填料。
發明內容
本發明的目的在於針對現有技術的缺陷而提供一種玻璃微珠填充改性熱塑性結構板材及其製備方法。為實現上述目的，本發明採用以下技術方案本發明採用加入空心玻璃微珠作為減振降噪填料，製備出具有減振降噪功能的高強度，功能性複合板材，一方面可以解決由於連續玻璃纖維的引入造成的流動性差，表面有缺陷及有浮纖，著色不容易等缺陷，另一方面也提高了複合材料損耗外界能量的能力。一種熱塑性結構板材，由包含以下重量份的組分製成熱塑性樹脂基體100份，玻璃微珠10-30份，相容劑3-5份，抗氧劑O. 6-1. 2 份，玻璃纖維40-60份。所述的玻璃微珠為中空玻璃微珠，粒徑為20 μ m。所述的熱塑性樹脂基體選自聚丙烯、聚乙烯、尼龍或聚氯乙烯的一種或一種以上。所述的相容劑選自熱塑性樹脂接枝不飽和羧酸或酸酐。所述的熱塑性樹脂接枝不飽和羧酸或酸酐選自聚丙烯接枝馬來酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯或聚烯烴彈性體接枝馬來酸酐的一種或一種以上。所述的抗氧劑選自抗氧劑1010(四[β-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯)、抗氧劑168 (三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)或抗氧劑1098 (N，N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯基)己二胺)中的一種或一種以上。所述的玻璃纖維選自無鹼玻璃纖維、中鹼玻璃纖維、高鹼玻璃纖維或抗鹼玻璃纖維。以熱塑性樹脂為基體，以空心玻璃微珠為減振抗噪填料，連續玻璃纖維為增強材料，以熱塑性樹脂接枝不飽和羧酸或酸酐為增容劑，採用片狀塑料模壓法製備複合板材的方法。一種上述熱塑性結構板材的製備方法，包含以下步驟 (I)根據上述比例稱取各組分原料；(2)採用熱塑性樹脂基體，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中將上述物料混合均勻後，封嚴；(3)將預熱後的玻璃纖維擠出，然後浸潰到步驟(2)中製備的混合物料中，然後冷卻、定型，製得表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的複合材料預浸帶，纏繞成卷，進行包裝；(4)在一定溫度和壓力下，將步驟(3)中製備的產品出模、冷壓定型，製備出玻璃微珠改性的功能性板材。所述的步驟(2)中的混合速度為400r/min-600r/min,混合時間為60s_160s。所述的步驟⑶中的預熱溫度為120°C _140°C;所述的擠出溫度為180°C -2600C0所述的步驟(4)中的出模溫度為150°C _200°C，出模壓力為lMPa_3MPa，保溫時間為30min-60min ;或所述的冷卻壓力lMPa_3MP，時間為lh_3h。本發明的優點在於本發明所提供的玻璃微珠填充改性熱塑性結構板材具有良好的機械物理性能及阻尼性能，具有較高的強度，良好的自潤滑性，良好的耐熱性和尺寸穩定性，並且具有良好的機械加工性能，大大的提高了熱塑性結構板材的應用範圍，解決了由於玻纖的引入造成基體流動性，著色性差，浮纖等問題，由於結構板材阻尼性能的提高，使得減振，降噪性能的提高顯著，製備出減振，降噪功能性板材，擴大了熱塑性結構板材的應用領域。
具體實施例方式實施例1①聚乙烯樹脂基體100份；中空玻璃微珠10份；相容劑(馬來酸酐接枝聚乙烯)3份；抗氧劑(1010 :0. 4份；168 :0. 2份)總計O. 6份；抗鹼玻璃纖維40份。②採用PE (聚乙烯)，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中利用低速(400r/min)混合60s後出料，將混好的物料裝袋，封嚴；③將步驟②中混好的PE物料加入到單螺杆擠出機料鬥處，準備擠出淋膜。