CN102504492B - 碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特点是:它主要由树脂糊Ⅰ、树脂糊Ⅱ和增稠剂组成,其生产工艺包括树脂糊Ⅰ、树脂糊Ⅱ和增稠剂的配制;树脂糊Ⅰ与增稠剂的混合,树脂糊Ⅱ与增稠剂的混合;浸渍是分别将树脂糊Ⅰ与短切碳纤维,树脂糊Ⅱ与短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,浸渍的短切玻璃纤维均匀地置于浸渍的短切碳纤维上面,经压实机压力复合,制成碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机收卷或箱式包装;将收卷或箱式包装的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材进行熟化处理;将熟化处理的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经模压制成片状模塑料成品。其片状模塑料成本低,能够满足使用要求,其生产适于工业化生产,简单适用,制造成本低。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料,是一种碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料及其生产工艺。
背景技术
增强纤维是复合材料的最重要的组成部分,其作用是使复合材料有一定的物理强度和韧性,使材料能够经受拉伸,剪切,冲击等机械作用。碳纤维复合材料尽管具有高弹性模量,高耐热性,低密度等优点,但是,碳纤维不仅价格贵,而且,碳纤维复合材料的加工费也高。而无碱无捻玻璃纤维虽然具备分散性好,集束好,切断性好,浸渍性好,价格较低等特点,但是,其性能远不如碳纤维复合材料。因此,选择几种在性能和价格能够互补的纤维作增强材料,不仅能发挥各自的优点,还可以降低成本。由于,低成本是碳纤维复合材料向工业化发展的重要因素,因此,采用碳纤维与玻璃纤维混杂增强的生产工艺是逐步推广碳纤维复合材料在工业及其他领域大量应用的有效途径。现行业内,在生产制品时,也有碳纤维预浸布和玻璃纤维预浸布层间混杂和层内混杂的方式,即先制作单一的预浸料,然后在混杂铺层,但是,该方式由于受到径向,纬向纤维织物的限制,在模具内不流动,只能制造类似平板的产品。迄今尚未见碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料及其生产工艺的报道和应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种聚集碳纤维和玻璃纤维之优点,弥补两者之不足,成本低,能够满足使用要求的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料;并提供适于工业化生产,简单适用,制造成本低的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料生产工艺。
解决其技术问题采用的技术方案是:一种碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特征在于:在同一条生产线上同时浸渍碳纤维和玻璃纤维而采用的双组份浸渍体系,它主要由树脂糊Ⅰ、树脂糊Ⅱ和增稠剂组成;所述的树脂糊Ⅰ主要由质量份的70.0-90.0份热固性树脂,30.0-10.0份低收缩树脂,0.8-1.5份固化剂,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,1.2-2.8份偶联剂KH-580,2-3份 湿润分散剂BYK-9076,6.0-12.0份聚乙烯粉组成。所述的树脂糊Ⅱ主要由质量份的50.0-70.0份热固性树脂,50.0-30.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,0.5-1.5份湿润分散剂BYK-9010和2-3份BYK-9076,1.2-2.8份偶联剂KH-580,20.0-80.0份填料氢氧化铝或碳酸钙和4.0-6.0份聚乙烯粉组成。所述的增稠剂主要由质量份的64份苯乙烯,35份活性氧化镁和1份硬脂酸锌组成。
所述的热固性树脂为:能够增稠的乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂。
所述的固化剂为CH-335或TBPB。
所述的偶联剂为:KH-580。
所述的碳纤维的规格为3K、6K、12K、24K、48K或60K;所述的玻璃纤维的规格无碱无捻的玻璃纤维,其规格为2400TEX或4800TEX。
一种碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料的生产工艺,其特征在于:它包括以下步骤:
第一步:配料
