專利名稱：：一種丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：塑料、橡膠和化纖三大合成材料工業(yè)已經(jīng)取得突飛性的發(fā)展，在很多的領(lǐng)域取代了一些由傳統(tǒng)的自然資源制造的制品，像建筑中所用的的化學(xué)建材取代很多的傳統(tǒng)鋼材，另外塑料加工品及有機(jī)高分子聚合材料在交通、電器、通訊等領(lǐng)域中也得到廣泛的應(yīng)用。但這三大合成材料的易燃性也給全社會(huì)帶來了巨大的安全隱患，成為倍受關(guān)注的社會(huì)問題。所以增加它們的阻燃性，最大程度的降低其易燃等級(jí)成為相關(guān)科研院所及企事業(yè)單位的研究者們的重要課題。對(duì)于大多數(shù)有機(jī)高分子材料的本質(zhì)來說，它們是不可能做成絕對(duì)的防火材料的，唯一可能的辦法是盡可能的降低其燃燒等級(jí)，減緩燃燒速度，目前常用的方法是在其制品中添加阻燃劑，常見的有硼系阻燃劑、鹵系阻燃劑及氫氧化鋁、氫氧化鎂這類金屬氫氧化物等。另外一種常見的方法就是對(duì)原料有機(jī)高分子聚合物進(jìn)行化學(xué)改性，使其改性后自身的阻燃性提高到一個(gè)相當(dāng)?shù)某潭?。?duì)于本發(fā)明涉及到的玻璃纖維增強(qiáng)塑料，其中起增強(qiáng)作用的玻璃纖維材料本身是非可燃性的，相對(duì)于單一的塑料制品玻璃纖維增強(qiáng)塑料就自帶玻璃纖維這一添加型阻燃劑。通常在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中加入氫氧化鋁，使其阻燃性再次得以提高。氫氧化鋁兼具阻燃、抑煙、填充三種功能，其消耗量占添加型阻燃劑的65%左右。在尋求玻璃纖維增強(qiáng)塑料制品高阻燃性方面，研究者們也把選擇適當(dāng)?shù)淖枞夹詷渲鳛樘砑幼枞紕┲獾挠忠粭l有效的途徑，包括選用改性的或非改性的樹脂。綜上所述，提高樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料的阻燃性方法共有兩種途徑一是選用阻燃性的樹脂；二是選用添加型的阻燃劑，同時(shí)也作為填料。提高其阻燃性必須具備以下條件1、即能阻止有焰燃燒，又能抑制無焰燃燒；2、添加型阻燃劑本身無毒，其熱解燃燒產(chǎn)物少煙、低毒、無刺激和腐蝕性。3、阻燃劑不易揮發(fā)，滲出或遷移，耐老化和阻燃性穩(wěn)定；4、作為填料的添加型阻燃劑在添加后要保證對(duì)制品的力學(xué)性能不能影響太大，且不能影響其表外觀。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供了一種高阻燃、高綜合力學(xué)性能的玻璃纖維增強(qiáng)塑料及其制備方法。尤其是使用作為填料的添加型阻燃劑在添加后要保證對(duì)制品的力學(xué)性能不至于有大的影響，不影響其表外觀，且是一種無毒的阻燃玻璃纖維增強(qiáng)塑料。本發(fā)明技術(shù)方案是丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料原料組分、含量(相對(duì)樹脂量百分比)及拉擠工藝參數(shù)(1)丙烯酸樹脂為100%(2)粉狀氫氧化鋁150-200%(3)碳粉5-30%(4)過氧化苯甲酰或與過氧化甲乙酮0.3-2.5%(5)聚乙二醇0.2-5%(6)硬酯酸或硬酯酸鹽0.5-6%;以拉擠工藝?yán)瓟D，將上述材料進(jìn)入工藝料槽中，以玻璃纖維紗做為載體，以下述條件拉擠通過經(jīng)三段區(qū)域加熱的模具連續(xù)成型，制得產(chǎn)品(7)玻璃纖維含量180-250%(8)拉擠模具溫度I區(qū)100-130°C；II區(qū)110-140°C；III區(qū)90_120°C(9)拉擠速度0.1-0.7m/min上述組分中，考慮到固化速度不宜過快，過氧化苯甲酰和/或過氧化甲乙酮比例應(yīng)為分別為0.1-1%和0.3-2%為最佳。上述組分中添加的0.2-5%聚乙二醇是作為分散劑來使用，目的是使配料中高比例的氫氧化鋁均勻的分布在樹脂中，且用量也不宜太多，太多會(huì)降低制品的力學(xué)性能。上述組分中的硬酯酸或硬酯酸鹽(硬酯酸鋅)是一種潤滑脫模劑，目的是使制品在模具中固化成型后減少制品與模具的摩擦力，在適當(dāng)?shù)臓恳ο马樌瞿?