一種玻纖增強保溫夾心複合材料的製備方法與流程

2023-05-21 08:41:46

本發明涉及夾心複合板材，特別是一種玻纖增強保溫夾心複合材料的製備方法。

背景技術：

建築節能一直是影響我國建設低碳經濟、完成節能減排目標、保持經濟可持續發展的重要環節之一。而建築節能的一條重要的途徑便是提高建築牆體保溫隔熱性能。所以大量有保溫隔熱性能的材料被使用到建築的牆體結構之中。

隨著科技的不斷發展，建築材料的技術與工藝也在不斷地取得突破，建築牆體材料向輕質高強化發展便是其中一個很有前景的發展方向。這不但可以滿足將來各種高層建築的強度要求，也可以大大減輕的建築物的自重，節省了材料成本。

為了不斷滿足市場更高的要求，建築材料正朝著環保節能的方向發展。但是目前輕質化材料普遍強度不夠理想，而且保溫隔熱、耐磨耐腐蝕等性能也不夠突出，這些都是亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：在保證材料輕質化的同時，使該材料同時具有高強度，保溫隔熱，耐磨耐腐蝕等優良性能，且成本低廉，工藝簡單，易於批量化生產。

本發明解決其技術問題採用的技術方案：

本發明提供的玻纖增強保溫夾心複合材料的製備方法，具體是：先採用攪拌工藝使改性玻璃微珠與短接玻璃纖維均勻分散在不飽和聚酯樹脂中，再加入苯乙烯、固化劑與促進劑，經攪拌後倒入底層鋪有玻璃纖維布的模具中，並蓋上玻璃纖維布，待其充分浸潤後對模具加壓，排出模具內多餘的氣體，經固化、脫模、冷卻後，得到所述複合材料；

所述複合材料中各組成的含量按質量比為：

不飽和聚酯樹脂：苯乙烯：改性3M玻璃微珠S60HS：玻璃纖維：固化劑過氧化甲乙酮：促進劑環氧酸鈷＝100：20:20-40：20：3:1.5。

所述的不飽和聚酯樹脂可以採用191#不飽和聚酯樹脂。該樹脂外觀為淺黃透明液體，粘度為400-600mPa.S(25℃)，凝膠時間為8-14min，固體含量為61-74％，酸值為18.0-26.0mgKOH/g。

所述的改性3M玻璃微珠S60HS由以下方法製成：先將佔3M玻璃微珠S60HS質量分數1.5％的矽烷偶聯劑KH570配置成體積分數5％的水溶液，再與乾燥後的玻璃微珠混合併攪拌60min，使矽烷偶聯劑充分包覆微珠，然後將改性的玻璃微珠放入烘箱中烘乾，取出置放在密封容器中保存待用。

上述方法中，可以將改性的玻璃微珠放入烘箱中，在98-102℃下烘乾3h。

上述方法中，所述的玻璃纖維為聚乙烯醇高強高模纖維(PVA)，長度為4±0.5cm。

上述方法中，採用HT800玻璃纖維布。該玻璃纖維布組織結構為緞紋，經向密度為18根/cm，維向密度為16根/cm，厚度為0.9±0.02mm，重量為840±40g/㎡。

上述方法中，所述的苯乙烯、過氧化甲乙酮和環氧酸鈷，其純度皆為工業純。

上述方法中，採用以800轉/min攪拌10min的工藝，使改性玻璃微珠與短接玻璃纖維均勻分散在不飽和聚酯樹脂中。

上述方法中，在加入苯乙烯、固化劑與促進劑後，以800轉/min進行攪拌1min。

上述方法中，所述的固化、脫模工藝參數為：60℃下固化，60min後脫模。

本發明與現有技術相比，具有以下主要的優點：

解決了材料輕質化與其力學強度等性能之間的矛盾。夾心層填充的短纖維提高了材料的抗壓縮能力。上下兩個面層保護了材料的夾心層，提高了其表面的耐磨性與抗彎曲與衝擊能力，且具有一定的防火能力。

夾心層中填充的玻璃微珠所具有的中空結構不僅大大降低了材料的密度，也給材料帶來了良好的保溫隔熱能力。而通過對玻璃微珠改性，使其在樹脂中分布更加均勻並且與樹脂結合更加緊密，使夾心層硬度有了一定的提高，隔熱性能也更加穩定。

通過該發明，最終得到了綜合性能良好的建築材料。經試驗測定，該複合夾心材料的密度在0.852g-0.963g/cm3，導熱係數在0.091-0.101W/(m·K)，壓縮強度在20.2-25.6MPa，彎曲強度在374.188-483.169MPa。