1)树脂糊Ⅰ的配制:按质量份称取70.0-90.0份乙烯基环氧树脂,30.0-10.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂CH-335,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,1.2-2.8份偶联剂KH-580,2-3份湿润分散剂BYK-9076, 6.0-12.0份聚乙烯粉加入到第一搅拌釜中,搅拌速度为800-1200r/min ,温度控制在34-38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在6000-10000cps配制成树脂糊Ⅰ;
2)树脂糊Ⅱ的配制:按质量份称取50.0-70.0份乙烯基环氧树脂,50.0-30.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂CH-335,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,0.5-1.5份湿润分散剂BYK-9010和2-3份湿润分散剂BYK-9076,1.2-2.8份偶联剂KH-580,20.0-80.0份填料氢氧化铝或碳酸钙和4.0-6.0份聚乙烯粉加入到第二搅拌釜中,搅拌速度为1000-1500r/min ,温度控制在34-38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在8000-15000cps配制成树脂糊Ⅱ;
3)增稠剂的配制: 按质量份比,苯乙烯、氧化镁和硬脂酸锌为64: 35:1,依次投入到搅拌罐中,启动高速分散机,将速度调至800-1200r/min,搅拌均匀后,用100目不锈钢网过滤,粘度控制在15000-25000cps配制成增稠剂;
第二步:混合
1)将树脂糊Ⅰ与增稠剂按质量份比100:1,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第一个刮浆刀槽内;
2)将树脂糊Ⅱ与增稠剂按质量份比100:0.9,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第二刮浆刀槽内;
第三步:浸渍
1)调整第一个刮浆刀间隙为0.5-0.7mm,将树脂糊Ⅰ与规格1/4″、1/2″、1″或2″的短切碳纤维,在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅰ与短切的碳纤维的质量份比为30-80:70-20;
2)调整第二个刮浆刀间隙为1.0-1.3mm,将树脂糊Ⅱ与规格1/4″、1/2″、1″或2″的短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅱ与短切的玻璃纤维的质量份比为30-80:70-30;
3)浸渍的短切玻璃纤维均匀地置于浸渍的短切碳纤维上面,经压实机运行速度为3-18 M/min,压力为30-45 PSI进行复合,制成厚度2.0-2.4mm,单重为1800-2500 g/m2碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机后收卷或箱式包装;
第四步:熟化,将收卷或箱式包装的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材放入熟化室增稠,熟化温度为36-40℃,粘度控制在1500±500万CPS进行熟化处理;
第五步:将熟化处理的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,进行模压,模压温度:130-140℃ ,模压压力:10-12 Mpa,保压时间:55-60sec/mm制成片状模塑料成品。
本发明的优点体现在:
1.碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,集碳纤维和玻璃纤维之优点,弥补两者之不足,成本低,能够满足使用要求;并提供适于工业化生产,简单适用,制造成本低的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料生产工艺;
2.碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料生产工艺,利用独特的树脂糊配方,便于碳纤维的浸透,而不采用目前碳纤维材料通常使用的预浸料生产工艺,因此,设备费用低,制造费用低;
3.通常的碳纤维预浸料工艺采用可挥发性的溶剂,会造成对环境的污染,而本发明的工艺是对碳纤维材料采用成熟的片状模塑料增稠体系,且不需要可挥发性的溶剂,不仅节省材料,而且,对环境没有污染,属于低碳生产工艺;
4.通常的碳纤维预浸料在铺层时较费工,费时,形成制品的周期一般需3个多小时,而本工艺只需要几分钟;
5.模压的预浸料通常在180℃下成型,而本工艺模压温度130-140℃,模压压力:10-12 Mpa成型,节省能源;
6.通常的预浸料受径向和纬向编织形式的限制,不能在模腔内流动,需在模具上100%铺料,而本工艺采用短切的纤维体系,在高温高压下可模腔内流动,故可模压产品形状较为复杂的制品;
7.通常的碳纤维预浸料多采用手工方式成型制品,而本工艺制造的含碳纤维片材采用模压方式,可实现自动化生产;
8.本工艺亦适用于制造其它类型的纤维增强的片状模塑料;
9.本工艺亦适用于制造纯碳纤维增强的片状模塑料。
具体实施方式
下面对本发明的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料及其生产工艺进行详细描述。
