本發(fā)明涉及一種模塑料及其制備方法，尤其是涉及一種連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料及其制備方法，它屬于復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
片狀模塑料技術(shù)于上世紀(jì)60年代起源于西德，其所得產(chǎn)品為固態(tài)的復(fù)合材料成型用中間體。它是以不飽和聚脂樹(shù)脂、低收縮劑樹(shù)脂、填料、玻璃纖維為主要成分，輔以引發(fā)劑、阻聚劑、內(nèi)脫模劑、色漿、增稠劑等輔助材料，進(jìn)而使用片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組進(jìn)行樹(shù)脂糊的混配與玻璃纖維的復(fù)合，從而得到片狀“三明治”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)在特定溫度下24-96小時(shí)的熟化，形成一種可裁切、可擺放的固態(tài)片狀物。該片狀物如置于具有特定結(jié)構(gòu)的模具型腔內(nèi)，即可在高溫下高壓下流動(dòng)充滿(mǎn)模具型腔，進(jìn)而發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)、得到固體模壓產(chǎn)品。
片狀模塑料技術(shù)及其對(duì)應(yīng)的模壓制品具有如下優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、可一次成型具有復(fù)雜精細(xì)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品；產(chǎn)品輕質(zhì)高強(qiáng)、表面可達(dá)到金屬般的光亮度與平整度；可直接成型內(nèi)著色產(chǎn)品而無(wú)需二次噴漆；耐老化、耐腐蝕性、阻燃性?xún)?yōu)異；可根據(jù)需要進(jìn)行配方設(shè)計(jì)以得到具備特定需求的制品。因此，該技術(shù)在軌道交通、汽車(chē)/火車(chē)部件、電器產(chǎn)品、建材等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
片狀模塑料通常情況下使用短切玻璃纖維增強(qiáng)，這使得相應(yīng)制品的強(qiáng)度尤其是沖擊強(qiáng)度遠(yuǎn)不如連續(xù)纖維增強(qiáng)的材料、因此難以作為承受主要載荷的結(jié)構(gòu)件來(lái)使用。同時(shí)，其常規(guī)密度一般在1.8-1.9 g/cm3之間，對(duì)于存在輕量化需求的汽車(chē)、船艇等產(chǎn)品而言，仍然存在進(jìn)一步降低材料密度的需要。如能實(shí)現(xiàn)材料密度降至1.4-1.6g/cm3范圍且材料強(qiáng)度相比常規(guī)密度的片料仍有提高，則有望在汽車(chē)、船艇的輕量化領(lǐng)域作為結(jié)構(gòu)件得到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更佳的燃油經(jīng)濟(jì)性。
公開(kāi)日為2010年04月21日，公開(kāi)號(hào)為CN101696320A的中國(guó)專(zhuān)利中，公開(kāi)了一種名稱(chēng)為“一種連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料”的發(fā)明專(zhuān)利。該專(zhuān)利提供的連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料雖采用連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)，但偏重于材料成型工藝的改進(jìn)與阻燃性能的兼顧，并未涉及材料密度的下降。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種配方設(shè)計(jì)合理、密度比常規(guī)范圍有明顯下降、造價(jià)低、質(zhì)量穩(wěn)定的片狀模塑料的連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料及其制備方法。
