連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料及製備方法與流程
2023-05-26 20:29:21 1
本發明涉及一種模塑料及製備方法，尤其是涉及一種連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料及製備方法，它屬於複合材料領域。
背景技術：
片狀模塑料技術起源於上世紀60年代的聯邦德國，是一種片狀、固態、可操作的複合材料模壓成型用中間體。片狀模塑料的主要成分包括不飽和聚脂樹脂、低收縮劑、填料、玻璃纖維，常見輔助材料還包括引發劑、阻聚劑、內脫模劑、色漿、增稠劑等。使用專門的片狀模塑料生產機組對上述材料進行樹脂糊的混配、進而與短切或非短切的玻璃纖維複合，即可得到片狀的、中間層為玻纖兩側被樹脂覆蓋的「三明治」結構。通過獨特的不飽和聚酯樹脂與鹼金屬氧化物的增稠反應，該「三明治」結構經過在特定溫度下1-3天的「熟化」，可由原來的糊狀變成可裁切、可擺放的固態片狀物。上述增稠反應為物理過程，物料在受熱後可重新軟化，並受壓流動。如將該材料置於具有特定結構的模具型腔內，物料會在高溫下受熱變軟、進而在高壓下流動充滿模具型腔，在發生交聯固化反應後即可脫模得到固體製品。通過原材料的優選、配方與模壓參數的優化，可較好地複製模腔結構與表面效果。
相比其它玻璃纖維增強樹脂基複合材料，片狀模塑料技術的特色在於：材料可以流動、因此可一次成型具有複雜精細結構的產品；產品比強度/比模量高、結合優質模具表面可達到金屬般的表面光亮度/平整度；可直接成型內著色產品而無需二次噴漆；耐腐蝕性、阻燃性優異；同時可根據需要進行配方設計以得到具備特定需求的製品。因此，片狀模塑料模壓製品在軌道交通、汽車/火車部件、電器產品、建材等領域得到了廣泛的應用。
常規的片狀模塑料通常100%使用短切玻璃纖維增強，這可保證材料具有良好的流動性、因而可成型具有複雜結構的產品；但也使得相應製品的強度尤其是衝擊強度遠不如採用連續纖維增強的製品、難以用作需要承受較大載荷的結構件。如能保留材料的良好的操作性與固化特性，改為使用連續纖維增強、則可大幅提高最終製品的強度。
另一方面，作為片狀模塑料的重要應用領域，建築材料尤其是室內用建築材料對於材料的高阻燃性與低煙毒特性提出了越來越高的要求。GB 8624-2006《建築材料及製品燃燒性能分級》國家標準中對建材的燃燒性能、產煙附加等級、產煙毒性附加等級、燃燒滴落物/微粒等作了詳盡的分級。因此對於建材類產品，如能兼顧使用連續纖維增強的良好強度、同時使得材料達到GB8624裡規定的B1（B-s1,d0,t0）難燃等級，則該材料有望作為結構件得到廣泛的應用。
公開日為2010年04月21日，公開號為CN101696320A的中國專利中，公開了一種名稱為「一種連續定向玻璃纖維增強不飽和聚酯片狀模塑料」的發明專利。該專利提供的連續定向玻璃纖維增強不飽和聚酯片狀模塑料雖採用連續定向玻璃纖維增強，但偏重於材料成型工藝的改進與氧指數的提高，並未涉及材料產煙量、產煙毒性與燃燒滴落物等。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服現有技術中存在的上述不足，而提供一種能保留連續玻璃纖維增強片狀模塑料良好的強度，通過合理的製備配方製作出高阻燃低煙毒、質量穩定的片狀模塑料的連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料及製備方法。
本發明解決上述問題所採用的技術方案是：該連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料，其特徵在於：所述模塑料的配方包含如下質量份的物質：常規不飽和聚酯樹脂20-40份，阻燃不飽和聚酯樹脂50-70份，低收縮劑5-20份，阻燃填料280-420份，玻璃纖維70-200份，引發劑0.5-2.0份，阻聚劑0-0.4份，內脫模劑3-7份，增稠劑0.8-1.5份，加工助劑0-10份。
作為優選，本發明所述常規不飽和聚酯樹脂為間苯樹脂、鄰苯樹脂或對苯樹脂的一種或任意兩種的混合。