抗鹼玻璃纖維卷安裝在紗架上，玻璃纖維經過牽引裝置來到複合單元，玻璃纖維經過預熱後(120°C )，經預熱的連續纖維帶到擠出模頭(180°C )，經過浸潰設備的完全浸潰後的帶材進入到冷卻定型裝置，將表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的聚乙烯預浸帶，纏繞成卷，進行包裝。④剪裁400*400聚乙烯預浸帶14張，按照0/90°鋪設預浸帶，在150°C，IMPa下保溫30min,之後出模冷壓定型,每隔5min升IMPa,直至3MPa,冷壓定型時間為Ih,最終製備出減振降噪的功能性結構板材。應用到道路兩邊的廣告牌等減振降噪領域。本實施例製備的產品的拉伸強度為180MPa，彎曲強度為95MPa，彎曲模量為7780MPa, Izod 缺口衝擊強度 130KJ/m2，內耗值為 O. 2-0. 5。實施例2·①稱取聚乙烯樹脂基體100份；中空玻璃微珠10份；相容劑(馬來酸酐接枝聚乙烯)3份；抗氧劑(1010 :0. 3份；168 :0. 3份)總計O. 6份；無鹼玻璃纖維60份。②採用PE (聚乙烯)，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中利用低速(400r/min)混合60s後出料，將混好的物料裝袋，封嚴；③將步驟②中混好的PE物料加入到單螺杆擠出機料鬥處，準備擠出淋膜。無鹼玻璃纖維卷安裝在紗架上，玻璃纖維經過牽引裝置來到複合單元，玻璃纖維經過預熱後(120°C )，經預熱的連續纖維帶到擠出模頭(180°C )，經過浸潰設備的完全浸潰後的帶材進入到冷卻定型裝置，將表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的聚乙烯預浸帶，纏繞成卷，進行包裝。④剪裁400*400聚乙烯預浸帶14張，按照0/90°鋪設預浸帶，在150°C，IMPa下保溫30min,之後出模冷壓定型,每隔5min升IMPa,直至3MPa,冷壓定型時間為Ih,最終製備出減振降噪的功能性結構板材。應用到洗衣機等家電行業的減振。本實施例製備的產品的拉伸強度為220MPa，彎曲強度為120MPa，彎曲模量為88IOMPa, Izod 缺口衝擊強度 140KJ/m2，內耗值為 O. 2-0. 5。實施例3①稱取聚丙烯樹脂基體100份；中空玻璃微珠20份；相容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)4份；抗氧劑(1010 :0. 6份；1098 :0. 3份)總計O. 9份；抗鹼玻璃纖維40份。②採用PP (聚丙烯)，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中利用低速(500r/min)混合120s後出料，將混好的物料裝袋，封嚴；③將步驟②中混好的PP物料加入到單螺杆擠出機料鬥處，準備擠出淋膜。抗鹼玻璃纖維卷安裝在紗架上，玻璃纖維經過牽引裝置來到複合單元，玻璃纖維經過預熱後(130°C )，經預熱的連續纖維帶到擠出模頭(230°C )，經過浸潰設備的完全浸潰後的帶材進入到冷卻定型裝置，將表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的聚丙烯預浸帶，纏繞成卷，進行包裝。④剪裁400*400聚丙烯預浸帶14張，按照0/90°鋪設預浸帶，在170°C，2MPa下保溫40min,之後出模冷壓定型,每隔5min升IMPa,直至3MPa,冷壓定型時間為2h,最終製備出減振降噪的功能性結構板材。應用到抗震板房等諸多領域。本實施例製備的產品的拉伸強度為260MPa，彎曲強度為200MPa，彎曲模量為9IOOMPa, Izod 缺口衝擊強度 130KJ/m2，內耗值為 O. 2-0. 4。實施例4①稱取聚丙烯樹脂基體100份；中空玻璃微珠20份；相容劑(馬來酸酐接枝聚丙烯)4份；抗氧劑(1010 :0. 6份；1098 :0. 3份)總計O. 9份；中鹼玻璃纖維60份。
