專利名稱：高耐候、高強(qiáng)度smc材料及其制備方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及片狀模塑料材料領(lǐng)域，尤其是一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料及其制備方法及其應(yīng) 用。
背景技術(shù)：
塑料材料暴露于自然環(huán)境條件下性能會(huì)隨時(shí)間而變壞。研究塑料材料的老化和防老化是一個(gè)很實(shí)際的問(wèn)題，也是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。塑料材料在加工、貯存和使用過(guò)程中，由于受內(nèi)外因素的綜合作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價(jià)值，這是一種不可逆的變化，它是高分子材料的通病。但是是可以通過(guò)對(duì)塑料材料老化過(guò)程的研究，采取適當(dāng)?shù)姆览匣胧?，提高材料的耐老化的性能，延緩老化的速率，以達(dá)到延長(zhǎng)使用壽命的目的。防止老化的措施，一個(gè)對(duì)高分子結(jié)構(gòu)本身進(jìn)行化學(xué)改性。其次是在合成材料加工過(guò)程中添加防老劑，如添加防止氧氣或臭氧引起老化的抗氧劑，添加紫外光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、防霉劑，等等。再次，還可以用物理防護(hù)的方法，如涂漆、鍍金屬、浸涂防老劑溶液等?？傊瑢?duì)聚合物的老化和防老化的研究是高分子科學(xué)和技術(shù)的一個(gè)重大問(wèn)題。在選擇單體、改進(jìn)加工聚合方法、添加防老劑、保護(hù)制品表面等方面，雖已取得顯著成果，但仍不能滿足使用要求。在使用高分子材料制品時(shí)，也要注意保護(hù)，以延緩其老化。SMC材料(即片狀模塑料)發(fā)生老化的原因是所使用的不飽和聚酯中的不飽和雙鍵、支鏈、羰基、末端上的羥基等在陽(yáng)光、氧氣、熱、水、機(jī)械應(yīng)力、高能輻射等環(huán)境作用下發(fā)生化學(xué)鍵的斷裂、基團(tuán)的脫落等，最終使制品發(fā)生粉化現(xiàn)象降低或失去相應(yīng)的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料及其制備方法及其應(yīng)用。本發(fā)明的SMC材料耐候性能強(qiáng)，同時(shí)具有高強(qiáng)度的特性。主要是通過(guò)添加抗氧劑、UV紫外線吸收劑和填料賦予材料優(yōu)異的耐候性能，提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度。得到的SMC材料可用于室外要求防老化的領(lǐng)域，如太陽(yáng)能電池框架等。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其特征在于所述SMC材料含有如下重量分?jǐn)?shù)比的組分乙烯基樹脂60-100、碳纖維60-140、低收縮劑30-50、無(wú)機(jī)礦物填料130-230、抗氧劑1_3、UV吸收劑1-5、固化劑1-4、增稠劑1-5、脫模劑2-10 ;所述乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；所述無(wú)機(jī)礦物填料為不同目數(shù)的氫氧化鋁混合物；所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑；所述UV吸收劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類與受阻胺類紫外線吸收劑中的一種或幾種。所述低收縮劑為PVAc、PS或PMMA中的任一種。所述固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中TBPB與TBPO的重量配比為0. 6-0.9 :0. 1_0. 4 ;所述脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣中的任意一種。為提高性能，所述SMC材料還含有濕分散劑1-4，所述潤(rùn)濕分散劑為含有酸性集團(tuán)的共聚物。所述SMC材料還含有偶聯(lián)劑1-5，偶聯(lián)劑為含有苯乙烯基的反應(yīng)型偶聯(lián)劑。一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料的制備方法，其特征在于該方法包括樹脂糊配制和片材成型兩道工藝，具體如下
(1)先將乙烯基樹脂、低收縮劑、無(wú)機(jī)礦物填料、抗氧劑、UV吸收劑、潤(rùn)濕分散劑、偶聯(lián)齊U、固化劑、增稠劑、脫模劑用高速分散機(jī)分散成均勻的樹脂糊；
(2)將分散好的樹脂糊通過(guò)片材機(jī)均勻的刮涂到兩片尼龍膜上，同時(shí)長(zhǎng)絲碳纖維切成短絲碳纖維均勻落下，上下涂有樹脂糊的尼龍膜把碳纖維壓在中間，形成了一種"夾芯"結(jié)構(gòu)；
