CN108641342A - 一种免氧化镁增稠的片状模塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种免氧化镁增稠的片状模塑料及其制备方法，摈弃了氧化镁增稠剂的使用，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂作为基体树脂，与其他成分增强纤维、低收缩添加剂、无机矿物填料、固化剂、脱模剂一起选择最优的制备方法和工艺参数制备而成；避免了氧化镁粉末增稠剂使用过程中造成的增稠不稳定问题，且聚氨酯改性后的乙烯基树脂能够较通用的不饱和树脂承受更高的冲击力，并具有良好的抗蠕变性和抗疲劳性，提高了片状模塑料的产品质量和性能，能更加广泛的应用于工业用泵阀、汽车电池盒、座椅的制作等领域，应用范围更广。

Description

一种免氧化镁增稠的片状模塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种免氧化镁增稠的片状模塑料及其制备方法。

背景技术

片状模塑料(Sheet molding compounds，简称SMC)主要原料由GF(专用纱)、UP(不饱和树脂)、LPA(低收缩添加剂)，MD(填料)及各种助剂组成。SMC复合材料及其SMC模压制品，具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性。所以SMC制品的应用范围相当广泛。

但是高性能的SMC片材对树脂糊的增稠要求很高，不仅速度要快，并且每批次SMC材料的增稠稳定性要好，而常用的增稠剂氧化镁粉末在加入树脂糊的过程中，氧化镁的加入方式采用的是干粉式加入法，所以除非采用极高搅拌的速度，否则粉状增稠剂不可能适当的分散均匀。而若采用极高的搅拌速度的话，氧化镁粉末又会造成飞扬，使得加入量很难控制稳定；同时高速搅拌也使得树脂糊的温度急剧上升，树脂糊快速增稠，还未上机组料糊的粘度已经非常大，导致最终不能很好的浸透增强纤维，甚至有时出现料糊直接倒不出来的情况，一方面也使得每批次树脂糊中的增稠剂量时高时低。

如果能解决增稠不稳定这一难题，并且同时使SMC材料成品承受更高的冲击力，并具有良好的抗蠕变性和抗疲劳性，将会使SMC材料能够更广泛的应用于工业用泵阀、汽车电池盒、座椅的制作。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的制备的片状模塑料增稠稳定性差，产品质量不稳定的问题，本发明提出了一种有效提高了增稠稳定性，产品质量稳定性得到有效的控制的免氧化镁增稠的片状模塑料及其制备方法。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种免氧化镁增稠的片状模塑料，具体不含氧化镁增稠剂，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂，具体以重量分数计算包括如下制备原料：聚氨酯改性乙烯基树脂60-100份、增强纤维60-140份、低收缩剂30-50份、无机矿物填料130-230份、固化剂1-2份、脱模剂2-10份。

氧化镁增稠剂的摒弃提高了增稠的稳定性，聚氨酯改性乙烯基树脂的添加由于改性后的乙烯基树脂在混合后能够产生巨大的网状结构，交联密度大，从而达到树脂的快速稠化，同时由于改性后乙烯基树脂中具有较多的仲羟基，可以改善对玻璃纤维的湿润性与粘结性，另外在分子两端交联，分子链在应力作用下可以伸长，以吸收外力或热冲击，所以使最终制品表现出优异的耐冲击性能；并具有良好的抗蠕变性和抗疲劳性，提高了片状模塑料的产品质量和性能。

所述增强纤维为碳纤维。碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。

更进一步的，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维与粘胶基碳纤维二者以质量比为2:1组成。聚丙烯腈基碳纤维为高性能碳纤维，生产技术较为简单，但是存在一些预氧化和碳化工艺留下的缺陷，将其与具有较佳的分散性能的粘胶基碳纤维进行配合使用，更有利于与树脂的相容性，提高成品的刚韧性。

所述低收缩剂为PVAc、PS、PMMA中的至少一种。

更为优选的，所述无机矿物填料为不同粒径的碳酸钙。

更进一步的，所述无机矿物填料为2±0.05μm的碳酸钙。此碳酸钙目数高，与树脂相容性好，能有效提高或调节制品的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度；改善加工性能，改善制品的流变性能、尺寸稳定性能、耐热稳定性具有填充及增强、增韧的作用，能取代部分价格昂贵的填充料及助济，减少树脂的用量，从而降低产品生产成本，提高市场竞争力。并且碳酸钙本身还有部分氧化钙，能够起到一定的增稠作用。

更为优选的，所述固化剂为1,1-双-(叔戊基过氧化)环己烷，该固化剂对聚氨酯改性乙烯基树脂具有最佳的固化效果。

所述脱模剂为7565，具体为聚合有机羟酸与表面活性剂的合成物。7565是一款具有改善SMC模压流动性，SMC颜色均匀，填料分布均匀性的工艺助剂，并能替换传统的脱模剂，使模压制品具有活性表面，提供了良好的油漆附着力，免打磨直接涂装。

