一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料及其應(yīng)用，采用能耐更高壓力的空心陶瓷微珠作為填充材料，并輔以合適配比的不飽和樹脂、低收縮劑、固化劑、脫模劑、抗氧化劑、色漿、無機(jī)阻燃填料以及玻璃纖維共為團(tuán)狀模塑料的制備原料，不僅降低了制品的密度，還提高了材料的絕緣性、耐火性、剛度、硬度等性能，成品具有更高的強(qiáng)度以及較低的密度，并具有高的耐候性，廣泛應(yīng)用于集成吊頂扣板和其他領(lǐng)域，解決了很大的技術(shù)難題，經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值并存。
【專利說明】
一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]團(tuán)狀模塑料(Bulk molding compounds，簡(jiǎn)稱BMC)是由不飽和聚酯樹脂、功能添加助劑、固化劑、礦物填料和短切玻璃纖維等組分混合而成的熱固性復(fù)合材料。其成型壓力和成型溫度均較低，可減少對(duì)設(shè)備和模具的投資成本，適合加工構(gòu)型復(fù)雜的大型構(gòu)件。因其具有優(yōu)良的電氣性能、機(jī)械性能、耐熱性、耐化學(xué)腐蝕性可滿足各種產(chǎn)品對(duì)性能的要求，應(yīng)用范圍相對(duì)廣泛。目前BMC主要的增長(zhǎng)點(diǎn)在汽車制造業(yè)上，但是常規(guī)的BMC的密度約為(1.8-2.0) X 103Kg/m3。隨著能源的日益緊張、材料應(yīng)用要求隨之提高，對(duì)BMC的輕量化、使用安全性、制品穩(wěn)定性提出了更高的要求，因此低密度、高阻燃、耐老化BMC成為現(xiàn)今研究的一大熱點(diǎn)。
[0003]空心陶瓷微珠作為一種新型無機(jī)填料，它的物理性能和化學(xué)性能都比較優(yōu)異，它的加入不僅可以降低制品的密度，還可以提高材料的絕緣性、耐火性、剛度、硬度等性能，在加工工藝性上也有很大的優(yōu)勢(shì)。由于他獨(dú)特的球狀表面，加工時(shí)球面的滾軸功能，使模塑料的流動(dòng)性分散性大大提高。目前發(fā)展起來的有空心陶瓷微珠和空心玻璃微珠?？招奶沾晌⒅樽鳛橐环N新型的無機(jī)非金屬填料，雖已經(jīng)在很多領(lǐng)域大量應(yīng)用，但是由于目前對(duì)空心玻璃微珠本體特征探索很少，對(duì)其成分的控制合成技術(shù)不成熟，無法投入規(guī)模生產(chǎn)，而且考慮到空心玻璃微珠承受的壓力范圍小、易脆等特點(diǎn)，不適用于模壓工藝。
[0004]如何選用能耐更高壓力的替換材料作為填充材料制備低密度、高強(qiáng)度的BMC材料值得研究探討。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的所采用的填料具有承受壓力范圍小、易脆、不適用模壓工藝的問題，本發(fā)明提出了一種采用耐高壓的空心陶瓷微珠作為填料，提高BMC材料絕緣性、剛度、硬度并降低制品密度的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料及其應(yīng)用。
[0006]技術(shù)方案:為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成，具體為:不飽和樹脂50-70份、低收縮劑30-50份、固化劑1-2份、脫模劑3-6份、空心陶瓷微珠30-60份、抗氧化劑5-10份、色漿4-10份、無機(jī)阻燃礦物填料200-350份、玻璃纖維50-150份。
[0007]更為優(yōu)選的，所述不飽和樹脂為間苯樹脂、鄰苯樹脂、對(duì)苯樹脂以及乙烯基樹脂中的一種。
[0008]所述低收縮劑為新型PVAc/St共聚物，集合了聚醋酸乙烯酯(PVAc)收縮率好和聚苯乙烯(PS)著色性能優(yōu)良的特點(diǎn)，在分散過程中可形成更小的微粒，使相與相之間更均勻一些，有利于顏色的均勻顯現(xiàn)。可以有效實(shí)現(xiàn)零收縮達(dá)到A級(jí)表面的要求。