(3)"夾芯〃結(jié)構(gòu)通過(guò)浸潰區(qū)，樹脂糊與碳纖維充分?jǐn)D捏后收卷，最后把片材放入烘房進(jìn)行熟化到設(shè)定粘度，得到高耐候、高強(qiáng)度SMC材料。
所述UV吸收劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類與受阻胺類紫外線吸收劑中的一種或幾種。一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料在室外防老化領(lǐng)域的應(yīng)用，可用于太陽(yáng)能電池框架上。本發(fā)明能提高SMC材料耐候性能，同時(shí)具有高強(qiáng)度的特性。主要是通過(guò)添加抗氧齊U、uv紫外線吸收劑和填料的選擇賦予材料優(yōu)異的耐候性能。研究發(fā)現(xiàn)單純的用一種方法效果并不明顯，只有選對(duì)抗氧劑和UV紫外線吸收劑的種類和添加量，幾種助劑的復(fù)配使用才能實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐候性能。并且通過(guò)選用氫氧化鋁作為填料，通過(guò)添加不同目數(shù)的填料，運(yùn)用材料填料級(jí)配技術(shù)也能提高材料的耐候性能。為了提高材料的耐候性能，主要是通過(guò)添加抗氧劑、UV紫外線吸收劑和填料的選擇賦予材料優(yōu)異的耐候性能；采用抗氧劑和UV紫外線吸收劑的復(fù)配使用實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的耐候性能；并且通過(guò)選用氫氧化鋁作為填料，通過(guò)添加不同目數(shù)的填料，運(yùn)用材料填料級(jí)配技術(shù)提高材料的耐候性能。為了提高SMC材料的強(qiáng)度，可以增加增強(qiáng)纖維的使用，但是纖維量增強(qiáng)會(huì)浸透不良反而降低機(jī)械性能。本發(fā)明用碳纖維代替玻璃纖維，加入潤(rùn)濕分散劑和帶苯乙烯基團(tuán)的反應(yīng)型偶聯(lián)劑的方法可以使材料的機(jī)械新能達(dá)到最佳。潤(rùn)濕分散劑的加入使樹脂糊的粘度降低，使碳纖維更容易被充分浸潤(rùn)。帶苯乙烯基團(tuán)的反應(yīng)型偶聯(lián)劑除了正常偶聯(lián)劑能在無(wú)機(jī)質(zhì)材料和有機(jī)質(zhì)材料間起到架橋連接的作用。由于其結(jié)構(gòu)中含有乙烯基官能團(tuán)，在材料固化過(guò)程中能與樹脂或苯乙烯單體聚合，大大增加了兩者間的結(jié)合力。通過(guò)偶聯(lián)劑苯乙烯基與中不飽和鍵的反應(yīng)，改善玻璃纖維與樹脂的結(jié)合度，提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的SMC材料耐候性能強(qiáng)，同時(shí)具有高強(qiáng)度的特性。得到的SMC材料可用于室外要求防老化的領(lǐng)域，如太陽(yáng)能電池框架等。


圖1-1是本發(fā)明得到的SMC材料拉伸強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果曲線圖。圖1-2是本發(fā)明得到的SMC材料沖擊強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果曲線圖。圖2-1是對(duì)比實(shí)施例得到的SMC材料拉伸強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果曲線圖。圖2-2是對(duì)比實(shí)施例得到的SMC材料沖擊強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果曲線圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :
一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂65、碳纖維105、PVAc低收縮樹脂35、無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁1200目50和氫氧化鋁1500目50和氫氧化鋁2000目60、抗氧劑為雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯2、UV吸收劑為2- (2'-羥基-3'，5' - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑3、潤(rùn)濕分散劑為BYK-9010
I.5、偶聯(lián)劑為DOW CORNING Z-6032 2、固化劑為TBPB I和TBPO 0. 43、增稠劑為氧化鎂2、脫模劑為硬脂酸鋅4。將上述乙烯基樹脂、氫氧化鋁、雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、