本发明碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料主要由树脂糊Ⅰ、树脂糊Ⅱ和增稠剂组成。
所述的树脂糊Ⅰ主要由质量份的70.0-90.0份热固性树脂,30.0-10.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,2-3份湿润分散剂BYK-9076,1.20-2.80份偶联剂KH-580, 6.0-12.0份聚乙烯粉组成。
所述的树脂糊Ⅱ主要由质量份的50.0-70.0份热固性树脂,50.0-30.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,0.5-1.5份湿润分散剂BYK-9010和2-3份BYK-9076,1.2-2.8份偶联剂KH-580,20.0-80.0份填料氢氧化铝或碳酸钙和4.0-6.0份聚乙烯粉组成。
所述的增稠剂主要由质量份的64份苯乙烯,35份活性氧化镁和1份硬脂酸锌组成。
所述的热固性树脂为:乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂。
所述的固化剂为CH-335或TBPB。
所述的偶联剂为:KH-580。
所述的碳纤维的规格为3K、6K、12K、24K、48K或60K;所述的玻璃纤维的规格无碱无捻的玻璃纤维,其规格为2400TEX或4800TEX。
本发明碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料的生产工艺包括以下步骤:
第一步:配料
1)树脂糊Ⅰ的配制:按质量份称取70.0-90.0份乙烯基环氧树脂,30.0-10.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂CH-335,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065,2-3份湿润分散剂BYK-9076,1.2-2.8份偶联剂KH-580,1.0-3.0份硬脂酸锌和6.0-12.0份聚乙烯粉加入到第一搅拌釜中,搅拌速度为800-1200r/min ,温度控制在34-38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在6000-10000cps配制成树脂糊Ⅰ;
2)树脂糊Ⅱ的配制:按质量份称取50.0-70.0份乙烯基环氧树脂,50.0-30.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂CH-335,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-9065,0.5-1.5份湿润分散剂BYK-9010和2-3份BYK-9076,,1.2-2.8份偶联剂KH-580,1.0-3.0份硬脂酸锌,20.0-80.0份填料氢氧化铝或碳酸钙和4.0-6.0份聚乙烯粉加入到第二搅拌釜中,搅拌速度为1000-1500r/min ,温度控制在34-38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在8000-15000cps配制成树脂糊Ⅱ;
3)增稠剂的配制: 按质量份比,苯乙烯、氧化镁和硬脂酸锌为64:35:1,依次投入到搅拌罐中,启动高速分散机,将速度调至800-1200r/min,搅拌均匀后,用100目不锈钢网过滤,粘度控制在15000-25000cps配制成增稠剂;
第二步:混合
1)将树脂糊Ⅰ与增稠剂按质量份比100:1,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第一个刮浆刀槽内;
2)将树脂糊Ⅱ与增稠剂按质量份比100:0.9,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第二刮浆刀槽内;
第三步:浸渍
1)调整第一个刮浆刀间隙为0.5-0.7mm,将树脂糊Ⅰ与规格1/4″、1/2″、1″或2″的短切碳纤维,在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅰ与短切的碳纤维的质量份比为30-80:70-20;
2)调整第二个刮浆刀间隙为1.0-1.3mm,将树脂糊Ⅱ与规格1/4″、1/2″、1″或2″的短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅱ与短切的玻璃纤维的质量份比为30-80:70-20;
3)先切碳纤维,然后,切割玻璃纤维,当载有碳纤维的承载膜运行到玻璃纤维切割器下方时,开动玻璃纤维切割机切割,玻璃纤维均匀地置于短切碳纤维上面,此时,载有树脂糊的上,下承载膜将短切的碳纤维与玻璃纤维夹在中间进入压实机,压实机运行速度为3-18 M/min,压力为30-45 PSI。制成厚度2.0-2.4mm,单重为1800-2500 g/m2的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机后收卷或箱式包装;