總之，本發明是一種工藝簡單，成本低廉的輕質高強夾心複合建築板材的製備方法。面層有利於提高材料的抗彎曲衝擊能力，且使材料具有一定的耐磨性保護了內部的芯層；芯層保證了材料的壓縮性能及保溫隔熱性能。

附圖說明

圖1是本發明的工藝流程示意圖。

具體實施方式

本發明是一種玻纖增強保溫夾心複合板材的製備方法。該複合板材由上面層、下面層以及上、下面層之間的保溫芯層組成。其製備過程是將不飽和聚酯樹脂，表面改性的玻璃微珠與玻璃纖維攪拌混合；再加入苯乙烯，固化劑與促進劑快速攪拌均勻後倒入底層鋪有玻璃纖維布的模具中；最後在表面再蓋上玻璃纖維布，加壓排出多餘氣體後加熱固化，即獲得玻纖增強保溫夾心複合板材。本方法使用改性玻璃微珠，改善了材料的保溫性能並降低了材料的密度；通過上下兩個面層的保護與玻璃纖維的填充，提高了材料的力學性能。且該方法成本低，工藝簡單，易批量生產。

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步的說明，但不限定以下所述的內容。

實施例1

一種玻纖增強保溫夾心複合板材的製備方法：

按重量份計，將100份191#不飽和聚酯樹脂，40份表面改性的玻璃微珠與20份玻璃纖維混合，以800轉/min攪拌10min；然後加入20份質量濃度為99.5％苯乙烯、3份質量濃度為99.5％過氧化甲乙酮與1.5份質量濃度為99.5％環氧酸鈷，以800轉/min攪拌1min後，倒入底層鋪有5層玻璃纖維布的模具中，再蓋上5層玻璃纖維布，待其充分浸潤後，壓平模具，在60℃下固化，60min後脫模、冷卻即獲得纖維增強保溫夾心複合材料A。

夾心複合材料A的密度為0.852g/cm3，導熱係數為0.091W/(m·K)，壓縮強度為20.2MPa，彎曲強度為374.188MPa。

實施例2

一種玻纖增強保溫夾心複合板材的製備方法：

按重量份計，將100份191#不飽和聚酯樹脂，20份表面改性的玻璃微珠與20份玻璃纖維混合，以800轉/min攪拌10min；然後加入20份質量濃度為99.5％苯乙烯、3份質量濃度為99.5％過氧化甲乙酮與1.5份質量濃度為99.5％環氧酸鈷，以800轉/min攪拌1min後，倒入底層鋪有5層玻璃纖維布的模具中，再蓋上5層玻璃纖維布，待其充分浸潤後，壓平模具，在60℃下固化，60min後脫模、冷卻即獲得纖維增強保溫夾心複合材料A。

夾心複合材料A的密度為0.963g/cm3，導熱係數為0.101W/(m·K)，壓縮強度為25.6MPa，彎曲強度為483.169MPa。

實施例3

一種玻纖增強保溫夾心複合板材的製備方法：

按重量份計，將100份191#不飽和聚酯樹脂，30份表面改性的玻璃微珠與20份玻璃纖維混合，以800轉/min攪拌10min；然後加入20份質量濃度為99.5％苯乙烯、3份質量濃度為99.5％過氧化甲乙酮與1.5份質量濃度為99.5％環氧酸鈷，以800轉/min攪拌1min後，倒入底層鋪有5層玻璃纖維布的模具中，再蓋上5層玻璃纖維布，待其充分浸潤後，壓平模具，在60℃下固化，60min後脫模、冷卻即獲得纖維增強保溫夾心複合材料A。

夾心複合材料A的密度為0.912g/cm3，導熱係數為0.094W/(m·K)，壓縮強度為23.7MPa，彎曲強度為452.825MPa。

由以上幾個例子可以看出，玻璃微珠的含量直接關係到材料的導熱係數即材料的保溫隔熱性能。根據資料可知，#191不飽和聚酯樹脂的導熱係數約為0.189W/(m·K)，當添加20％的玻璃微珠時，材料的導熱係數降低了約50％為0.101W/(m·K)，當添加40％的玻璃微珠時，材料的導熱係數降低到0.091W/(m·K)。說明玻璃微珠添加量在20％時便足夠保證材料的保溫隔熱性能。同時隨著玻璃微珠的含量增加，材料的密度也在進一步降低，即材料更加輕質化，但是材料的壓縮彎曲強度也有一定的降低。故具體實施方案應根據成本與性能要求來進行選擇。