，但不能太多，太多也?huì)降低制品的力學(xué)性能，最佳量應(yīng)為0.5_6%。上述組分中的玻璃纖維含量應(yīng)為180-250%，偏高會(huì)使拉擠阻力過大甚至卡模；偏低時(shí)制品力學(xué)性能會(huì)降低，同時(shí)制品的外觀也會(huì)出現(xiàn)凹凸不平、甚至脫膠的現(xiàn)象。本發(fā)明的制備步驟為先將100份丙烯酸樹脂、150-200份的氫氧化鋁和5-30份的碳粉混合并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅偌尤?.2-5份的聚乙二醇、0.5-6份的硬酯酸鋅并不停的攪拌使其均勻分布，靜置30min使其冷卻至室溫，再依次加入0.1-1份的過氧化苯甲酰和0.3-2份的過氧化甲乙酮，再次攪拌5min。最后將混合好的配料倒入拉擠料槽中，在適當(dāng)?shù)臓恳ο拢?80-250份的玻璃纖維為載體，以0.1-0.7m/min的拉擠速度通過經(jīng)上述三段加熱溫度的模具成型。本發(fā)明的有益效果是相對(duì)于現(xiàn)有的阻燃型玻璃纖維增強(qiáng)塑料具有如下幾大優(yōu)勢1、選用的樹脂基為聚氨酯改性的丙烯酸樹脂，具備阻燃性且不含鹵素，燃燒時(shí)少煙；2、選用的氫氧化鋁，同時(shí)兼具阻燃劑和填料的功能，且其本身無毒、無刺激和腐蝕性；3、制備出來的產(chǎn)品阻燃等級(jí)高，氧指數(shù)高達(dá)70；燃燒時(shí)少煙，煙密度等級(jí)為15；4、在添加相對(duì)樹脂質(zhì)量百分比為150-200%的氫氧化鋁之后，能保持高的綜合力學(xué)性能，縱向拉伸強(qiáng)度高達(dá)500MPa、縱向彎曲強(qiáng)度達(dá)400MPa、沖擊強(qiáng)度達(dá)300KJ/m2；彈性模量達(dá)25.5GPa。具體實(shí)施例聚氨酯改性丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備成高阻燃、高綜合力學(xué)性能的玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)。所述的GFRP的原料組分、含量(相對(duì)采用的1212樹脂重量百分比)及拉擠工藝參數(shù)如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>硬酯酸鋅可以采用硬酯酸或硬酯酸鈣等進(jìn)行并無顯著區(qū)別。1、拉擠模具溫度I區(qū)110°C；II區(qū)110°C；III區(qū)100°C均可，拉擠速度尤其在0.25m/min；2、I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)均可在110-120°C也是一種實(shí)施例，拉擠速度尤其在0.5m/min；3、拉擠模具溫度I區(qū)105-110°C；II區(qū)130-140°C；III區(qū)95_100°C是另一種實(shí)施例，拉擠速度尤其在0.25-0.55m/min；4、拉擠模具溫度1區(qū)110°C；II區(qū)120°C；III區(qū)105°C，均可以達(dá)到良好的效果。制備方法將50kg(100%)的聚氨酯改性丙烯酸樹脂1212裝入攪拌桶中，分另稱取85kg和7.5kg的粉狀氫氧化鋁和碳粉并倒入攪拌桶中，攪拌均勻后，再分別稱取250g和750g的聚乙二醇和硬脂酸鋅粉倒入其中攪拌，大約5min后停止攪拌，靜置30min左右使其冷卻至室溫，最后稱取150g過氧化苯甲酰、450g過氧化甲乙酮于其中，繼續(xù)攪拌5min左右后停止，立即送至拉擠工藝料槽中。在適當(dāng)牽引力下，以100kg的4800tex的玻璃纖維紗做為載體，以0.25m/min的拉擠速度通過經(jīng)三段區(qū)域加熱(I區(qū)110°C；II區(qū)120°C；III區(qū)105°C)的模具連續(xù)成型，制得產(chǎn)品。產(chǎn)品各項(xiàng)性能見表一(以組成例9的配方)，工藝條件拉擠模具溫度I區(qū)110°C;II區(qū)110°C;III區(qū)100°c均可，拉擠速度尤其在0.25m/min。