2-(.2'-羥基-3'，5' - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、BYK-9010、DOW CORNINGZ-6032、TBPB, TBP0、硬脂酸鋅按配方量投入高速剪切混合機(jī)中充分?jǐn)嚢?，轉(zhuǎn)速控制在lOOOrpm，攪拌8分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌I分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC·過(guò)圓形切到組切成24_長(zhǎng)度，短切碳纖維均勻散落在下層樹脂糊上，通過(guò)壓力輥，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)碾壓輥排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進(jìn)入40°C熟化室進(jìn)行快速增稠，經(jīng)45小時(shí)后達(dá)到樹脂充分浸透碳纖維，即完成高耐候、高強(qiáng)度SMC材料的制備。本實(shí)施例制得的優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強(qiáng)碳纖維增強(qiáng)片狀模塑料，采用GB/16422. 2-1999對(duì)材料進(jìn)行氙弧燈老化測(cè)試，拉伸強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果如圖
1-1，沖擊強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果如圖1-2。本實(shí)施例制得的高耐候、高強(qiáng)度SMC材料用于太陽(yáng)能電池框架上。
對(duì)比實(shí)施例
一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，不含抗氧劑和UV吸收劑，且無(wú)機(jī)礦物填料為單一的氫氧化鋁1500目；其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂65、碳纖維105、PVAc低收縮樹脂35、無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁1500目160、潤(rùn)濕分散劑為BYK-9010 I. 5、偶聯(lián)劑為DOWCORNING Z-6032 2、固化劑為TBPB I和TBPO 0. 43、增稠劑為氧化鎂2、脫模劑為硬脂酸鋅4。將上述乙烯基樹脂、氫氧化鋁、雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯、
2-(.2'-羥基-3'，5'- 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、BYK-9010、DOW CORNINGZ-6032、TBPB, TBP0、硬脂酸鋅按配方量投入高速剪切混合機(jī)中充分?jǐn)嚢瑁D(zhuǎn)速控制在lOOOrpm，攪拌8分鐘，迅速投入氧化鎂增稠劑，在高速攪拌I分鐘，即快速轉(zhuǎn)移放出至SMC機(jī)組的兩個(gè)儲(chǔ)糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均勻涂敷上2mm厚的樹脂糊，連續(xù)碳纖維通過(guò)圓形切到組切成24_長(zhǎng)度，短切碳纖維均勻散落在下層樹脂糊上，通過(guò)壓力輥，使樹脂糊與纖維浸透混合一體，再經(jīng)碾壓輥排除空氣，收卷裝置繞成SMC卷，然后進(jìn)入40°C熟化室進(jìn)行快速增稠，經(jīng)45小時(shí)后達(dá)到樹脂充分浸透碳纖維，即完成本發(fā)明的一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料的制備。本實(shí)施例制得的優(yōu)異電磁波屏蔽性能高強(qiáng)碳纖維增強(qiáng)片狀模塑料，采用GB/16422. 2-1999對(duì)材料進(jìn)行氙弧燈老化測(cè)試，拉伸強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果如圖
2-1，沖擊強(qiáng)度隨氙燈照射時(shí)間的試驗(yàn)結(jié)果如圖2-2。通過(guò)實(shí)施例I和對(duì)比實(shí)施例的比較發(fā)現(xiàn)，同樣經(jīng)過(guò)10000小時(shí)氙弧燈老化測(cè)試后，實(shí)施例I的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度比對(duì)比實(shí)施例高很多
實(shí)施例2
實(shí)施例2與實(shí)施例I僅僅成份不同。又一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂100、碳纖維140、PVAc低收縮樹脂50、無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁1200目30和氫氧化鋁1500目100和氫氧化鋁2000目100、抗氧劑 為雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯3、UV吸收劑為2- (2'-羥基-3'，5' - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑5、潤(rùn)濕分散劑為BYK-9010 2、固化劑為TBPB 2和TBPO 2、增稠劑為氧化鎂4、脫模劑為硬脂酸鋅10。