本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料，其特征在于：所述模塑料的配方包含如下質(zhì)量份的物質(zhì)：不飽和聚酯樹(shù)脂15-30份，低收縮劑10-20份，苯乙烯1-6份，非輕質(zhì)填料15-25份，輕質(zhì)填料5-15份，玻璃纖維20-40份，引發(fā)劑0.1-1份，阻聚劑0.02-0.3份，增稠劑0.2-1份，內(nèi)脫模劑0.2-2.0份，加工助劑0.1-1.0份。
作為優(yōu)選，本發(fā)明所述不飽和聚酯樹(shù)脂為鄰苯樹(shù)脂、間苯樹(shù)脂、對(duì)苯樹(shù)脂或乙烯基樹(shù)脂的一種或任意兩種的混合。
作為優(yōu)選，本發(fā)明低收縮劑為聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯或飽和聚酯的一種或任意幾種的混合。
作為優(yōu)選，本發(fā)明非輕質(zhì)填料采用碳酸鈣、氫氧化鋁的一種或任意兩種的混合。
作為優(yōu)選，本發(fā)明輕質(zhì)填料采用中空玻璃微珠。
作為優(yōu)選，本發(fā)明玻璃纖維為無(wú)堿連續(xù)玻璃纖維與短切長(zhǎng)度12-30 mm的短纖維的混合物，混合比例為：1:6-6:1。
作為優(yōu)選，本發(fā)明引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯或叔丁過(guò)氧化碳酸異丙酯的一種。
作為優(yōu)選，本發(fā)明阻聚劑為對(duì)苯醌。
作為優(yōu)選，本發(fā)明增稠劑為氧化鎂或氫氧化鎂的一種或兩種的混合物；內(nèi)脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣的一種或兩種的混合物；加工助劑為德國(guó)畢克化學(xué)生產(chǎn)的BYK996或BYK972的一種或兩種的混合物。
為了使得片狀模塑料呈現(xiàn)不同的顏色，可以在制備過(guò)程中加入各種顏料糊。
本發(fā)明還提供一種連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料及其制備方法，其特征在于：包括以下步驟：
a、將不飽和聚酯樹(shù)脂、低收縮劑、苯乙烯、非輕質(zhì)填料、輕質(zhì)填料、引發(fā)劑、阻聚劑、內(nèi)脫模劑和加工助劑等按照一定比例稱(chēng)取，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌系玫綐?shù)脂糊；
b、將增稠劑與載體樹(shù)脂混合，得到增稠劑糊；
c、將樹(shù)脂糊和增稠劑糊同時(shí)通過(guò)片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組的在線(xiàn)混合系統(tǒng)混合，再與連續(xù)定向玻璃纖維及短切玻璃纖維復(fù)合后、經(jīng)過(guò)浸漬和壓實(shí)過(guò)程得到片材；
d、將片材在一定溫度下放置熟化，待壓入硬度達(dá)到一定范圍后，即得到連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：1、由于使用連續(xù)定向玻璃纖維配合部分短切玻璃纖維進(jìn)行增強(qiáng)，所得片狀模塑料相比常規(guī)的全部使用短切玻璃纖維增強(qiáng)的片狀模塑料，在力學(xué)性能上有顯著提高；2、由于配方的優(yōu)化，所得片狀模塑料可在常規(guī)產(chǎn)品密度范圍（1.8-1.9 g/cm3）基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)10-25%的下降，從而實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)度不損失前提下的重量輕量化，因而可更好地滿(mǎn)足汽車(chē)等軌道交通領(lǐng)域?qū)μ岣呷加徒?jīng)濟(jì)性的需要。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以下實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
實(shí)施例。
本實(shí)施例連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料的配方包含如下質(zhì)量份的物質(zhì)：不飽和聚酯樹(shù)脂15-30份，低收縮劑10-20份，苯乙烯1-6份，非輕質(zhì)填料15-25份，輕質(zhì)填料5-15份，玻璃纖維20-40份，引發(fā)劑0.1-1份，阻聚劑0.02-0.3份，增稠劑0.2-1份，內(nèi)脫模劑0.2-2.0份，加工助劑0.1-1.0份。
