CN105038118A - 脲醛树脂基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂40～60份，PPS？6～8份，相容剂3～4份，氧化铝空心微球8～10份，增韧剂2～5份，填料15～20份，偶联剂1～2份，固化剂1～2份，颜料0.5～1份，润滑剂1～2份，稳定剂3～5份。本发明还提供了该复合材料的制备方法。本发明提供的滑雪板用脲醛树脂基复合材料具有很好的韧性、耐水解性以及耐热性，可应用于多种场合。
Description
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，特别是涉及脲醛树脂基复合材料及其制备方法。
背景技术：
脲醛树脂又称脲甲醛树脂，英文缩写为UF，是尿素与甲醛在催化剂(碱性或酸性催化剂)作用下，缩聚成初期脲醛树脂，然后再在固化剂或助剂作用下，形成不溶、不熔的末期热固性树脂。固化后的脲醛树脂颜色比酚醛树脂浅，呈半透明状，耐弱酸、弱碱，绝缘性能好，耐磨性极佳，价格便宜。1924年，由英国氰氨公司研制，1928年始出售产品，30年代中期产量达千吨，80年代世界年产量已超过1.5Mt。脲醛树脂主要用于制造模压塑料，制造日用生活品和电器零件，还可作板材粘合剂、纸和织物的浆料、贴面板、建筑装饰板等，亦可用于耐水性和介电性能要求不高的制品，如插线板、开关、机器手柄、仪表外壳、旋纽、日用品、装饰品、麻将牌、便桶盖，以及部分餐具的制造。
公开号为CN102731962A、公开日为2012.10.17、申请人为南京化工职业技术学院的中国专利申请公开了“一种脲醛树脂基复合材料的制备方法”，其组分包括尿素、甲醛、固化剂、乳化剂、脱模剂、颜料、填料等；制备方法为：将尿素、甲醛及辅料先预聚成脲醛树脂，将脲醛树脂、固化剂、脱模剂等助剂加入混合干燥反应釜，混合均匀，经真空混合、聚合制得脲醛树脂基复合材料。该发明的制品含水量能稳定的控制在4％左右，自动化程度有较大提高，操作环境有较大的改善。不过，该方法制得的复合材料还存在一定的缺陷：脆性较大，不耐水解，耐热性也不佳，这些缺陷制约了其应用范围。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供脲醛树脂基复合材料，其具有很好的韧性、耐水解性以及耐热性，可应用于多种场合。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂40～60份，PPS6～8份，相容剂3～4份，氧化铝空心微球8～10份，增韧剂2～5份，填料15～20份，偶联剂1～2份，固化剂1～2份，颜料0.5～1份，润滑剂1～2份，稳定剂3～5份。
优选地，本发明所述相容剂为EVA-g-MAH。
优选地，本发明所述增韧剂为木质素。
优选地，本发明所述填料为滑石粉或碳酸钙。
优选地，本发明所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
优选地，本发明所述固化剂为柠檬酸。
优选地，本发明所述颜料为无机颜料。
优选地，本发明所述润滑剂为硬脂酸钙。
优选地，本发明所述稳定剂为六亚甲基四胺。
本发明要解决的另一技术问题是提供上述脲醛树脂基复合材料的制备方法。
为解决上述技术问题，技术方案是：
脲醛树脂基复合材料的制备方法，其步骤如下：
(1)将氧化铝空心微球溶于无水甲苯中磁力搅拌2小时，加入铝酸酯偶联剂后继续磁力搅拌20小时，取出后用乙醇清洗20分钟，置于真空干燥器中100℃下干燥3小时，研磨后制得改性氧化铝空心微球；
(2)将脲醛树脂、PPS、相容剂一起加入搅拌机中混合10分钟，移至双螺杆挤出机中温度160-200℃、转速为800rpm下熔融挤出，制得共混料；
(3)将增韧剂、填料、固化剂、颜料、润滑剂、稳定剂、步骤(1)所得改性氧化铝空心微球、步骤(2)所得共混料放入捏合机中捏合40分钟，70℃下烘干、粉碎后制得压塑粉；
(4)将步骤(3)所得压塑粉放入模压成型机模压成型，加料温度为140℃，成型温度为145℃，成型压力为5Mpa，固化时间为3分钟，得到脲醛树脂基复合材料。
由上可见，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)氧化铝具有高强度、高硬度、耐高温的特性，其空心微球具有中空结构，因此还具有很好的隔热性能，不过氧化铝空心微球表面呈疏油性，与脲醛树脂很难形成有效的结合，因此本发明通过铝酸酯偶联剂进行表面改性，铝酸酯偶联剂具有两性结构，其一部分基团与氧化铝空心微球表面发生键合反应，另一部分基团具有亲有机物性，与脲醛树脂基体可有机结合，使得氧化铝空心微球与脲醛树脂可形成有效的界面结合，从而大大提高复合材料的耐热性；氧化铝空心微球是一种无机刚性材料，在复合材料中可作为物理交联点，在复合材料受到外力冲击时，氧化铝空心微球可起到应力集中点的作用，大大消耗冲击能量，有效提高了复合材料的抗冲击能力和韧性。
(2)聚苯硫醚是分子主链上含有苯硫基的结晶性热塑性工程塑料，具有很好的耐高温性能和耐水解性能，与脲醛树脂共混后在其内部引入了苯环，封闭了脲醛树脂的吸水基团，因此大大提高了复合材料的耐水解性，同时还进一步提高了耐热性。
具体实施方式：
下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂45份，PPS6.5份，EVA-g-MAH3.8份，氧化铝空心微球8份，木质素2.5份，滑石粉16份，铝酸酯偶联剂1.4份，柠檬酸2份，无机颜料0.7份，硬脂酸钙1.8份，六亚甲基四胺3.5份。
其制备方法的步骤如下：
(1)将氧化铝空心微球溶于无水甲苯中磁力搅拌2小时，加入铝酸酯偶联剂后继续磁力搅拌20小时，取出后用乙醇清洗20分钟，置于真空干燥器中100℃下干燥3小时，研磨后制得改性氧化铝空心微球；
(2)将脲醛树脂、PPS、相容剂一起加入搅拌机中混合10分钟，移至双螺杆挤出机中温度160-200℃、转速为800rpm下熔融挤出，制得共混料；