②採用PP (聚丙烯)，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中利用低速(500r/min)混合120s後出料，將混好的物料裝袋，封嚴；③將步驟②中混好的PP物料加入到單螺杆擠出機料鬥處，準備擠出淋膜。中鹼玻璃纖維卷安裝在紗架上，玻璃纖維經過牽引裝置來到複合單元，玻璃纖維經過預熱後(130°C )，經預熱的連續纖維帶到擠出模頭(230°C )，經過浸潰設備的完全浸潰後的帶材進入到冷卻定型裝置，將表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的聚丙烯預浸帶，纏繞成卷，進行包裝。④剪裁400*400聚丙烯預浸帶14張，按照0/90°鋪設預浸帶，在170°C，2MPa下保溫40min,之後出模冷壓定型,每隔5min升IMPa,直至3MPa,冷壓定型時間為2h,最終製備出減振降噪的功能性結構板材可以做粉碎機，或者大型機械設備的擋板，用作吸收機械噪音，改善人機的工作環境。本實施例製備的產品的拉伸強度為280MPa，彎曲強度為220MPa，彎曲模量為IOOOOMPa, Izod 缺口衝擊強度 136KJ/m2，內耗值為 O. 2-0. 4。 實施例5①稱取尼龍基體100份；中空玻璃微珠30份；相容劑(Ρ0Ε接枝馬來酸酐)5份；抗氧劑(1098 :0. 8份；168 :0. 4份)總計1. 2份；抗鹼玻璃纖維40份。②採用尼龍，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中利用低速(600r/min)混合160s後出料,將混好的物料裝袋,封嚴；②將步驟②中混好的尼龍物料加入到單螺杆擠出機料鬥處，準備擠出淋膜。抗鹼玻璃纖維卷安裝在紗架上，玻璃纖維經過牽引裝置來到複合單元，玻璃纖維經過預熱後(140°C )，經預熱的連續纖維帶到擠出模頭(260°C )，經過浸潰設備的完全浸潰後的帶材進入到冷卻定型裝置，將表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的尼龍預浸帶，纏繞成卷，進行包裝。④剪裁400*400尼龍預浸帶14張，按照0/90°鋪設預浸帶，在170°C，IMPa下保溫30min,之後出模冷壓定型,每隔5min升IMPa,直至3MPa,冷壓定型時間為3h,最終製備出減振降噪的功能性結構板材。用於製造船艦的底板，船身的減振降噪。本實施例製備的產品的拉伸強度為300MPa，彎曲強度為330MPa，彎曲模量為8174MPa, Izod 缺口衝擊強度 100KJ/m2，內耗值為 O. 2-0. 4。實施例6①稱取尼龍基體100份；中空玻璃微珠30份；相容劑(Ρ0Ε接枝馬來酸酐)5份；抗氧劑(1098 :0. 6份；168 :0. 6份)總計1. 2份；抗鹼玻璃纖維60份。②採用尼龍，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中利用低速(600r/min)混合160s後出料,將混好的物料裝袋,封嚴；③將步驟②中混好的尼龍物料加入到單螺杆擠出機料鬥處，準備擠出淋膜。抗鹼玻璃纖維卷安裝在紗架上，玻璃纖維經過牽引裝置來到複合單元，玻璃纖維經過預熱後(140°C )，經預熱的連續纖維帶到擠出模頭(260°C )，經過浸潰設備的完全浸潰後的帶材進入到冷卻定型裝置，將表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的尼龍預浸帶，纏繞成卷，進行包裝。④剪裁400*400尼龍預浸帶14張，按照0/90°鋪設預浸帶，在170°C，IMPa下保溫30min,之後出模冷壓定型,每隔5min升IMPa,直至3MPa,冷壓定型時間為3h,最終製備出減振降噪的功能性結構板材。用於製造船艦的底板，船身的減振降噪可應用於航空航天減振降噪領域。本實施例製備的產品的拉伸強度為320MPa，彎曲強度為350MPa，彎曲模量為9150MPa, Izod 缺口衝擊強度 110KJ/m2，內耗值為 O. 2-0. 4。本發明製備的玻璃微珠填充改性的熱塑性結構板材具有良好的力學性能及減振降噪功能。通過此種工藝製備出的玻璃微珠填充改性熱塑性結構板材具有良好的機械物理性能及阻尼性能，具有較高的強度，良好的自潤滑性，良好的耐熱性和尺寸穩定性，並且具有良好的機械加工性能，解決了由於玻纖的引入造成基體流動性，著色性差，浮纖等問題，同時玻璃微珠的引入，提高了板材的減振、抗噪特性。上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施 例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種熱塑性結構板材，其特徵在於由包含以下重量份的組分製成 熱塑性樹脂基體100份， 玻璃微珠10-30份， 相容劑3-5份， 抗氧劑O. 6-1. 2份， 玻璃纖維40-60份。
