CN103709583A - 一种玻纤增强k树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻纤增强K树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组方：K树脂：37.6%-87.4%；相容剂：2%-10%；液态水：0.1%-0.3%；抗氧剂：0.2%-0.6%；玻璃纤维：10%-50%；润滑剂：0.3%-1.5%。该复合材料具有高强度、高透明性，而且韧性好、可广泛应用于电视机、音响等家电领域。本发明还公开了一种玻纤增强K树脂复合材料的制备方法，其工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低，适于工业化生产。

Description

一种玻纤增强K树脂复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种玻纤增强K树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

K树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，以烷基锂为引发剂，采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物，其主要特性是兼有高透明性和良好的抗冲击性、密度小、着色力强，加工性能优异、无毒性，它与其它材料（如GPPS、SAN、SMA、PP、HIPS等）掺混改性等领域，应用领域较为广泛。

鉴于加工行业的高温高速成型技术（即RHCM技术）的不断发展与成熟，材料设计也在不断突破。本发明通过共混方法使K树脂与无碱短切玻纤形成复合物，提高了复合物的强度、韧性，以及耐热性。通过以上发明制备的复合材料可在RHCM技术下显示更多优势，如高光、透明，易着色等等，可广泛应用于电视机、音响等家电领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种玻纤增强K树脂复合材料，以克服现有技术中K树脂复合材料的强度较低、高光透明性不足等技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，成本低，易于操作和控制的玻纤增强K树脂复合材料的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种玻纤增强K树脂复合材料，包括如下重量百分比的配方组分：

以及，一种玻纤增强K树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

按照上述玻纤增强K树脂复合材料配方分别称取各组分；

将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述玻纤增强K树脂复合材料。

上述玻纤增强K树脂复合材料以K树脂为基体，与抗氧剂、相容剂及其他组分在熔融挤出过程中发生协同作用，赋予了该玻纤增强K树脂复合材料高强度、高透明性等优点。具体而言，所述复合材料通过添加玻璃纤维增强了材料的强度，同时采用易挥发、透明的液态水，使得杂质组分被挥发的水分子带走，增强了材料的透明度，且成本低廉，易于操作。

上述玻纤增强K树脂复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出即可得到产品，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种玻纤增强K树脂复合材料，其包括如下重量百分比的配方组方：

具体地，上述K树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，以烷基锂为引发剂，采用阴离子溶液聚合技术合成的一种嵌段共聚物，由于其具有高透明性和良好的抗冲击性，且密度小、着色力强，加工性能优异又无毒，因此被选作所述复合材料的基体组分以获得能广泛应用于电视机、音响等家电领域的性能良好的复合材料。优选地，所述K树脂的缺口冲击强度大于20J/M，透光率介于86-92%之间，如奇美PB-5903，PB-5925，这样可以很好地满足应用需求。

上述相容剂用于将配方各组分融合在一起，以起到良好的协同作用。在优选实施例中，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，其玻璃化转变温度为135-155℃，重均分子量为7500-21000，如法国克雷威利SMA2021，SMA2000。

上述液态水具有较高的透明度，可掺杂入材料中而不影响材料的透明性，而且其具有较低沸点，在熔融挤出过程中易挥发除去，同时在挥发时带走大量的杂质物质，进一步提高了复合材料的透明度。所述液态水优选高纯净度水，其在0℃时，密度为0.99987×103kg/m³，在常温常压下为无色无味的透明液体，这样可以减少杂质的掺入，保证复合材料的透明性。

上述抗氧剂组分能有效抑制材料在加工过程中的氧化，降低材料的黄变速度，提高上述各实施例中复合材料的抗氧化性能，延长其使用寿命。在优选实施例中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其熔点为115-150（℃），如汽巴IRGANOX1098，IRGANOX1010。

上述玻璃纤维用于增强复合材料的强度，其在相容剂的作用下，与K树脂实现良好结合，赋予复合材料高强度性能。所述玻璃纤维优选无碱短切玻璃纤维，尤其是纤维直径为9-13μm，含水率：≤0.1％的无碱短切玻璃纤维，与其它各组分的相容性更佳，可显著提高复合材料的强度，如巨石集团526，510。

上述润滑剂用于降低摩擦阻力，实现各组分的良好融合。所述润滑剂优选为酰胺蜡类改性物，其熔点:141.5℃-144.5℃，如广州市欧颖化工TAF，EBS。

上述复合材料通过合适的材料组合，发生协效作用，获得了性能优异的玻纤增强K树脂复合材料。其缺口冲击强度依照ASTMD256标准，样条厚度为3.2mm，其透光率依照ASTMD1003标准，样条厚度为3.2mm，可以很好的满足电视机等电器领域的材料需求。

相应地，本发明实施例还提供了上述玻纤增强K树脂复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：

S01、按照上述玻纤增强K树脂复合材料配方分别称取各组分；

S02、将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

S03、将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述玻纤增强K树脂复合材料。

具体地，上述步骤S01中的玻纤增强K树脂复合材料的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02中，各组分进行混料处理的时间可以根据实际生产条件进行灵活的调整，只要各组分预混充分即可，如混合的设备可以是混料筒等。在优选实施例中，混料处理是将各组分在高速（如转速大于300r/min）混合处理10～15分钟，使得各组分混合均匀。

上述步骤S03中，混合物料的熔融挤出可以采用本领域常规的工艺。为了使得各组分在熔融挤出中更好的协同作用，赋予上述玻纤增强K树脂复合材料更加优异的透明性和力学性能，在优选实施例中，混合物料熔融挤出是采用双螺杆挤出机熔融挤出，挤出工艺条件为：

