CN107446333A - 耐烧蚀高强度复合材料的制备方法 - Google Patents

耐烧蚀高强度复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了耐烧蚀高强度复合材料的制备方法，方法包括：将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，进行烘干；将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合；将相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，得到混料；将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为350‑400r/min，控制挤出机各区温度为220‑240℃，机头温度为230‑240℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料。本制备方法制备的复合材料具有较好的耐烧蚀，同时还具有较高的强度，本制备方法工艺简单，时间短，使得制备的材料成本低。

Description

耐烧蚀高强度复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工工艺领域，尤其涉及耐烧蚀高强度复合材料的制备方法。
背景技术
耐烧蚀材料是指有机耐火高分子材料，在火焰烧蚀下能够较长时间保持其机械性能。现有作为耐烧蚀材料，常见的为聚异氰脲酸酯泡沫塑料，其耐火焰烧穿性能优异，如25mm厚的聚异氰脲酸酯泡沫塑料板材，用1100℃的丙烷火焰烧穿需要30min。
虽然单一的聚异氰脲酸酯泡沫塑料具有优异的耐烧蚀性能，但是，其不能作为工程塑料一样进行承重，只能作为简单的保温材料，这大大限制了其应用广度，同时也降低了其作为材料的综合价值。
PC树脂材料具有耐热，抗冲击，在普通使用温度内都有良好的机械性能。但是，将该材料应用于高温或者明火的环境中时，PC材料将会燃烧，碳化，强度立即下降。
现有复合材料制备方法中，还没有能够将聚异氰脲酸酯与PC树脂较好的进行改性的方法，能够制得综合性能优异的材料。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了耐烧蚀高强度复合材料的制备方法，本制备方法制备的复合材料具有耐烧蚀，能够在高温下保持较长时间，同时还具有较高的强度，能够满足在高温环境以及明火环境下的材料需求。
耐烧蚀高强度复合材料的制备方法，方法包括：
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为110-140℃，烘干时间为8-14min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为160-240r/min，混合时间为15-20min；
将相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为80-140r/min，混合时间为30-45min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为350-400r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：220-228℃，二区：222-228℃，三区：225-230℃，四区：226-232℃，五区：228-235℃，六区：230-238℃，七区：235-240℃，八区：230-240℃，九区：235-240℃，机头温度为230-240℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料。
优选地，方法包括：
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为120-135℃，烘干时间为9-12min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为170-220r/min，混合时间为17-19min；
将相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为100-125r/min，混合时间为38-43min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为360-390r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：222-226℃，二区：223-226℃，三区：227-229℃，四区：228-231℃，五区：230-233℃，六区：232-235℃，七区：236-239℃，八区：233-237℃，九区：236-239℃，机头温度为234-238℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料。
优选地，还包括准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂。
优选地，还包括将熔融复合材料经过带水的水槽，对复合材料进行水冷。
优选地，还包括将水冷后的复合材料进行切粒。
优选地，还包括将复合材料颗粒在温度为65-76℃温度下，风干9-11min，冷却，称重，包装。
优选地，所述相容剂为PP-g-ST或者改性聚丙烯酸酯相容剂。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH560、KH570以及DL171中的一种。
优选地，所述消泡剂为甲基氯苯基硅油、乙基硅油以及苯基硅油中的一种。
优选地，所述阻燃剂为磷酸三苯酯或者聚磷酸铵。
本发明的有益效果在于：本发明提供了耐烧蚀高强度复合材料的制备方法，本制备方法制备的复合材料具有耐烧蚀，能够在高温下保持较长时间，同时还具有较高的强度，能够满足在高温环境以及明火环境下的材料需求；同时，本制备方法工艺简单，时间短，使得制备的材料成本低。
具体实施方式
为阐述本发明的思想及目的，下面将结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在使用的原料中，聚异氰脲酸酯选自分子量为1500-2200的聚异氰脲酸酯；酚醛树脂为分子量为1000-3000的酚醛树脂；PC树脂为分子量为5000-2000的酚醛树脂；相容剂选自PP-g-ST、ABS-g-MAH、PE-g-MAH、PP-g-MAH以及改性聚丙烯酸酯中的一种；偶联剂为KH560、KH570以及DL171中的一种；消泡剂为甲基氯苯基硅油、乙基硅油以及苯基硅油中的一种；阻燃剂为磷酸三苯酯或者聚磷酸铵。具体的实施例如下：
实施例1
耐烧蚀高强度复合材料，复合材料按重量组份包括：
耐烧蚀高强度复合材料的制备方法：
准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、PP-g-ST、KH560、甲基氯苯基硅油以及聚磷酸铵；
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为110℃，烘干时间为14min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为240r/min，混合时间为15min；
将PP-g-ST、KH560、甲基氯苯基硅油以及聚磷酸铵加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为140r/min，混合时间为30min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为350r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：220℃，二区：222℃，三区：225℃，四区：226℃，五区：228℃，六区：238℃，七区：240℃，八区：230℃，九区：235℃，机头温度为240℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料；
将熔融物经过带水水槽，进行水冷；
将水冷后的复合材料进行切粒；
将复合材料颗粒在温度为60℃温度下，风干12min，冷却，称重，包装。
实施例2
耐烧蚀高强度复合材料，复合材料按重量组份包括：
耐烧蚀高强度复合材料的制备方法：
准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、ABS-g-MAH、KH570、乙基硅油以及聚磷酸铵；
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为140℃，烘干时间为8min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为160r/min，混合时间为20min；
将ABS-g-MAH、KH570、乙基硅油以及聚磷酸铵加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为80r/min，混合时间为45min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为350-400r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：228℃，二区：228℃，三区：230℃，四区：232℃，五区：235℃，六区：230℃，七区：235℃，八区：240℃，九区：240℃，机头温度为230℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料；
将熔融物经过带水水槽，进行水冷；
将水冷后的复合材料进行切粒；