2.根據權利要求1所述的熱塑性結構板材，其特徵在於所述的玻璃微珠為中空玻璃微珠，粒徑為20 μ m。
3.根據權利要求1所述的熱塑性結構板材，其特徵在於所述的熱塑性樹脂基體選自聚丙烯、聚乙烯、尼龍或聚氯乙烯的一種或一種以上。
4.根據權利要求1所述的熱塑性結構板材，其特徵在於所述的相容劑選自熱塑性樹脂接枝不飽和羧酸或酸酐，優選聚丙烯接枝馬來酸、聚丙烯接枝丙烯酸、聚丙烯接枝馬來酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝丙烯酸、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝丙烯酸縮水甘油酯或聚烯烴彈性體接枝馬來酸酐的一種或一種以上。
5.根據權利要求1所述的熱塑性結構板材，其特徵在於所述的抗氧劑選自四[β_(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯、三[2. 4- 二叔丁基苯基]亞磷酸酯或N，N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙醯基)己二胺中的一種或一種以上。
6.根據權利要求1所述的熱塑性結構板材，其特徵在於所述的玻璃纖維選自無鹼玻璃纖維、中鹼玻璃纖維、高鹼玻璃纖維或抗鹼玻璃纖維。
7.—種權利要求1-6中任一所述的熱塑性結構板材的製備方法,其特徵在於包含以下步驟 (1)根據權利要求1所述的比例稱取各組分原料； (2)採用熱塑性樹脂基體，增容劑，玻璃微珠，抗氧劑的加料順序，在高速混合機中將上述物料混合均勻後，封嚴； (3)將預熱後的玻璃纖維擠出，然後浸潰到步驟(2)中製備的混合物料中，冷卻，定型，製得表面光滑浸潰完全的中空玻璃微珠/玻璃纖維改性的複合材料預浸帶，纏繞成卷，進行包裝； (4)在一定溫度和壓力下，將步驟(3)中製備的產品出模、冷壓定型，製備出玻璃微珠改性的功能性板材。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述的步驟(2)中的混合速度為400r/min-600r/min,混合時間為 60s_160s。
9.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述的步驟(3)中的預熱溫度為1200C -1400C ;或所述的模頭的溫度為180°C _260°C。
10.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於所述的步驟(4)中的出模溫度為150°C _200°C，出模壓力為lMPa-3MPa，保溫時間為30min_60min ;或所述的冷卻壓力為lMPa-3MP，時間為 lh_3h。
全文摘要
本發明屬於材料科學技術領域，涉及一種熱塑性結構板材及其製備方法。該板材由包含以下重量份的組分製成熱塑性樹脂基體100份，玻璃微珠10-30份，相容劑3-5份，抗氧劑0.6-1.2份，玻璃纖維40-60份。這種複合板材由於加入了空心玻璃微珠，相鄰空心玻璃微珠之間有足夠的距離使得空心玻璃微珠充分流動，就能在界面處通過摩擦消耗大量的能量，起到減振降噪的目的。同時引入連續玻璃纖維，提高了複合板材的力學性能，最終製備出力學性能優異，具有減振降噪能力的功能性結構板材。
文檔編號C08L27/06GK102993554SQ20111027181
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月14日 優先權日2011年9月14日
發明者吳麗麗 申請人:遼寧遼傑科技有限公司