CN1560134A - 制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物及其方法 - Google Patents

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杰 李
李�杰
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一种制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物，所用原料的重量百分比是：不饱和聚酯树脂92.6－64，纳米二氧化硅0.5－4，碳酸钙5－20，过氧化苯甲酰0.2－2，过氧化甲酮0.2－2，脱模剂0.5－2，色浆1－6。该组合物制备方法，按原料的重量百分比配料，选用超声波分散仪先将纳米二氧化硅充分预分散在2Kg树脂中；分散搅拌，胶液温度控制在30±2C°，充分搅拌分散时间在1小时；按比份依次加入配料，充分搅拌，直至均匀并符合预定粘度值；型材的制备，将配置好的胶液倒入预浸胶槽，保持恒温25±2℃；将玻璃纱毡按形材预成型导向装置穿好，进入胶槽充分浸胶：令浸透树脂胶液的纱毡进入已加热好的成型模具进行固化成型，由液压牵引装置拉拔制品，最后进行定尺切割。

Description

制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物及其方法
                         技术领域
本发明属于配料的加工，尤其涉及通过纳米材料改性的拉挤成型玻璃钢或成型材料的制造。
                         背景技术
以玻璃纤维及其制品作增强材料，合成树脂为粘接剂而制成的复合材料称为玻璃纤维增强塑料，又称为玻璃钢(FRP)。
习知的拉挤成型玻璃钢是以玻璃纤维为主要增强材料，热固性不饱和聚酯树脂作为粘接剂，经拉挤成型加工而制成复合材料，连续拉挤成型加工出玻璃钢棒材、条板、管材及角钢、槽钢等各种型材。
习知的拉挤型玻璃钢一般存在表面硬度低，耐磨性差，表面光洁度差的问题，在型材上体现下述缺陷：横向强度不足，纵向与横向强度比过大，表面光洁度差，还有，由于玻璃纤维的断端外露，形成玻璃纤维“刺”，有扎手感觉等，不利于更广泛的产业应用。
业界曾力图通过对不饱和聚酯的改性解决上述问题，如中国专利申请02118245.0，公开了一种不饱和聚酯树脂纳米复合材料的制备方法，其复合材料是由纳米材料改性的不饱和聚酯树脂，不饱和聚酯树脂是二元醇和二元酸经加热缩聚反应而成，其制备方法是将纳米材料直接加入到不饱和聚酯树脂原料反应体系中，经缩聚反应和交联后直接生成不饱和聚酯树脂纳米复合材料：所述纳米材料为无机纳米粉体或纳米材料的胶体水溶液、有机溶液、凝胶，也可以是层状纳米材料。
再如中国专利申请01115281.8公开了一种纳米二氧化钛改性不饱和聚酯树脂及其制备方法，其材料由二元酸、二元醇和纳米二氧化钛粉进行聚合反应制得，其中二元酸∶二元醇＝0.95～1.05∶0.95～1.05(摩尔比)，纳米二氧化钛粉含量是纳米二氧化钛改性不饱和聚酯树脂总体积的1～20％；提供的制备方法是将二元酸、二元醇和纳米二氧化钛粉混合后升温至160～240℃进行回流反应，除小分子，冷却至80～100℃出料。适用于通用不饱和聚酯树脂的使用范围及其它特殊领域。
由于现有技术仍不能很好的解决前述的技术问题，故而，业界在不断追求更好的技术方案，以实现其产业目的。
                       发明内容
本发明所要解决的问题在于克服前述技术存在的上述缺陷，而提供一种加入纳米氧化硅(sio2)改性的玻璃钢拉挤型材及其制备方法，实现全面改善普通玻璃钢拉挤型材的质量性能之目的，且制造方法简单，制造成本低。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案来实现的，依据本发明提供的一种改性玻璃钢拉挤型材，由组合而成：
本发明解决其技术问题还可以采取以下技术方案进一步实现：
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果：
由以上技术方案可知，本发明在优异的结构配置下，至少有如下的优点：
依本发明制备的型材制品表面光洁度好，发色充分，饱和度高；全面改善了玻璃钢拉挤型材的质量性能，尤其提高了拉挤玻璃钢产品的横向强度。本发明组合物原料流变性好，更易于加工。本发明技术巧妙，制备简单，易于被市场接受，完全实现了前述的发明目的。
本发明的具体实施方式由以下最佳实施例详细给出：
                     具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后；为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。