第四步:熟化,将收卷或箱式包装的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材放入熟化室增稠,熟化温度为36-40℃,粘度控制在1500±500万CPS进行熟化处理;
第五步:将熟化处理的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,进行模压,模压温度:130-140℃ ,模压压力:10-12 Mpa,保压时间:55-60sec/mm制成片状模塑料成品。
本发明所用原料易得,均为市售产品。
其中:固化剂为CH-335,其化学名: 1.1—双叔丁基过氧化—3.3.5—三甲基环己烷,分子式:C17H34O4,分子量:302.5, 10小时半衰期温度92℃,1小时半衰期温度112℃,1分钟半衰期温度155℃;固化剂或为TBPB,其化学名:过氧化苯甲酸叔丁脂。
偶联剂为KH-580,是一种有机官能团硅烷偶联剂,对于提高玻纤增强和含无机填料的热固性树脂能提高它们的机械性能。化学名称:γ-巯丙基三甲氧基硅烷 ,分子式: HS(CH2)3Si(OCH3)3 ,物化性质:本品为无色透明液体,可溶于多种有机溶剂中。 分子量:238.4,密 度(ρ20)g/cm:1.045,折光率(nD) :1.442±0.005 。
湿润分散剂为BYK- 9010是无溶剂润湿分散剂.用于填料分散时降低粘度,化学组成: 带酸性基团的共聚物, 典型物化数据: 酸值: 129 mg KOH/g,不挥发份: 95 %,密度20 °C: 1.16 g/ml。
湿润分散剂BYK-9076, 化学组成: 高分子量烷基铵盐共聚物,物化数据: 胺值: 44 mg KOH/g, 酸值: 38 mg ,KOH/g ,不挥发份: 96 %,折 射 率: 1.468,闪点: >100 ℃。
内脱模剂为BYK-9065,可全面替代或部分替代硬脂酸锌。
防相分离剂为BYK-972,用于防止树脂与低收缩性组分之间发生的相分离。化学组成: 高分子量嵌段共聚体的溶液,物化数据:胺值: 11 mg KOH/g,不挥发份: 30 %,密度20℃: 1.02 g/ml,折射率: 1.438,闪点:38。
阻聚剂为MODE,用于提高材料的流动性。由5%的对苯醌(PBQ)和5%的2,6-二叔丁基对甲酚(BHT)溶于90%的间苯二甲酸二烯丙酯(DAP)中配制而成,化学名:对苯醌 (PBQ),分子式:C8H4O2 分子量:108.1,含量:≥99%;化学名: 2,6-二叔丁基对甲酚(BHT),分子式:C15H24O,分子量:220.0。
填料为氢氧化铝微粉,超细重质碳酸钙,根据需要任选其一。 氢氧化铝微粉(ATH),细度1-2μm,水份小于0.1,添加量为树脂量的20-80份;能提高材料的阻燃性能及物理机械强度。ATH受热脱水分解,吸热量达1967.2J/kg,能有效抑制聚合物的升温和热降解。ATH紧密堆积的双层晶体结构能捕捉引发聚合物燃烧的羟基自由基,断绝连锁反应。
超细重质碳酸钙(CaCO3), 细度1-2μm,水份小于0.1,分 子 量:100.09 ,相对密度:2.45-2.50,粒径:1.0-2.0μm。
氧化镁是用于树脂的增稠剂,分子式:MgO ,分子量:40.30,碘吸附值;≧165 。
纤维为碳纤维的规格为:3K,12K,24K,48K或60K。
玻璃纤维为无碱无捻玻璃纤维,其规格为:2400TEX或4800TEX 。
具体实例1:
利用本发明生产的碳纤维与玻璃纤维混杂增强片状模塑料,可模塑带加强筋,螺栓孔,侧孔,预埋金属件等复杂的3D形状的产品。
现柴油发动机气门室罩盖多使用无碱无捻的玻璃纤维片状模塑材料,为保证强度,其纤维含量大于32%,装配面壁厚达12MM,其余部分大于4MM,重量约7Kg,制品材料要求在150℃油中经1080小时耐油试验后,材料性能衰减不能超过10%,并且无变形,无开裂,无气泡,无腐蚀。本技术方案实施如下:
第一步:配料
1)树脂糊Ⅰ的配制:称取85.00Kg乙烯基环氧树脂,15.00kg低收缩树脂,1.50kg固化剂CH-335,0.80kg阻聚剂MODE,4.0kg苯乙烯,1.50kg防相分离剂BYK-972,2.0kg内脱模剂BYK-9065,2.20kg偶联剂KH-580,1.80Kg分散剂BYK-9076, 2.0kg硬脂酸锌和10.0kg份聚乙烯粉加入到第一搅拌釜中,搅拌速度为800-1200r/min ,温度控制在38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在6000-10000cps.配制成树脂糊Ⅰ备用;
2)树脂糊Ⅱ的配制:称取70.00kg乙烯基环氧树脂,30.00kg份低收缩树脂,1.50kg固化剂CH-335,0.80kg阻聚剂MODE,4.0kg交联剂苯乙烯,1.50kg防相分离剂BYK-972,2.0kg内脱模剂BYK-9065,1.00kg湿润分散剂BYK-9010和1.8.0Kg分散剂BYK-9076,1.60kg偶联剂KH-580,2.0kg份硬脂酸锌,50.0kg碳酸钙,5.0kg聚乙烯粉加入到第二搅拌釜中,搅拌速度为1000-1500r/min ,温度控制在38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,树脂糊粘度控制在8000-15000cps,备用;