将复合材料颗粒在温度为80℃温度下，风干8min，冷却，称重，包装。
实施例3
耐烧蚀高强度复合材料，复合材料按重量组份包括：
耐烧蚀高强度复合材料的制备方法：
准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、PE-g-MAH、PE-g-MAH、苯基硅油以及磷酸三苯酯；
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为135℃，烘干时间为9min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为170r/min，混合时间为17min；
将PE-g-MAH、PE-g-MAH、苯基硅油以及磷酸三苯酯加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为100r/min，混合时间为43min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为360r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：226℃，二区：226℃，三区：227℃，四区：228℃，五区：233℃，六区：232℃，七区：239℃，八区：233℃，九区：239℃，机头温度为234℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料；
将熔融物经过带水水槽，进行水冷；
将水冷后的复合材料进行切粒；
将复合材料颗粒在温度为65℃温度下，风干11min，冷却，称重，包装。
实施例4
耐烧蚀高强度复合材料，复合材料按重量组份包括：
耐烧蚀高强度复合材料的制备方法：
准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、PP-g-MAH、KH560、乙基硅油以及磷酸三苯酯；
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为120℃，烘干时间为12min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为220r/min，混合时间为19min；
将PP-g-MAH、KH560、乙基硅油以及磷酸三苯酯加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为125r/min，混合时间为38min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为390r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：222℃，二区：223℃，三区：229℃，四区：231℃，五区：230℃，六区：235℃，七区：236℃，八区：237℃，九区：236℃，机头温度为238℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料；
将熔融物经过带水水槽，进行水冷；
将水冷后的复合材料进行切粒；
将复合材料颗粒在温度为76℃温度下，风干9min，冷却，称重，包装。
实施例5
耐烧蚀高强度复合材料，复合材料按重量组份包括：
耐烧蚀高强度复合材料的制备方法：
准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、聚丙烯酸酯、DL171、乙基硅油以及磷酸三苯酯；
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为130℃，烘干时间为11min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为190r/min，混合时间为18min；
将聚丙烯酸酯、DL171、乙基硅油以及磷酸三苯酯加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为115r/min，混合时间为41min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为375r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：224℃，二区：225℃，三区：228℃，四区：230℃，五区：232℃，六区：234℃，七区：238℃，八区：235℃，九区：238℃，机头温度为237℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料；
将熔融物经过带水水槽，进行水冷；
将水冷后的复合材料进行切粒；
将复合材料颗粒在温度为72℃温度下，风干10min，冷却，称重，包装。
将复合材料颗粒加入至注塑机中，进行注塑制样，制得复合材料制品，对样品进行进行测试。
测试标准为；拉伸强度标准为ASTM D638，条件为50mm/min，线烧蚀率以及质量烧蚀率按标准GJB 323A-1996测试。
测试结果如下：
从以上实施例1至5制备方法制备的耐烧蚀高强度复合材料测试结果可以看出，本复合材料具有较好的耐烧蚀性，同时拉伸强度平均在85MPa以上，具有非常高的强度，较好的机械性能，能够满足现有工程材料在高温以及明火环境下且保持高强度的性能的要求；本制备方法工艺简单，易操作，使得成本低。
以上是对本发明所提供的具体实施例。
说明书对本发明进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的结构原理及实施方式进行了阐述，以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.耐烧蚀高强度复合材料的制备方法，其特征在于，方法包括：
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为110-140℃，烘干时间为8-14min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为160-240r/min，混合时间为15-20min；
将相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为80-140r/min，混合时间为30-45min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为350-400r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：220-228℃，二区：222-228℃，三区：225-230℃，四区：226-232℃，五区：228-235℃，六区：230-238℃，七区：235-240℃，八区：230-240℃，九区：235-240℃，机头温度为230-240℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，方法包括：
将称取的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂分别置于烘干机中，温度为120-135℃，烘干时间为9-12min；
将烘干后的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂置于混合机中，混合速度为170-220r/min，混合时间为17-19min；
将相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂加入至有聚异氰脲酸酯、酚醛树脂以及PC树脂的混合机中，混合速度为100-125r/min，混合时间为38-43min，得到混料；
将混料加入至双螺杆挤出机料斗中，控制螺杆速度为360-390r/min，控制挤出机各区温度分别为：一区：222-226℃，二区：223-226℃，三区：227-229℃，四区：228-231℃，五区：230-233℃，六区：232-235℃，七区：236-239℃，八区：233-237℃，九区：236-239℃，机头温度为234-238℃，熔融物从机头挤出，得到复合材料。
3.如权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于：还包括准确称取质量组份量的聚异氰脲酸酯、酚醛树脂、PC树脂、相容剂、偶联剂、消泡剂以及阻燃剂。
4.如权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于：还包括将熔融复合材料经过带水的水槽，对复合材料进行水冷。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：还包括将水冷后的复合材料进行切粒。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：还包括将复合材料颗粒在温度为65-76℃温度下，风干9-11min，冷却，称重，包装。
7.如权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于：所述相容剂为PP-g-ST或者改性聚丙烯酸酯相容剂。
8.如权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH560、KH570以及DL171中的一种。
9.如权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为甲基氯苯基硅油、乙基硅油以及苯基硅油中的一种。
10.如权利要求1-2任一所述的制备方法，其特征在于：所述阻燃剂为磷酸三苯酯或者聚磷酸铵。
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