(3)将增韧剂、填料、固化剂、颜料、润滑剂、稳定剂、步骤(1)所得改性氧化铝空心微球、步骤(2)所得共混料放入捏合机中捏合40分钟，70℃下烘干、粉碎后制得压塑粉；
(4)将步骤(3)所得压塑粉放入模压成型机模压成型，加料温度为140℃，成型温度为145℃，成型压力为5Mpa，固化时间为3分钟，得到脲醛树脂基复合材料。
实施例2
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂50份，PPS7.5份，EVA-g-MAH3.2份，氧化铝空心微球9.5份，木质素3份，碳酸钙15份，铝酸酯偶联剂1.2份，柠檬酸1.4份，无机颜料0.9份，硬脂酸钙1.2份，六亚甲基四胺4.5份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例3
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂40份，PPS7份，EVA-g-MAH3.5份，氧化铝空心微球8.5份，木质素2份，碳酸钙18份，铝酸酯偶联剂1.8份，柠檬酸1.6份，无机颜料0.2份，硬脂酸钙1份，六亚甲基四胺4份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例4
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂55份，PPS6份，EVA-g-MAH4份，氧化铝空心微球10份，木质素4份，滑石粉20份，铝酸酯偶联剂1份，柠檬酸1.5份，无机颜料0.6份，硬脂酸钙1.4份，六亚甲基四胺5份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例5
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂60份，PPS6.6份，EVA-g-MAH3份，氧化铝空心微球8.8份，木质素4.4份，碳酸钙17份，铝酸酯偶联剂1.5份，柠檬酸1份，无机颜料0.8份，硬脂酸钙1.6份，六亚甲基四胺3份。
其制备方法与实施例1一样。
实施例6
脲醛树脂基复合材料，其组份以及重量份数为：脲醛树脂48份，PPS8份，EVA-g-MAH3.4份，氧化铝空心微球9.6份，木质素5份，滑石粉19份，铝酸酯偶联剂2份，柠檬酸1.2份，无机颜料0.5份，硬脂酸钙2份，六亚甲基四胺3.3份。
其制备方法与实施例1一样。
经测试，实施例1-6以及对比例的韧性、耐水解性以及耐热性如下表所示，其中，
对比例为公开号为CN102731962A的中国专利，
韧性按GB/T1043-1993测试待测物的冲击强度；
耐水解性测试过程为：将待测物置于沸水中煮沸10小时后，冷却至室温后测试其力学性能保持率；
耐热性按ASTMD648测试待测物的热变形温度。
由上表可见，本发明的冲击强度、拉伸强度保持率、弯曲强度保持率、热变形温度均明显好于对比例，具有很好的韧性、耐水解性和耐热性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.脲醛树脂基复合材料，其特征在于：其组份以及重量份数为：脲醛树脂40～60份，PPS6～8份，相容剂3～4份，氧化铝空心微球8～10份，增韧剂2～5份，填料15～20份，偶联剂1～2份，固化剂1～2份，颜料0.5～1份，润滑剂1～2份，稳定剂3～5份。
2.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述相容剂为EVA-g-MAH。
3.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述增韧剂为木质素。
4.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述填料为滑石粉或碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述偶联剂为铝酸酯偶联剂。
6.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述固化剂为柠檬酸。
7.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述颜料为无机颜料。
8.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸钙。
9.根据权利要求1所述的脲醛树脂基复合材料，其特征在于：所述稳定剂为六亚甲基四胺。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的脲醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：
（1）将氧化铝空心微球溶于无水甲苯中磁力搅拌2小时，加入铝酸酯偶联剂后继续磁力搅拌20小时，取出后用乙醇清洗40分钟，置于真空干燥器中100℃下干燥3小时，研磨后制得改性氧化铝空心微球；
（2）将脲醛树脂、PPS、相容剂一起加入搅拌机中混合10分钟，移至双螺杆挤出机中温度160-200℃、转速为800rpm下熔融挤出，制得共混料；
（3）将增韧剂、填料、固化剂、颜料、润滑剂、稳定剂、步骤（1）所得改性氧化铝空心微球、步骤（2）所得共混料放入捏合机中捏合40分钟，70℃下烘干、粉碎后制得压塑粉；
（4）将步骤（3）所得压塑粉放入模压成型机模压成型，加料温度为140℃，成型温度为145℃，成型压力为5Mpa，固化时间为3分钟，得到脲醛树脂基复合材料。
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- 2015-07-07 CN CN201510394067.2A patent/CN105038118B/zh active Active
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