[0009]更進(jìn)一步的，所述脫模劑為新型液態(tài)脫模劑。
[0010]所述空心陶瓷微珠經(jīng)過以下處理工藝得到:按重量比為1:1的比例將硅烷偶聯(lián)劑h-151配成水溶液，攪拌均勻后滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，攪拌40-60min，使處理劑充分包覆空心陶瓷微珠，然后將處理后的空心陶瓷微珠放入烘箱中，烘箱溫度保持在IlOtC，恒溫3小時(shí)后，取出放入恒溫干燥箱內(nèi)備用，制備而成的空心陶瓷微珠平均粒徑小于40μπι，抗壓強(qiáng)度大于40MPa，密度小于0.35g/cm3。
[0011]所述抗氧化劑是亞磷酸酯類和水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類UV吸光劑復(fù)合體系，兩種抗氧劑易溶于整個(gè)配方的體系，UV吸光劑能吸收240-340nm紫外光，是一種性能卓越的高效UV吸光劑，對(duì)不飽和聚酯樹脂體系有很大的保護(hù)作用，同時(shí)延緩BMC材料泛黃和阻滯物理性能損失。
[0012]所述無機(jī)阻燃礦物料是高阻燃級(jí)氫氧化鋁，該類型氫氧化鋁阻燃性能好較有機(jī)鹵素阻燃劑有阻燃效果好、環(huán)保、高溫分解物無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]所述玻璃纖維為3-25mm的無堿玻璃纖維，與不飽和聚酯樹脂有很強(qiáng)的結(jié)合性，大大提升了 BMC材料的各項(xiàng)機(jī)械性能。
[0014]本發(fā)明還提出了上述一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料的應(yīng)用，具體用于集成吊頂扣板。
[0015]有益效果:本發(fā)明提供的一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料及其應(yīng)用，采用能耐更高壓力的空心陶瓷微珠作為填充材料，并輔以合適配比的不飽和樹脂、低收縮劑、固化劑、脫模劑、抗氧化劑、色漿、無機(jī)阻燃填料以及玻璃纖維共為團(tuán)狀模塑料的制備原料，不僅降低了制品的密度，還提高了材料的絕緣性、耐火性、剛度、硬度等性能，成品具有更高的強(qiáng)度以及較低的密度，并具有高的耐候性，廣泛應(yīng)用于集成吊頂扣板和其他領(lǐng)域，解決了很大的技術(shù)難題，經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值并存。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0017]實(shí)施例1:
[0018]—種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成，具體為:間苯樹脂65份、低收縮劑PVAc/St共聚物35份、固化劑TBI3B 1.0份、固化劑TBPO 0.5份、液態(tài)脫模劑W9020 5份、空心陶瓷微珠40份、抗氧化劑626 3份、抗氧化劑UV吸光劑UV-531 3份、色漿5份、無機(jī)阻燃礦物填料氫氧化鋁250份、12mm的玻璃纖維100份。
[0019]實(shí)施例2:
[0020]—種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成，具體為:間苯樹脂52份、低收縮劑PVAc/St共聚物48份、固化劑TBI3B 1.0份、固化劑TBPO 0.5份、液態(tài)脫模劑W9020 5份、空心陶瓷微珠30份、抗氧化劑626 3份、抗氧化劑UV吸光劑UV-531 3份、色漿5份、無機(jī)阻燃礦物填料氫氧化鋁250份、12mm的玻璃纖維100份。
[0021]實(shí)施例3:
[0022]—種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，由以下重量份數(shù)的原料制備而成，具體為:間苯樹脂70份、低收縮劑PVAc/St共聚物30份、固化劑TBI3B 1.0份、固化劑TBPO 0.5份、液態(tài)脫模劑W9020 5份、空心陶瓷微珠55份、抗氧化劑626 3份、抗氧化劑UV吸光劑UV-531 3份、色漿5份、無機(jī)阻燃礦物填料氫氧化鋁250份、12mm的玻璃纖維100份。