3)增稠剂的配制: 按质量份比,苯乙烯、氧化镁和硬脂酸锌为64:35:1,依次投入到搅拌罐中,启动高速分散机,将速度调至800-1200r/min,搅拌均匀后,用100目不锈钢网过滤,增稠剂粘度控制在15000-25000cps,备用;
第二步:混合
1)将树脂糊Ⅰ与增稠剂按质量份比100:1,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第一个刮浆刀槽内;
2)将树脂糊Ⅱ与增稠剂按质量份比100:0.9,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第二刮浆刀槽内;
第三步:浸渍
1)调整第一个刮浆刀间隙为0.7mm,将树脂糊Ⅰ与规格1″的短切碳纤维,在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅰ与短切的碳纤维的质量份比为60:40;
2)调整第二个刮浆刀间隙为1.2mm,将树脂糊Ⅱ与规格1″的短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅱ与短切的玻璃纤维的质量份比为55:45;
3)浸渍的短切玻璃纤维均匀地置于浸渍的短切碳纤维上面,在压实机运行速度为12 M/min,压力为45 PSI进行复合,制成厚度2.3mm,单重为2400 g/m2的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机后收卷或箱式包装;
第四步:熟化,将收卷或箱式包装的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材放入熟化室增稠,熟化温度为38℃,粘度控制在1500±500万CPS进行熟化处理;
第五步:将熟化处理的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,进行模压,调整上、下模温度:130-140℃,模压压力:12 Mpa,保压时间:55sec/mm制成片状模塑料成品。
采用本方案压制的产品,其制品装配面壁厚达7MM,其余部分2.5MM左右,重量低于5Kg,产品的理化性能远远高于纯玻璃纤维材料。
具体实例2:
用本发明制造的碳纤维与玻璃纤维混杂的片状模塑料可用于汽车部件,小型风机叶片等产品。
第一步:配料
1)树脂糊Ⅰ的配制:称取75.00Kg乙烯基环氧树脂,25.00kg低收缩树脂,1.30kg固化剂CH-335,0.60kg阻聚剂MODE,3.0kg交联剂苯乙烯,1. 0kg防相分离剂BYK-972,2.0kg内脱模剂BYK-9065,1.80kg偶联剂KH-580,1.5kg硬脂酸锌和12.0kg聚乙烯粉加入到第一搅拌釜中,搅拌速度为800-1200r/min ,温度控制在38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在6000-10000cps.配制成树脂糊Ⅰ备用;
2)树脂糊Ⅱ的配制:称取65.00kg乙烯基环氧树脂,35.00kg份低收缩树脂,1.25kg固化剂CH-335,0.60kg阻聚剂MODE,5.0kg交联剂苯乙烯,1.00kg防相分离剂BYK-972,2.0kg内脱模剂BYK-9065,1.50kg湿润分散剂BYK-9010,1.8kg偶联剂KH-580,1.5kg份硬脂酸锌,70.0kg填料碳酸钙,4.0kg聚乙烯粉加入到第二搅拌釜中,搅拌速度为1000-1500r/min ,温度控制在38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,树脂糊粘度控制在8000-15000cps,备用;
3)增稠剂的配制: 按质量份比,苯乙烯、氧化镁和硬脂酸锌为64:35:1,依次投入到搅拌罐中,启动高速分散机,将速度调至800-1200r/min,搅拌均匀后,用100目不锈钢网过滤,增稠剂粘度控制在15000-25000cps,备用;
第二步:混合
1)将树脂糊Ⅰ与增稠剂按质量份比100:1,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第一个刮浆刀槽内;
2)将树脂糊Ⅱ与增稠剂按质量份比100:0.9,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第二刮浆刀槽内;
第三步:浸渍
1)调整第一个刮浆刀间隙为0.6mm,将树脂糊Ⅰ与规格1″的短切碳纤维,在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅰ与短切的碳纤维的质量份比为50:50;
2)调整第二个刮浆刀间隙为1.2mm,将树脂糊Ⅱ与规格1″的短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅱ与短切的玻璃纤维的质量份比为65:35;
3)浸渍的短切玻璃纤维均匀地置于浸渍的短切碳纤维上面,压实机运行速度为12 M/min,压力为45 PSI进行复合,制成厚度2.4mm,单重为2400 g/m2的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机后收卷或箱式包装;