本實(shí)施例中的不飽和聚酯樹(shù)脂為鄰苯樹(shù)脂、間苯樹(shù)脂、對(duì)苯樹(shù)脂或乙烯基樹(shù)脂的一種或任意兩種的混合。
本實(shí)施例中的低收縮劑樹(shù)脂為聚苯乙烯、聚醋酸乙烯酯或飽和聚酯的一種或任意幾種的混合。
本實(shí)施例中的非輕質(zhì)填料為碳酸鈣、氫氧化鋁的一種或任意兩種的混合。
本實(shí)施例中的輕質(zhì)填料為中空玻璃微珠。
本實(shí)施例中的玻璃纖維為無(wú)堿連續(xù)玻璃纖維與短切長(zhǎng)度12-30 mm的短纖維的混合物，混合比例為：1:6-6:1。
本實(shí)施例中的引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）或叔丁過(guò)氧化碳酸異丙酯（BIC-75）中的一種。
本實(shí)施例中的阻聚劑為對(duì)苯醌。
本實(shí)施例中的增稠劑為氧化鎂或氫氧化鎂的一種或兩種的混合物。
本實(shí)施例中的內(nèi)脫模劑為硬脂酸鋅或硬脂酸鈣的一種或兩種的混合物；加工助劑為德國(guó)畢克化學(xué)生產(chǎn)的BYK996或BYK972的一種或兩種的混合物。
本實(shí)施例還提供了連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料的制備方法，包括以下步驟：
a、將不飽和聚酯樹(shù)脂、低收縮劑、苯乙烯、非輕質(zhì)填料、輕質(zhì)填料、引發(fā)劑、阻聚劑、內(nèi)脫模劑和加工助劑等按照一定比例稱(chēng)取，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌系玫綐?shù)脂糊；
b、將增稠劑與載體樹(shù)脂混合，得到增稠劑糊；
c、將樹(shù)脂糊和增稠劑糊同時(shí)通過(guò)片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組的在線(xiàn)混合系統(tǒng)混合，再與連續(xù)定向玻璃纖維及短切玻璃纖維復(fù)合后、經(jīng)過(guò)浸漬和壓實(shí)過(guò)程得到片材；
d、將片材在一定溫度下放置熟化，待壓入硬度達(dá)到一定范圍后，即得到連續(xù)定向玻璃纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料。
實(shí)施例1：
準(zhǔn)備間苯樹(shù)脂25 kg，聚苯乙烯13 kg，苯乙烯1.1 kg，碳酸鈣19.5 kg，中空玻璃微珠8 kg，玻璃纖維28 kg（連續(xù)定向纖維與25mm短切纖維用量比為5:1），叔丁過(guò)氧化碳酸異丙酯（BIC-75）0.3 kg，對(duì)苯醌粉末0.04 kg，氧化鎂粉末0.4 kg，硬脂酸鋅1.2 kg，BYK996助劑0.16 kg，BYK972助劑0.54 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱(chēng)取，進(jìn)行充分混合得到樹(shù)脂糊，樹(shù)脂糊粘度約為78 P；將樹(shù)脂糊和增稠劑糊同時(shí)通過(guò)片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組的在線(xiàn)混合系統(tǒng)混合，再與連續(xù)定向玻璃纖維及短切玻璃纖維復(fù)合后、經(jīng)過(guò)浸漬和壓實(shí)過(guò)程得到片材；將片材在40℃下放置熟化，待壓入硬度達(dá)到350-450后，即得到連續(xù)定向纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料。
實(shí)施例2：