[0023]將上述實(shí)施例1的配方采用下述方法制備成團(tuán)狀模塑料，步驟具體如下:
[0024](I)空心陶瓷微珠的表面處理:按重量比為1:1的比例將硅烷偶聯(lián)劑h-151配成水溶液，攪拌均勻后滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，攪拌40-60min，使處理劑充分包覆空心陶瓷微珠，然后將處理后的空心陶瓷微珠放入烘箱中，烘箱溫度保持在110°C，恒溫3小時(shí)后，取出放入恒溫干燥箱內(nèi)備用；
[0025](2)樹脂糊的制備:將間苯樹脂和低收縮劑PVAc/St共聚物分別倒入不銹鋼容器中，打開高速分散機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速至1000r/min，攪拌2min ；加入固化劑
[0026]TBPBl.0份、固化劑TBPO0.5份、液態(tài)脫模劑W9020、抗氧化劑626、UV_531以及色漿，設(shè)定轉(zhuǎn)速至1200r/min，攪拌1min;
[0027](3)捏合:在捏合機(jī)中加入無機(jī)阻燃礦物填料氫氧化鋁后，合上捏合機(jī)蓋，捏合機(jī)轉(zhuǎn)速打至快速，捏合5min后倒入步驟(2)混合好的樹脂糊，在快速轉(zhuǎn)速中捏合8min，然后加入12mm的玻璃纖維，捏合機(jī)轉(zhuǎn)速打至慢速，捏合9min;然后將混有玻璃纖維的樹脂糊與步驟
(I)處理好的空心陶瓷微珠進(jìn)行捏合2min;
[0028](4)擠出:將步驟(3)得到的浸漬纖維的料團(tuán)進(jìn)一步用擠出機(jī)擠成小圓柱條料或丸狀塊，并用易剝離的聚乙烯薄膜密封包裝，于25°C干燥的環(huán)境下存放24h即得到團(tuán)狀模塑料預(yù)混料；
[0029](5)模壓成型:使用300T壓機(jī)，模具為250mm X 200mm X 4mm帶控溫裝置的平板模具，模具升溫至140 0C加料，合模加壓8MPa，合模速度為30mm/min;經(jīng)保壓90s后開模取出成型板材，自然冷卻室溫得到所需團(tuán)狀模塑料。
[0030]經(jīng)測(cè)試，壓制的板材密度為1.35g/cm3，壓制標(biāo)準(zhǔn)試條進(jìn)行物理性能測(cè)試:拉伸強(qiáng)度 40.18MPa、沖擊強(qiáng)度 36.66KJ/m。
[0031]對(duì)比例:
[0032]按以下不添加空心陶瓷微珠的配方進(jìn)行的制備:間苯樹脂65份、低收縮劑PVAc/St共聚物35份、固化劑TBI3B 1.0份、固化劑TBPO 0.5份、液態(tài)脫模劑W9020 5份、抗氧化劑6263份、抗氧化劑UV吸光劑UV-531 3份、色漿5份、無機(jī)阻燃礦物填料氫氧化鋁290份、12mm的玻璃纖維100份。
[0033]制備方法如下:
[0034](I)樹脂糊的制備:將間苯樹脂和低收縮劑PVAc/St共聚物分別倒入不銹鋼容器中，打開高速分散機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)速至1000r/min，攪拌2min;加入固化劑TBPB、固化劑TBPO0.5份、液態(tài)脫模劑19020、抗氧化劑626、群-531以及色漿，設(shè)定轉(zhuǎn)速至120(^/11^11，攪拌101^11;
[0035](2)捏合:在捏合機(jī)中加入無機(jī)阻燃礦物填料氫氧化鋁后，合上捏合機(jī)蓋，捏合機(jī)轉(zhuǎn)速打至快速，捏合5min后倒入步驟(I)混合好的樹脂糊，在快速轉(zhuǎn)速中捏合8min，然后加入12mm的玻璃纖維，捏合機(jī)轉(zhuǎn)速打至慢速，捏合9min ；
[0036](3)擠出:將步驟(2)得到的浸漬纖維的料團(tuán)進(jìn)一步用擠出機(jī)擠成小圓柱條料或丸狀塊，并用易剝離的聚乙烯薄膜密封包裝，于25°C干燥的環(huán)境下存放24h即得到團(tuán)狀模塑料預(yù)混料；