第四步:熟化,将收卷或箱式包装的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材放入熟化室增稠,熟化温度为38℃,粘度控制在1500±500万CPS进行熟化处理;
第五步:将熟化处理的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,进行模压,调整上,下模温度:130-140℃ ,模压压力:12 Mpa,保压时间:55sec/mm制成片状模塑料成品。
具体实例3:
用本发明制造的碳纤维与玻璃纤维混杂的片状模塑料可用于轨道交通部件等产品。
第一步:配料
1)树脂糊Ⅰ的配制:称取90.00Kg乙烯基环氧树脂,10.00kg低收缩树脂,1.50kg固化剂CH-335,1.0kg阻聚剂MODE,3.0kg交联剂苯乙烯,1.2kg防相分离剂BYK-972,2.0kg内脱模剂BYK-9065,2.20kg偶联剂KH-580,1.6kg硬脂酸锌和8.0kg聚乙烯粉加入到第一搅拌釜中,搅拌速度为800-1200r/min ,温度控制在38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在6000-10000cps.配制成树脂糊Ⅰ备用;
2)树脂糊Ⅱ的配制:称取62.00kg乙烯基环氧树脂,38.00kg份低收缩树脂,1.20kg固化剂CH-335,0.90kg阻聚剂MODE,5.0kg交联剂苯乙烯,1.20kg防相分离剂BYK-972,2.0kg内脱模剂BYK-9065,1.50kg湿润分散剂BYK-9010,1.8kg偶联剂KH-580,1.6kg份硬脂酸锌,60.00kg氢氧化铝,4.00kg聚乙烯粉加入到第二搅拌釜中,搅拌速度为1000-1500r/min ,温度控制在38℃,搅拌10 min后,抽真空0,08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,树脂糊粘度控制在8000-15000cps,备用;
3)增稠剂的配制: 按质量份比,苯乙烯、氧化镁和硬脂酸锌为64:35:1,依次投入到搅拌罐中,启动高速分散机,将速度调至800-1200r/min,搅拌均匀后,用100目不锈钢网过滤,增稠剂粘度控制在15000-25000cps,备用;
第二步:混合
1)将树脂糊Ⅰ与增稠剂按质量份比100:1,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第一个刮浆刀槽内;
2)将树脂糊Ⅱ与增稠剂按质量份比100:0.9,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第二刮浆刀槽内;
第三步:浸渍
1)调整第一个刮浆刀间隙为0.6mm,将树脂糊Ⅰ与规格1″的短切碳纤维,在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅰ与短切的碳纤维的质量份比为52:48;
2)调整第二个刮浆刀间隙为1.2mm,将树脂糊Ⅱ与规格1″的短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅱ与短切的玻璃纤维的质量份比为60:40;
3)浸渍的短切玻璃纤维均匀地置于浸渍的短切碳纤维上面,压实机运行速度为12 M/min,压力为45 PSI进行复合,制成厚度2.4mm,单重为2400 g/m2的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机后收卷或箱式包装。
Claims (6)
1.一种碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特征在于:在同一条生产线上同时浸渍碳纤维和玻璃纤维而采用的双组份浸渍体系,它主要由树脂糊Ⅰ、树脂糊Ⅱ和增稠剂组成;所述的树脂糊Ⅰ主要由质量份的70.0-90.0份热固性树脂,30.0-10.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-W972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-P9065,1.2-2.8份偶联剂KH-580,2-3份湿润分散剂BYK-9076,1.0-3.0份硬脂酸锌和6.0-12.0份聚乙烯粉组成;所述的树脂糊Ⅱ主要由质量份的50.0-70.0份热固性树脂,50.0-30.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份交联剂苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-W972,1.0-3.0份内脱模剂BYK- P9065,0.5-1.5份湿润分散剂BYK-W9010,2-3份BYK-9076,1.2-2.8份偶联剂KH-580,1.0-3.0份硬脂酸锌,20.0-80.0份氢氧化铝或碳酸钙和4.0-6.0份聚乙烯粉组成;所述的增稠剂主要由质量份的64份苯乙烯,35份活性氧化镁和1份硬脂酸锌组成;所述的阻聚剂MODE由5%的PBQ和5%的BHT溶于90%的DAP中配制而成。