一种制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物，其中，所用原料的重量百分比是：不饱和聚酯树脂92.6-64，纳米二氧化硅(sio2)0.5-4，碳酸钙5-20，过氧化苯甲酰0.2-2，过氧化甲酮0.2-2，脱模剂0.5-2，色浆1-6，所述的脱模剂、色浆均为习知辅料，不予赘述。
所述的不饱和聚酯树脂以间苯二甲酸、顺丁烯二酸和丙二醇三元共聚不饱和聚酯树脂为最佳。
制备改性玻璃钢拉挤型材的方法：按原料的重量百分比配料，依顺序添加树脂液、固化剂、促进剂、多种填料等组分，
步骤一，取预设量的不饱和聚酯树脂如20kg，预设量的纳米二氧化硅(sio2)如0.4kg，选用超声波分散仪先将纳米二氧化硅(sio2)充分预分散在预设量的树脂中，如2Kg树脂；
步骤二，将前述含纳米二氧化硅(sio2)的树脂糊分三次倒入其余量的纯不饱和聚酯树脂中，选用高速剪切分散机以线速20m/s速度进行搅拌，胶液温度控制在30±2C°，充分搅拌分散时间在1小时，胶液即呈透明状，在生物显微镜下已观察不到颗粒；
步骤三，按前述配料依次加入：色浆1-6，脱模剂0.5-2，碳酸钙5-20，过氧化甲乙酮0.2-2，过氧化苯甲酰0.2-2，用高速剪切分散机以线速20m/s搅拌5分钟，直至均匀并符合预定粘度值，搅拌过程中胶液温度保持在30℃±2℃；
配料加入的顺序，胶液温度，和搅拌的速度都对纳米sio2粒子与树脂之间的界面结合，起到良好的作用，解决了纳米二氧化硅(sio2)与不饱和聚酯树脂相容匹配技术问题，使纳米颗粒更充分均匀地分散到树脂中；
至步骤三即完成改性玻璃钢拉挤型材的原材料的制备。
步骤四：将配置好的胶液倒入预浸胶槽，保持恒温25±2℃；
步骤五：将玻璃纱毡按管材、或角形材或槽钢型材的预成型导向装置穿好，进入胶槽充分浸胶；
步骤六：令浸透树脂胶液的纱毡进入已加热好的成型模具进行固化成型，由液压牵引装置以40-100cm/min的牵引速度拉拔制品，最后进行定尺切割；所述的成型模具应具有三个温度区：第一温度区  100±5℃  第二温度区160±5℃  第三温度区  160±5℃；
步骤七：将拉拔成品在80℃环境温度，放置6小时，以降低玻璃钢制品的离散性，确保树脂成分完全熟化。
前述方案采用的纳米二氧化硅(SiO2)为无定型白色微粉末(指其团聚状)，只有在电子显微镜下才能观察到其颗粒形态。由于其极其微细和极大的比表面积，使其颗粒表面存在不饱和残键及不同键合状态的羟基，其分子状态是三维结构的，特别能实现本发明的目的，其各项技术指标如下表：
    品种    平均粒径(nm)    比表面积(m2/g)     纯度(％)    羟基含量(％)  紫外反射率
多微孔粒子Sp1     20±5     640±30     ≥99.5     ≥45    ≥85
本发明特别添加了各种辅料，使纳米SiO2与树脂匹配性更好，进一步提高了纳米SiO2粒子与树脂之间的界面结合力；
纳米SiO2通常是以团聚体的形态存在，因此将纳米颗粒充分均匀地分散，添加到树脂中是至关重要的，本发明通过十分有效的分散技术使团聚体纳米SiO2充分混合到树脂中。
本发明成品型材在横向强力上的提高参见下表：
    检测项目   单位      原产品     本发明产品     比较值
  横向弯曲强度   MPa     90.0     130.1     +44.5％
  横向弯曲模量   MPa     6.1×103     1.07×104     +75.4％
由试验数据说明本发明产品的横向强度和模量与现有技术比都有很大的提高，可解决习知拉挤产品横向强度不足问题。
依本发明制备的型材和原产品比较在整体质量均有明显提高，见下表：
检验项目 单位 原产品 本发明产品 比较值
冲击强度 KJ/m2 231 257 +10％
弯曲强度 MPa 538.9 591 +9.6％
弯曲弹性模量 MPa 2.1×104 2.7×104 +28.75％
拉伸强度 MPa 407 407 0
拉伸弹性模量 MPa 2.9×104 3.4×104 +17.24％
巴氏硬度 58 68(最高71) +17.24％
本发明产品耐磨性的提高可由下表体现：
    检测项目       单位     原产品  本发明产品     比较值
    磨损质量     g/1.61Km     4.813     4.59     -0.46％
纳米SiO2产品磨损质量的减少说明纳米SiO2产品耐磨性的提高。
在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，在不脱离下述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，且本发明亦不受限于说明书中所举实施例的实施方式。