實(shí)施例3
實(shí)施例3與實(shí)施例I僅僅成份不同。又一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其原材料組成按重量分?jǐn)?shù)為乙烯基樹脂80、碳纖維80、PVAc低收縮樹脂30、無(wú)機(jī)礦物填料為氫氧化鋁1200目80和氫氧化鋁1500目80和氫氧化鋁2000目50、抗氧劑為雙(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯l、uv吸收劑為2- (2'-羥基-3'，5' - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑2、偶聯(lián)劑為DOW CORNING Z-6032 2、固化劑為TBPB 2和TBPO 2、增稠劑為氧化鎂2、脫模劑為硬脂酸鋅8。本發(fā)明的SMC材料耐候性能強(qiáng)，同時(shí)具有高強(qiáng)度的特性。得到的SMC材料可用于室外要求防老化的領(lǐng)域，如太陽(yáng)能電池框架等。
權(quán)利要求
1.一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其特征在于所述SMC材料含有如下重量分?jǐn)?shù)比的組分乙烯基樹脂60-100、碳纖維60-140、低收縮劑30-50、無(wú)機(jī)礦物填料130-230、抗氧劑1-3、UV吸收劑1-5、固化劑1-4、增稠劑1-5、脫模劑2-10 ;所述乙烯基樹脂為環(huán)氧乙烯基樹脂；所述無(wú)機(jī)礦物填料為不同目數(shù)的氫氧化鋁混合物；所述抗氧劑為亞磷酸酯類抗氧劑；所述UV吸收劑為水楊酸酯類、苯酮類、苯并三唑類、取代丙烯腈類、三嗪類與受阻胺類紫外線吸收劑中的一種或幾種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其特征在于所述低收縮劑為PVAc、PS或PMMA中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其特征在于所述固化劑為TBPB或TBPB與TBPO復(fù)合引發(fā)體系，其中TBPB與TBPO的重量配比為0. 6-0. 9 :0. 1-0. 4 ;所述脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣中的任意一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其特征在于所述SMC材料還含有潤(rùn)濕分散劑1-4，所述潤(rùn)濕分散劑為含有酸性集團(tuán)的共聚物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高耐候、高強(qiáng)度SMC材料，其特征在于所述SMC材料還含有偶聯(lián)劑1-5，偶聯(lián)劑為含有苯乙烯基的反應(yīng)型偶聯(lián)劑。
6.一種權(quán)利要求I所述高耐候、高強(qiáng)度SMC材料的制備方法，其特征在于該方法包括樹脂糊配制和片材成型兩道工藝，具體如下 (1)先將乙烯基樹脂、低收縮劑、無(wú)機(jī)礦物填料、抗氧劑、UV吸收劑、潤(rùn)濕分散劑、偶聯(lián)劑、固化劑、增稠劑、脫模劑用高速分散機(jī)分散成均勻的樹脂糊； (2)將分散好的樹脂糊通過(guò)片材機(jī)均勻的刮涂到兩片尼龍膜上，同時(shí)長(zhǎng)絲碳纖維切成短絲碳纖維均勻落下，上下涂有樹脂糊的尼龍膜把碳纖維壓在中間，形成了一種"夾芯"結(jié)構(gòu)； (3)"夾芯〃結(jié)構(gòu)通過(guò)浸潰區(qū)，樹脂糊與碳纖維充分?jǐn)D捏后收卷，最后把片材放入烘房進(jìn)行熟化到設(shè)定粘度，得到高耐候、高強(qiáng)度SMC材料。
7.—種權(quán)利要求I所述高耐候、高強(qiáng)度SMC材料在室外防老化領(lǐng)域的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高耐候、高強(qiáng)度SMC材料用于太陽(yáng)能電池框架上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高耐候、高強(qiáng)度SMC材料及其制備方法及其應(yīng)用，該SMC材料包括乙烯基樹脂60-100、碳纖維60-140、低收縮劑30-50、無(wú)機(jī)礦物填料130-230、抗氧劑1-3、UV吸收劑1-5、固化劑1-4、增稠劑1-5、脫模劑2-10；本發(fā)明主要是通過(guò)添加抗氧劑、UV紫外線吸收劑和填料賦予材料優(yōu)異的耐候性能，提高了材料的機(jī)械強(qiáng)度。得到的SMC材料可用于室外要求防老化的領(lǐng)域，如太陽(yáng)能電池框架等。
文檔編號(hào)C08L63/10GK102675831SQ201210153230
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者阮詩(shī)平, 魯平才 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江育達(dá)復(fù)合材料有限公司