一区温度为160～190℃，二区温度为185～220℃，三区温度为180～210℃，四区温度为160～200℃，机头温度：200-220℃。

上述玻纤增强K树脂复合材料制备方法只需按配方将各组分混合并在适当的温度下熔融挤出即可得到产品，在熔融挤出过程中只需控制熔融挤出的温度和时间即可，因此，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

现以具体的玻纤增强K树脂复合材料及其制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。其中，实施例和对比例中，K树脂选择奇美PB-5903，PB-5925；液态水，食用级；相容剂选择法国克雷威利SMA2021（或SMA2000）；无碱短切玻璃纤维选择巨石集团526（或510）；抗氧剂选择汽巴化工的IRGANOX1098（或1010）；润滑剂选择广州市欧颖化工TAF（或EBS）。以下各例子的配方组分的数量单位均为重量百分比（%）。

实施例1

称取K树脂37.6%、相容剂10%、液态水0.3%、抗氧剂0.6%、无碱短切玻璃纤维50%，润滑剂1.5%，预混原材料，然后将原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区160℃、二区190℃、三区200℃、四区170℃，机头220℃。

实施例2

称取K树脂50%、相容剂8%、液态水0.3%、抗氧剂0.5%、无碱短切玻璃纤维40%，润滑剂0.2%，预混原材料，然后将原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区170℃、二区185℃、三区195℃、四区200℃，机头210℃。

实施例3

称取K树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、无碱短切玻璃纤维30%，润滑剂0.9%，预混原材料，然后将原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃，机头200℃。

实施例4

称取K树脂74.9%、相容剂4%、液态水0.2%、抗氧剂0.3%、无碱短切玻璃纤维20%，润滑剂0.6%，预混原材料，然后将原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区190℃、二区210、三区180℃、四区200℃，机头210℃。

实施例5

称取K树脂87.4%、相容剂2%、液态水0.1%、抗氧剂0.2%、无碱短切玻璃纤维10%，润滑剂0.3%，预混原材料，然后将原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区170℃、二区190℃、三区195℃、四区195℃，机头220℃。

对比例1

称取K树脂62.5%、相容剂6%、液态水0.2%、抗氧剂0.4%、2000目滑石粉30%，润滑剂0.9%，预混原材料，然后将原料置于双螺杆挤出机中经熔融挤出、造粒，其挤出工艺为：一区180℃、二区220℃、三区210℃、四区160℃，机头200℃。

对比例2

称取K树脂100%，制备工艺同上任一种即可。

性能测试：

拉伸强度按ASTMD-638标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸（mm）：（176±2）（长）×（12.6±0.2）（端部宽度）×(3.05±0.2)（厚度），拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度和弯曲模量按ASTMD-790标准进行检验。试样类型为试样尺寸（mm）：（128±2）×（12.67±0.2）×(3.11±0.2)，弯曲速度为20mm/min；

悬臂梁缺口冲击强度按ASTMD-256标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸（mm）：（63±2）×（12.45±0.2）×(3.1±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为1.9mm；

实施例1-5的性能测试见表1：

表1

由表1中实施例可以看出随着无碱短切玻纤含量的递减，复合材料的拉伸强度、弯曲强度，以及弯曲模量不断降低，但冲击强度出现一个峰值。当实施例的玻纤含量为30%，相容剂含量为6%时，材料的冲击强度最大，此时材料综合性能最佳，而颜色为半透明。本发明在小于30%玻纤增强时，产品表面白透，光滑并无玻纤外露。本发明在高于30%玻纤含量时，复合物成型不透明的实色，且有玻纤外露现象。本发明使用液态水的原理是在经过双螺杆共混时，水蒸气易从真空口带走制程过程中的小分子，从而使复合物外观达到白色通透的效果。

对比例1与2的性能测试见表2：

表2

由表2可以看出整个对比例的两种典型效果，对比例1为滑石粉填充改性K树脂，对比例2为未增强K树脂，前者强度低表面差，后者强度低，但外观透明。经与对比例比较可知，本申请整个发明的实施例很好的解决了表面和强度的矛盾。以上可知，使用本发明一种玻纤增强K树脂复合材料结合适当的配方体系，可调节出具有高强度以及多种表面效果的复合材料，根据不同外观设计进行多样化选材。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的配方组分：

2.如权利要求1所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维。

3.如权利要求2所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的直径为9-13μm，含水率小于或等于0.1％。

4.如权利要求1所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-马来酸酐交替共聚物，其玻璃化转变温度为135-155℃，重均分子量为7500-21000。

5.如权利要求1所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述液态水为高纯净度水，其在0℃时，密度为0.99987×10³kg/m³，在常温常压下为无色无味的透明液体。

6.如权利要求1-5任一项所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，其熔点为115-150℃。

7.如权利要求1-5任一项所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述润滑剂为酰胺蜡类改性物，其熔点为141.5℃-144.5℃。

8.如权利要求1-5任一项所述的玻纤增强K树脂复合材料，其特征在于，所述K树脂的缺口冲击强度大于20J/M，透光率为86%-92%。

9.一种玻纤增强K树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

按照权利要求1-8所述玻纤增强K树脂复合材料配方分别称取各组分；

将所述称取各组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物料进行熔融挤出，造粒，得到所述玻纤增强K树脂复合材料。

10.如权利要求9所述的玻纤增强K树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出是采用双螺杆挤出，其挤出工艺条件为：

一区温度为160～190℃，二区温度为185～220℃，三区温度为180～210℃，四区温度为160～200℃，机头温度：200-220℃。