準(zhǔn)備準(zhǔn)備乙烯基酯樹(shù)脂30 kg，聚醋酸乙烯酯15.6 kg，苯乙烯1.3 kg，碳酸鈣18 kg，中空玻璃微珠13.2 kg，玻璃纖維33.6 kg（連續(xù)定向纖維與25mm短切纖維用量比為5:1），過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）0.4 kg，對(duì)苯醌粉末0.05 kg，氧化鎂粉末0.5 kg，硬脂酸鋅1.4 kg，BYK996助劑0.20 kg，BYK972助劑0.65 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱(chēng)取，進(jìn)行充分混合得到樹(shù)脂糊，樹(shù)脂糊粘度約為52 P；將樹(shù)脂糊和增稠劑糊同時(shí)通過(guò)片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組的在線(xiàn)混合系統(tǒng)混合，再與連續(xù)定向玻璃纖維及短切玻璃纖維復(fù)合后、經(jīng)過(guò)浸漬和壓實(shí)過(guò)程得到片材；將片材在40℃下放置熟化，待壓入硬度達(dá)到350-450后，即得到連續(xù)定向纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料。
實(shí)施例3：
準(zhǔn)備鄰苯樹(shù)脂32.5 kg，聚苯乙烯16.9 kg，苯乙烯1.4 kg，氫氧化鋁30 kg，中空玻璃微珠7.8 kg，玻璃纖維36.4 kg（連續(xù)定向纖維與25mm短切纖維用量比為5:1），叔丁過(guò)氧化碳酸異丙酯（BIC-75）0.4 kg，對(duì)苯醌粉末0.03 kg，氧化鎂粉末0.52 kg，硬脂酸鋅1.6 kg，BYK996助劑0.21 kg，BYK972助劑0.7 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱(chēng)取，進(jìn)行充分混合得到樹(shù)脂糊，樹(shù)脂糊粘度約為92 P；將樹(shù)脂糊和增稠劑糊同時(shí)通過(guò)片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組的在線(xiàn)混合系統(tǒng)混合，再與連續(xù)定向玻璃纖維及短切玻璃纖維復(fù)合后、經(jīng)過(guò)浸漬和壓實(shí)過(guò)程得到片材；將片材在40℃下放置熟化，待壓入硬度達(dá)到350-450后，即得到連續(xù)定向纖維增強(qiáng)輕質(zhì)片狀模塑料。
比較例：
準(zhǔn)備鄰苯樹(shù)脂32.5 kg，聚苯乙烯16.9 kg，苯乙烯1.4 kg，碳酸鈣69 kg，玻璃纖維36.4 kg（全部為25mm短切纖維），叔丁過(guò)氧化碳酸異丙酯（BIC-75）0.4 kg，對(duì)苯醌粉末0.03 kg，氧化鎂粉末0.52 kg，硬脂酸鋅1.6 kg，BYK996助劑0.5 kg，BYK972助劑0.7 kg。
將以上除增稠劑糊外的物料等以一定比例稱(chēng)取，進(jìn)行充分混合得到樹(shù)脂糊，樹(shù)脂糊粘度約為140 P；將樹(shù)脂糊和增稠劑糊同時(shí)通過(guò)片狀模塑料生產(chǎn)機(jī)組的在線(xiàn)混合系統(tǒng)混合，再與連續(xù)定向玻璃纖維及短切玻璃纖維復(fù)合后、經(jīng)過(guò)浸漬和壓實(shí)過(guò)程得到片材；將片材在40℃下放置熟化，待壓入硬度達(dá)到350-450后，即得到短切纖維增強(qiáng)的常規(guī)片狀模塑料。
將實(shí)施例1-3以及比較例制備的片狀模塑料按照GB/T 1447、GB/T 1449、GB/T 1451、GB/T 1463規(guī)定分別制樣，并測(cè)試其拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度與密度。其結(jié)果如下：
可以看出，使用連續(xù)定向纖維增強(qiáng)的片狀模塑料（實(shí)施例1-實(shí)施例3），在密度明顯低于全短切纖維增強(qiáng)的常規(guī)片狀模塑料（比較例）的前提下，力學(xué)性能均有明顯的提高。
在以上各個(gè)實(shí)施例中，為了使得片狀模塑料呈現(xiàn)不同的顏色，可以在制備過(guò)程中加入各種顏料糊。
通過(guò)上述闡述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已能實(shí)施。
此外，需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱(chēng)等可以不同，本說(shuō)明書(shū)中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說(shuō)明。凡依據(jù)本發(fā)明專(zhuān)利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡(jiǎn)單變化，均包括于本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。