表一產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其他牌號(hào)的丙烯酸樹脂，比較過一種無鹵樹脂牌號(hào)XF_9011同樣是屬于阻燃性的樹脂。無鹵樹脂，牌號(hào)XF_9011廠家DSM(金陵帝斯曼)。典型的聚氨酯改性丙烯酸樹脂的牌號(hào)1212廠家ScottBader(斯高特巴德)，這兩種比較是聚氨酯改性丙烯酸樹脂的阻燃性和綜合力學(xué)性能都好。權(quán)利要求一種丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，其特征在于所述的GFRP的原料組分、含量相對(duì)丙烯酸樹脂量的重量百分比及拉擠工藝參數(shù)如下(1)丙烯酸樹脂100％(2)粉狀氫氧化鋁150-200％(3)碳粉5-30％(4)過氧化苯甲?；蚺c過氧化甲乙酮0.3-2.5％(5)聚乙二醇0.2-5％(6)硬酯酸或硬酯酸鹽0.5-6％且以拉擠工藝?yán)瓟D，將上述材料進(jìn)入工藝料槽中，以玻璃纖維紗做為載體，以下述條件拉擠通過經(jīng)三段區(qū)域加熱的模具連續(xù)成型，制得產(chǎn)品(7)玻璃纖維含量180-250％(8)拉擠模具溫度I區(qū)100-130℃；II區(qū)110-140℃；III區(qū)90-120℃(9)拉擠速度0.1-0.7m/min。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，其特征在于所述的氫氧化鋁為粉狀，比表面積(BET)為4m2/g以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，其特征在于所述的過氧化苯甲酰是含有二個(gè)苯甲?；模矣昧肯鄬?duì)于丙烯酸樹脂質(zhì)量百分比為0.1-1%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，其特征在于所述的過氧化甲乙酮的用量相對(duì)于1212樹脂質(zhì)量百分比為0.3-2%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，其特征在于所述硬酯酸鋅相對(duì)丙烯酸樹脂質(zhì)量百分比為0.5-6%。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，其特征在于按下述步驟進(jìn)行先將100重量份丙烯酸樹脂、150-200份的氫氧化鋁和5-30份的碳粉混合并充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅偌尤?.2-5份的聚乙二醇、0.5-6份的硬酯酸鋅并不停的攪拌使其均勻分布，靜置30min使其冷卻至室溫，再依次加入0.1-1份的過氧化苯甲酰和0.3-2份的過氧化甲乙酮，攪拌5min;最后將混合好的配料倒入拉擠料槽中，在適當(dāng)?shù)臓恳ο拢?80-250份的玻璃纖維為載體，以0.1-0.7m/min的拉擠速度通過經(jīng)三段加熱的模具成型。全文摘要一種丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強(qiáng)塑料制備方法，丙烯酸樹脂100％；粉狀氫氧化鋁150-200％；碳粉5-30％；過氧化苯甲酰0.3-2.5％；聚乙二醇0.2-5％；硬酯酸或硬酯酸鹽0.5-6％，且以拉擠工藝?yán)瓟D，將上述材料進(jìn)入工藝料槽中，以玻璃纖維紗做為載體，通過經(jīng)三段區(qū)域加熱的模具連續(xù)成型，制得產(chǎn)品；本發(fā)明具備高阻燃性，氧指數(shù)達(dá)到70，且在經(jīng)過150-200份氫氧化鋁和5-30份碳粉填充后保持高的綜合力學(xué)性能，縱向拉伸強(qiáng)度高達(dá)500MPa、縱向彎曲強(qiáng)度達(dá)400MPa，彈性模量達(dá)25.5GPa。文檔編號(hào)B29C70/52GK101831125SQ201010146568公開日2010年9月15日申請(qǐng)日期2010年4月14日優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日發(fā)明者劉國祥,楊德興申請(qǐng)人:南京斯貝爾復(fù)合材料有限責(zé)任公司