本发明还公开了上述免氧化镁增稠的片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：

(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；

(2)树脂糊的配制：将聚氨酯改性乙烯基树脂、低收缩剂、固化剂，无机矿物填料、脱模剂按顺序依次加入分散釜，用1200-1800r/min转速高速分散混合8-15min，直至成均匀的树脂糊；搅拌完成后快速转移出至片材机的储糊槽中；

(3)片材成型：将树脂糊通过片材机均匀的刮涂到行走的上下两片聚乙烯薄膜上，涂敷厚度为上1.5-2.0mm，下1.5-2.0mm；长丝连续碳纤维通过圆形切刀组切成20-30mm的短切碳纤维；均匀散落在下层树脂糊上，上下涂有树脂糊的尼龙膜把碳纤维压在中间，形成了一种夹芯结构，通过浸渍区时，树脂糊与碳纤维通过压力辊充分挤捏混合一体，挤捏时间为20-30min，压力为10-15MPa；经调整辊排出空气，收卷，最后进入30-35℃熟化室进行36-54h增稠进行熟化到针入度在3.0-4.0mm；得所需片状模塑料。

有益效果：本发明提供的一种免氧化镁增稠的片状模塑料及其制备方法，摈弃了氧化镁增稠剂的使用，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂作为基体树脂，与其他成分增强纤维、低收缩添加剂、无机矿物填料、固化剂、脱模剂一起选择最优的制备方法和工艺参数制备而成；避免了氧化镁粉末增稠剂使用过程中造成的增稠不稳定问题，且聚氨酯改性后的乙烯基树脂能够较通用的不饱和树脂承受更高的冲击力，并具有良好的抗蠕变性和抗疲劳性，提高了片状模塑料的产品质量和性能，能更加广泛的应用于工业用泵阀、汽车电池盒、座椅的制作等领域，应用范围更广。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：

实施例1：

一种免氧化镁增稠的片状模塑料，不含氧化镁增稠剂，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂，具体以重量分数计算包括如下制备原料：聚氨酯改性乙烯基树脂65份、碳纤维105份、低收缩剂PS 35份、粒径为2μm碳酸钙160份、1,1-双-(叔戊基过氧化)环己烷1份、脱模剂7565 4份；其中碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维与粘胶基碳纤维二者以质量比为2:1组成；

上述免氧化镁增稠的片状模塑料的制备方法，步骤如下：

(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；

(2)树脂糊的配制：将聚氨酯改性乙烯基树脂、低收缩剂、固化剂，无机矿物填料、脱模剂按顺序依次加入分散釜，用1500r/min转速高速分散混合10min，直至成均匀的树脂糊；搅拌完成后快速转移出至片材机的储糊槽中；；

(3)片材成型：将树脂糊通过片材机均匀的刮涂到行走的上下两片聚乙烯薄膜上，涂敷厚度为上1.7mm，下1.7mm；长丝连续碳纤维通过圆形切刀组切成25mm的短切碳纤维；均匀散落在下层树脂糊上，上下涂有树脂糊的尼龙膜把碳纤维压在中间，形成了一种夹芯结构，通过浸渍区时，树脂糊与碳纤维通过压力辊充分挤捏混合一体，挤捏时间为25min，压力为13MPa；经调整辊排出空气，收卷，最后进入32℃熟化室进行48h增稠进行熟化到针入度在3.5mm；得所需片状模塑料；得所需片状模塑料。

实施例2：

一种免氧化镁增稠的片状模塑料，不含氧化镁增稠剂，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂，具体以重量分数计算包括如下制备原料：聚氨酯改性乙烯基树脂95份、碳纤维65份、低收缩剂PMMA 45份、粒径为2.05μm碳酸钙220份、1,1-双-(叔戊基过氧化)环己烷2份、脱模剂7565 8份；其中碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维与粘胶基碳纤维二者以质量比为2:1组成；

上述免氧化镁增稠的片状模塑料的制备方法，步骤如下：

(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；

(2)树脂糊的配制：将聚氨酯改性乙烯基树脂、低收缩剂、固化剂，无机矿物填料、脱模剂按顺序依次加入分散釜，用1200r/min转速高速分散混合15min，直至成均匀的树脂糊；搅拌完成后快速转移出至片材机的储糊槽中；

(3)片材成型：将树脂糊通过片材机均匀的刮涂到行走的上下两片聚乙烯薄膜上，涂敷厚度为上1.5mm，下1.5mm；长丝连续碳纤维通过圆形切刀组切成20mm的短切碳纤维；均匀散落在下层树脂糊上，上下涂有树脂糊的尼龙膜把碳纤维压在中间，形成了一种夹芯结构，通过浸渍区时，树脂糊与碳纤维通过压力辊充分挤捏混合一体，挤捏时间为20min，压力为10MPa；经调整辊排出空气，收卷，最后进入30℃熟化室进行54h增稠进行熟化到针入度在4.0mm；得所需片状模塑料；得所需片状模塑料。

实施例3:

一种免氧化镁增稠的片状模塑料，不含氧化镁增稠剂，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂，具体以重量分数计算包括如下制备原料：聚氨酯改性乙烯基树脂85份、碳纤维135份、低收缩剂PVAc40份、粒径为1.95μm碳酸钙130份、1,1-双-(叔戊基过氧化)环己烷1.5份、脱模剂7565 6份；其中碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维与粘胶基碳纤维二者以质量比为2:1组成；

上述免氧化镁增稠的片状模塑料的制备方法，步骤如下：

(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；

(2)树脂糊的配制：将聚氨酯改性乙烯基树脂、低收缩剂、固化剂，无机矿物填料、脱模剂按顺序依次加入分散釜，用1800r/min转速高速分散混合8min，直至成均匀的树脂糊；搅拌完成后快速转移出至片材机的储糊槽中；

(3)片材成型：将树脂糊通过片材机均匀的刮涂到行走的上下两片聚乙烯薄膜上，涂敷厚度为上2.0mm，下2.0mm；长丝连续碳纤维通过圆形切刀组切成30mm的短切碳纤维；均匀散落在下层树脂糊上，上下涂有树脂糊的尼龙膜把碳纤维压在中间，形成了一种夹芯结构，通过浸渍区时，树脂糊与碳纤维通过压力辊充分挤捏混合一体，挤捏时间为30min，压力为15MPa；经调整辊排出空气，收卷，最后进入35℃熟化室进行36h增稠进行熟化到针入度在3.0mm；得所需片状模塑料；得所需片状模塑料。

对比例1：

一种免氧化镁增稠的片状模塑料，具体以重量分数计算包括如下制备原料：氧化镁增稠剂4份；不饱和树脂65份、碳纤维105份、低收缩剂PS 35份、碳酸钙1200目160份、TBPB1份、硬脂酸锌4份。

其制备方法与实施例1相同，其中氧化镁增稠剂在步骤(2)中加入。

测试方法与数据：

1)抗冲击性能测试：

将实施例1-3和对比例1制备而成的片状模塑料材料采用《GB/T1043.1-2008》对材料进行冲击强度进行测试，按行业内标准每个都分别进行五次平行试验，最后取平均值进行对比，数据如表1所示：

表1实施例和对比例1的片状模塑料对材料抗冲击强度测试数据

从表1数据可以看出，较对比例1来说，本发明的实施例1-实施例3制备而成的片状模塑料，具有更优的材料冲击强度。

2)材料增稠性能测试：

将实施例1-3和对比例1制备而成的片状模塑料材料采用旋转黏度计对0min、3min、8min、20min、30min、60min以及24h材料增稠性能进行测试，数据如表2所示：

表2实施例和对比例1的片状模塑料对材料增稠性能测试数据

从表2数据可以看出，与对比例1相比，本发明实施例1-3的增稠性能的数据更为稳定，不会出现忽高忽低的跳跃情况，具有更为稳定的增稠性能。

应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (9)

1.一种免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于不含氧化镁增稠剂，添加了聚氨酯改性乙烯基树脂，具体以重量分数计算包括如下制备原料：聚氨酯改性乙烯基树脂60-100份、增强纤维60-140份、低收缩剂20-50份、无机矿物填料130-230份、固化剂1-2份、脱模剂2-10份。

2.根据权利要求1所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述增强纤维为碳纤维。

3.根据权利要求2所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维与粘胶基碳纤维二者以质量比为2:1组成。

4.根据权利要求1所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述低收缩剂为PVAc、PS、PMMA中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述无机矿物填料为不同粒径的碳酸钙。

6.根据权利要求4所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述无机矿物填料为2±0.0μm粒径的碳酸钙。

7.根据权利要求1所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述固化剂为1,1-双-(叔戊基过氧化)环己烷。

8.根据权利要求1所述的免氧化镁增稠的片状模塑料，其特征在于：所述脱模剂为7565，具体为聚合有机羟酸与表面活性剂的合成物。

9.一种权利要求1所述的免氧化镁增稠的片状模塑料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先以重量计算准备所需的制备原料；

(2)树脂糊的配制：将聚氨酯改性乙烯基树脂、低收缩剂、固化剂，无机矿物填料、脱模剂按顺序依次加入分散釜，用1200-1800r/min转速高速分散混合8-15min，直至成均匀的树脂糊；搅拌完成后快速转移出至片材机的储糊槽中；

(3)片材成型：将树脂糊通过片材机均匀的刮涂到行走的上下两片聚乙烯薄膜上，涂敷厚度为上1.5-2.0mm，下1.5-2.0mm；长丝连续碳纤维通过圆形切刀组切成20-30mm的短切碳纤维；均匀散落在下层树脂糊上，上下涂有树脂糊的尼龙膜把碳纤维压在中间，形成了一种夹芯结构，通过浸渍区时，树脂糊与碳纤维通过压力辊充分挤捏混合一体，挤捏时间为20-30min，压力为10-15MPa；经调整辊排出空气，收卷，最后进入30-35℃熟化室进行36-54h增稠进行熟化到针入度在3.0-4.0mm；得所需片状模塑料。