作為優選，本發明所述阻燃不飽和聚酯樹脂為間苯樹脂或鄰苯樹脂的一種或兩種的混合。
作為優選，本發明所述低收縮劑為飽和聚酯或聚甲基丙烯酸甲酯的一種或兩種的混合。
作為優選，本發明所述阻燃填料採用氫氧化鋁。
作為優選，本發明所述玻璃纖維為無鹼連續玻璃纖維與短切長度12-30 mm的短纖維的混合物，混合比例為：1:5-5:1。
作為優選，本發明所述引發劑為過氧化苯甲酸叔丁酯或叔丁過氧化碳酸異丙酯的一種。
作為優選，本發明所述阻聚劑為對苯醌。
作為優選，本發明所述內脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣的一種或兩種的混合物。
作為優選，本發明所述增稠劑為氧化鎂或氫氧化鎂的一種或兩種的混合物；加工助劑為BYK996或BYK9010的一種或兩種的混合物；該BYK996或BYK9010為德國畢克化學生產的。
為了使得片狀模塑料呈現不同的顏色，可以在製備過程中加入各種顏料糊或色漿。
本發明還提供一種連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料的製備方法，其特徵在於：包括以下步驟：
a、將常規不飽和聚酯樹脂、阻燃不飽和聚酯、低收縮劑、阻燃填料、引發劑、阻聚劑、內脫模劑和加工助劑等按照一定比例稱取，進行充分攪拌混合得到樹脂糊；
b、將增稠劑與載體樹脂混合，得到增稠劑糊；
c、將樹脂糊和增稠劑糊同時通過片狀模塑料生產機組的在線混合系統混合，再與連續玻璃纖維及短切玻璃纖維複合後、經過浸漬和壓實過程得到片材；
d、將片材在一定溫度下放置熟化，待壓入硬度達到一定範圍後，即得到連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料。
本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：1、由於使用連續玻璃纖維配合部分短切玻璃纖維進行增強，所得片狀模塑料相比常規的全部使用短切玻璃纖維增強的片狀模塑料，在力學性能上有顯著提高；2、由於配方的優化，所得片狀模塑料對應的模壓品可達到GB8624《建築材料及製品燃燒性能分級》裡規定的B1（B-s1,d0,t0）難燃等級。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明並不局限於以下實施例。
本實施例連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料的配方包含如下質量份的物質：常規不飽和聚酯樹脂20-40份，阻燃不飽和聚酯樹脂50-70份，低收縮劑5-20份，阻燃填料280-420份，玻璃纖維70-200份，引發劑0.5-2.0份，阻聚劑0-0.4份，內脫模劑3-7份，增稠劑0.8-1.5份，加工助劑0-10份。
本實施例中的常規不飽和聚酯樹脂為間苯樹脂、鄰苯樹脂和對苯樹脂的一種或任意兩種的混合。
本實施例中的阻燃不飽和聚酯樹脂為間苯樹脂、鄰苯樹脂的一種或兩種的混合。
本實施例中的低收縮劑樹脂為飽和聚酯或聚甲基丙烯酸甲酯的一種或兩種的混合。
本實施例中的阻燃填料為氫氧化鋁。
本實施例中的玻璃纖維為無鹼連續玻璃纖維與短切長度12-30 mm的短纖維的混合物，混合比例為：1:5-5:1。
本實施例中的引發劑為過氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）、叔丁過氧化碳酸異丙酯（BIC-75）的一種。
本實施例中的阻聚劑為對苯醌。
本實施例中的內脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣的一種或兩種的混合物。
本實施例中的增稠劑為氧化鎂或氫氧化鎂的一種或兩種的混合物；加工助劑為德國畢克化學生產的BYK996或BYK9010的一種或兩種的混合物。
為了使得片狀模塑料呈現不同的顏色，可以在製備過程中加入各種顏料糊（色漿）。
本實施例還提供了連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料的製備方法，包括以下步驟：