Claims (6)

1.一种制备改性玻璃钢拉挤型材的组合物，其中，所用原料的重量百分比是：不饱和聚酯树脂92.6-64，纳米二氧化硅(sio2)0.5-4，碳酸钙5-20，过氧化苯甲酰0.2-2，过氧化甲酮0.2-2，脱模剂0.5-2，色浆1-6。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的不饱和聚酯树脂是间苯二甲酸、顺丁烯二酸和丙二醇三元共聚不饱和聚酯树脂。
3.如权利要求1或2所述的组合物的制备方法：按原料重量百分比配料，
步骤一，取予设量的不饱和聚酯树脂和纳米二氧化硅(sio2)，选用超声波分散仪先将纳米二氧化硅(sio2)充分预分散在树脂中；
步骤二，将前述含纳米二氧化硅(sio2)的树脂糊分三次倒入其余量的纯不饱和聚酯树脂中，选用高速剪切分散机以线速20m/s速度进行搅拌，胶液温度控制在30±2C°，充分搅拌分散时间在1小时，胶液即呈透明状，在生物显微镜下已观察不到颗粒；
步骤三，按前述配料依次加入：色浆1-6，脱模剂0.5-2，碳酸钙5-20，过氧化甲乙酮0.2-2，过氧化苯甲酰0.2-2，用高速剪切分散机以线速20m/s搅拌5分钟，直至均匀并符合预定粘度值，搅拌过程中胶液温度保持在30℃±2℃。
4.一种改性玻璃钢拉挤型材的制备方法，依据权利要求3制备出胶液，
步骤一：将配置好的胶液倒入预浸胶槽，保持恒温25±2℃；
步骤二：将玻璃纱毡按管材、或角形材或槽钢型材的预成型导向装置穿好，进入胶槽充分浸胶；
步骤三：令浸透树脂胶液的纱毡进入已加热好的成型模具进行固化成型，由液压牵引装置以40-100cm/min的牵引速度拉拔制品，最后进行定尺切割。
5.如权要求4所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤三中，成型模具应具有三个温度区：第一温度区100±5℃  第二温度区160±5℃  第三温度区160±5℃。
6.如权要求4或5所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤三拉拔出出制品后，具有的又一步骤是将拉拔成品在80℃环境温度，放置6小时。
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