2.根据权利要求1所述的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特征在于:所述的热固性树脂为:选用能够增稠的乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂。
3.根据权利要求1所述的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特征在于:所述的固化剂为CH-335或TBPB。
4.根据权利要求1所述的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特征在于:所述的偶联剂为:KH-580。
5.根据权利要求1所述的碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料,其特征在于:所述的碳纤维的规格为3K、6K、12K、24K、48K或60K;所述的玻璃纤维的规格无碱无捻的玻璃纤维,其规格为2400TEX或4800TEX。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维与玻璃纤维混杂增强的片状模塑料的生产工艺,其特征在于:它包括以下步骤:
第一步:配料
1)树脂糊Ⅰ的配制:按质量份称取70.0-90.0份乙烯基环氧树脂,30.0-10.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂CH-335,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-W972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-P9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,1.2-2.8份偶联剂KH-580,2.0-3.0份湿润分散剂BYK-9076,6.0-12.0份聚乙烯粉加入到第一搅拌釜中,搅拌速度为800-1200r/min ,温度控制在34-38℃,搅拌10 min后,抽真空0.08,真空搅拌5min后,停止搅拌,粘度控制在6000-10000cps配制成树脂糊Ⅰ;
2)树脂糊Ⅱ的配制:按质量份称取50.0-70.0份乙烯基环氧树脂,50.0-30.0份低收缩树脂,1.2-1.5份固化剂CH-335,0.5-1.0份阻聚剂MODE,2.0-4.0份苯乙烯,0.6-2.0份防相分离剂BYK-W972,1.0-3.0份内脱模剂BYK-P9065和1.0-3.0份硬脂酸锌,0.5-1.5份湿润分散剂BYK-W9010和2-3份湿润分散剂BYK-9076,1.2-2.8份偶联剂KH-580, 20.0-80.0份氢氧化铝或碳酸钙和4.0-6.0份聚乙烯粉加入到第二搅拌釜中,搅拌速度为1000-1500r/min ,温度控制在34-38℃,搅拌10 min后,抽真空0.08,真空搅拌5 min后,停止搅拌,粘度控制在8000-15000cps配制成树脂糊Ⅱ;
3)增稠剂的配制: 按质量份比,苯乙烯、氧化镁和硬脂酸锌为64: 35:1,依次投入到搅拌罐中,启动高速分散机,将速度调至800-1200r/min,搅拌均匀后,用100目不锈钢网过滤,粘度控制在15000-25000cps配制成增稠剂;
第二步:混合
1)将树脂糊Ⅰ与增稠剂按质量份比100:1,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第一个刮浆刀槽内;
2)将树脂糊Ⅱ与增稠剂按质量份比100:0.9,经计量泵输入到在线混合器混合,混合后的树脂糊直接导入第二刮浆刀槽内;
第三步:浸渍
1)调整第一个刮浆刀间隙为0.5-0.7mm,将树脂糊Ⅰ与规格1/4″、1/2″、1″或2″的短切碳纤维,在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅰ与短切的碳纤维的质量份比为30-80:70-20;
2)调整第二个刮浆刀间隙为1.0-1.3mm,将树脂糊Ⅱ与规格1/4″、1/2″、1″或2″的短切玻璃纤维在SMC机组上浸渍,树脂糊Ⅱ与短切的玻璃纤维的质量份比为30-80:70-20;
3)浸渍的短切玻璃纤维均匀地置于浸渍的短切碳纤维上面,经压实机运行速度为3-18 M/min,压力为30-45psi进行复合,制成厚度2.0-2.4mm,单重为1800-2500 g/m2碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,经压实机后收卷或箱式包装;
第四步:熟化,将收卷或箱式包装的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材放入熟化室增稠,熟化温度为36-40℃,粘度控制在1500±500万cps进行熟化处理;
第五步:将熟化处理的碳纤维与玻璃纤维混杂的片材,进行模压,模压温度:130-140℃ ,模压压力:10-12 Mpa,保压时间:55-60s/mm制成片状模塑料成品。
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