a、將常規不飽和聚酯樹脂、阻燃不飽和聚酯、低收縮劑、阻燃填料、引發劑、阻聚劑、內脫模劑和加工助劑等按照一定比例稱取，進行充分攪拌混合得到樹脂糊。
b、將增稠劑與載體樹脂混合，得到增稠劑糊。
c、將樹脂糊和增稠劑糊同時通過片狀模塑料生產機組的在線混合系統混合，再與連續玻璃纖維及短切玻璃纖維複合後、經過浸漬和壓實過程得到片材。
d、將片材在一定溫度下放置熟化，待壓入硬度達到一定範圍後，即得到連續玻璃纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料。
實施例1：
準備常規間苯樹脂30 kg，阻燃間苯樹脂55 kg，飽和聚酯15 kg，氫氧化鋁350 kg，玻璃纖維150 kg（連續纖維與25mm短切纖維用量比為5:1），叔丁過氧化碳酸異丙酯（BIC-75）1.2 kg，對苯醌粉末0.04 kg，氧化鎂粉末1.3 kg，硬脂酸鋅4.5 kg，BYK996助劑3.0 kg，BYK9010助劑3.0 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱取，進行充分混合得到樹脂糊，樹脂糊粘度約為95 P；將樹脂糊和增稠劑糊同時通過片狀模塑料生產機組的在線混合系統混合，再與連續玻璃纖維及短切玻璃纖維複合、經過浸漬和壓實過程得到片材；將片材在45℃下放置熟化，待壓入硬度達到350-450後，即得到連續纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料。
實施例2：
準備常規鄰苯樹脂35 kg，阻燃鄰苯樹脂55 kg，飽和聚酯10 kg，氫氧化鋁380 kg，玻璃纖維170 kg（連續纖維與25mm短切纖維用量比為4:1），叔丁過氧化碳酸異丙酯（BIC-75）1.4 kg，對苯醌粉末0 kg，氧化鎂粉末1.2 kg，硬脂酸鋅5.5 kg，BYK996助劑3.5 kg，BYK9010助劑3.5 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱取，進行充分混合得到樹脂糊，樹脂糊粘度約為110 P；將樹脂糊和增稠劑糊同時通過片狀模塑料生產機組的在線混合系統混合，再與連續玻璃纖維及短切玻璃纖維複合後、經過浸漬和壓實過程得到片材；將片材在40℃下放置熟化，待壓入硬度達到350-450後，即得到連續纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料。
實施例3：
準備常規間苯樹脂30 kg，阻燃鄰苯樹脂60 kg，飽和聚酯10 kg，氫氧化鋁400 kg，玻璃纖維130 kg（連續纖維與25mm短切纖維用量比為4:1），過氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）1.5 kg，對苯醌粉末0.06 kg，氧化鎂粉末1.1 kg，硬脂酸鋅4.5 kg，BYK996助劑4.5 kg，BYK9010助劑4.5 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱取，進行充分混合得到樹脂糊，樹脂糊粘度約為119 P；將樹脂糊和增稠劑糊同時通過片狀模塑料生產機組的在線混合系統混合，再與連續玻璃纖維及短切玻璃纖維複合後、經過浸漬和壓實過程得到片材；將片材在43℃下放置熟化，待壓入硬度達到350-450後，即得到連續纖維增強高阻燃低煙毒片狀模塑料。
在以上各個實施例中，為了使得片狀模塑料呈現不同的顏色，可以在製備過程中加入各種顏料糊。
通過上述闡述，本領域的技術人員已能實施。
此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所述的構造、特徵及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括於本發明專利的保護範圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的範圍，均應屬於本發明的保護範圍。