[0037](4)模壓成型:使用300T壓機(jī)，模具為250mmX200mmX4mm帶控溫裝置的平板模具，模具升溫至140 0C加料，合模加壓8MPa，合模速度為30mm/min;經(jīng)保壓90s后開模取出成型板材，自然冷卻室溫得到所需團(tuán)狀模塑料。
[0038]經(jīng)測(cè)試，壓制的板材密度為1.75g/cm3，壓制標(biāo)準(zhǔn)試條進(jìn)行物理性能測(cè)試:拉伸強(qiáng)度40.65MPa、沖擊強(qiáng)度 37.26KJ/m。
[0039]從測(cè)試數(shù)據(jù)可以明顯看出，與本發(fā)明的實(shí)施例1相比，對(duì)比例不添加空心陶瓷微珠制備而成的團(tuán)狀模塑料密度高、強(qiáng)度低，本發(fā)明通過利用空心陶瓷微珠添加到BMC材料的制備過程中，起到了非常有效的降低密度作用，且保持較高強(qiáng)度的目的。
[0040]實(shí)施例4:
[0041]將按實(shí)施例1的配方制備而成的一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，應(yīng)用于集成吊頂扣板，成品不僅具有更高的強(qiáng)度以及較低的密度，并具有高的耐候性，使用壽命大大增加。
[0042]應(yīng)當(dāng)指出，以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于由以下重量份數(shù)的原料制備而成，具體為:不飽和樹脂50-70份、低收縮劑30-50份、固化劑1-2份、脫模劑3_6份、空心陶瓷微珠30-60份、抗氧化劑5-10份、色漿4-10份、無機(jī)阻燃礦物填料200-350份、玻璃纖維50-150 份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于:所述不飽和樹脂為間苯樹脂、鄰苯樹脂、對(duì)苯樹脂以及乙烯基樹脂中的一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于:所述低收縮劑為新型PVAc/St共聚物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于:所述脫模劑為新型液態(tài)脫模劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于所述空心陶瓷微珠經(jīng)過以下處理工藝得到:按重量比為1:1的比例將硅烷偶聯(lián)劑h-151配成水溶液，攪拌均勻后滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，攪拌40-60min，使處理劑充分包覆空心陶瓷微珠，然后將處理后的空心陶瓷微珠放入烘箱中，烘箱溫度保持在110°C，恒溫3小時(shí)后，取出放入恒溫干燥箱內(nèi)備用，制備而成的空心陶瓷微珠平均粒徑小于40μπι，抗壓強(qiáng)度大于40MPa,密度小于 0.35g/cm3。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于:所述抗氧化劑是亞磷酸酯類和水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類UV吸光劑復(fù)合體系。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于:所述無機(jī)阻燃礦物料是高阻燃級(jí)氫氧化鋁。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料，其特征在于:所述玻璃纖維為3_25mm的無堿玻璃纖維。9.如權(quán)利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性團(tuán)狀模塑料的應(yīng)用，其特征在于用于集成吊頂扣板。
【文檔編號(hào)】C08K13/06GK106009576SQ201610367226
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】魯平才, 趙釬, 張偉
【申請(qǐng)人】江蘇兆鋆新材料股份有限公司