一種不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 片狀模塑料（簡(jiǎn)稱SMC)是由不飽和聚酯樹脂、低收縮添加劑、填料、固化劑、增稠 劑、脫模劑和玻璃纖維等組成的一種干片狀的預(yù)浸料，SMC具有優(yōu)越的電氣性能，耐腐蝕性 能，質(zhì)輕及工程設(shè)計(jì)容易、靈活等優(yōu)點(diǎn)，其機(jī)械性能可以與部分金屬材料相媲美，且具有金 屬無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，如：比重輕、耐腐蝕、絕緣、色彩鮮艷等；另外，該材料還具有利用率高、 生產(chǎn)成本低、可機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、操作環(huán)境衛(wèi)生條件好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等許多 優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于運(yùn)輸車輛、建筑、電子/電氣等行業(yè)中。隨著國內(nèi)SMC生產(chǎn)制造技術(shù)、模 壓成型技術(shù)的不斷提高，模具成本的降低、政府對(duì)工作環(huán)境等要求的提高，原來許多由手 糊、噴射等工藝進(jìn)行成型的產(chǎn)品，固化時(shí)間長(zhǎng)、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)力大、對(duì)環(huán)境有污染，開始 逐步使用SMC模壓成型工藝。
[0003] 傳統(tǒng)的片狀模塑料由單一不飽和聚酯樹脂復(fù)配單一低收縮劑，玻纖含量不超過 30 %，所模壓的制品強(qiáng)度低，其彎曲強(qiáng)度不超過180Mpa，拉伸強(qiáng)度不超過60Mpa，沖擊(無缺 口）強(qiáng)度不超過100KJ/m2,無法直接模壓出滿足電力電子、軌道交通、輸變電等行業(yè)所需較 高力學(xué)要求的絕緣結(jié)構(gòu)支撐件。在電力電子、軌道交通和輸變電行業(yè)，部分結(jié)構(gòu)支撐件要求 高的力學(xué)性能同時(shí)要求絕緣，目前通用的做法是將絕緣板材切割后用螺栓連接成矩形截面 的型材來做絕緣結(jié)構(gòu)支撐，絕緣件體積大，成本高，加工復(fù)雜，運(yùn)行可靠性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題和提出的技術(shù)任務(wù)是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，提供一種 不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料及其制備方法，解決目前技術(shù)中的傳統(tǒng)片狀模塑料力 學(xué)性能較差，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度低，不能有效滿足應(yīng)用需求的問題。
[0005] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料，包括不飽和聚酯樹脂、低收縮劑、填 料、固化劑、增稠劑、脫模劑、增強(qiáng)材料、著色劑和助劑，其特征在于，所述的不飽和聚酯樹脂 采用鄰苯型樹脂、間苯型樹脂、乙烯基酯樹脂其中的一種或多種混合組成，填料采用改性氫 氧化鋁，增強(qiáng)材料采用纖維材料。
[0007] 本發(fā)明所述的不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料纖維含量高，整體強(qiáng)度高;材 料中包含一種或幾種纖維增強(qiáng)材料并且纖維形態(tài)多樣，具有優(yōu)異的單向高強(qiáng)度;在需要單 向高強(qiáng)度的部位可以實(shí)現(xiàn)含有高達(dá)65%的增強(qiáng)材料，形成指定部位單向高強(qiáng)度片材，壓制 成型時(shí)只需將高強(qiáng)度部分放在制品強(qiáng)度要求高的部位，按普通壓制方法成型即可，避免了 成型過程中增強(qiáng)材料流動(dòng)的不可控制性。利用本發(fā)明的材料，可以一次性成型"L"型、"U" 型、"工"字型、"王"字型、"多橫王"字型、"T"字型，甚至更復(fù)雜的截面型材，解決了"拼接法" 制作型材的弊端。提高了片狀模塑料的機(jī)械性能，特別是拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度， 使其能滿足電力電子、軌道交通和輸變電行業(yè)部分結(jié)構(gòu)支撐件要求高的力學(xué)性能又同時(shí)滿 足絕緣要求，使下游模壓成型的企業(yè)通過模壓成型的方式壓制出截面復(fù)雜的絕緣結(jié)構(gòu)支撐 件。模壓?jiǎn)挝煌ㄟ^對(duì)絕緣型材結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，整體壓制出力學(xué)性能和絕緣性能滿足要求的 型材，利用該型材，縮小絕緣距離，簡(jiǎn)化絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并降低成本。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的填料利用硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、潤濕分散劑的一種或多種 混合活化氫氧化鋁粉體表面，使無機(jī)粉體與有機(jī)樹脂的界面粘合力增強(qiáng)，改善片狀模塑料 的吸水性、阻燃性、電性能和力學(xué)性能。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料成分中還包含有阻燃協(xié)效 劑，阻燃協(xié)效劑采用MC阻燃劑、DMMP阻燃劑、APP阻燃劑、DEEP阻燃劑其中的一種或多種混合 組成，利用阻燃協(xié)效劑使片狀模塑料達(dá)到高效無鹵阻燃，保持優(yōu)良的吸水性、阻燃性和電性 能。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料各組分的含量按照質(zhì)量份 數(shù)計(jì)算分別為不飽和聚酯樹脂10~20份、低收縮劑5~10份、填料40~55份、阻燃協(xié)效劑2~ 10份、固化劑〇. 3~0.5份、增稠劑0.5~0.6份、脫模劑1~2份、增強(qiáng)材料30~60份、著色劑1 ~2份和助劑1~2份。本發(fā)明以不飽和聚酯樹脂為基體，以氫氧化鋁為填充阻燃，磷氮阻燃 協(xié)效，纖維增強(qiáng)的預(yù)浸復(fù)合材料，選用優(yōu)質(zhì)無鹵不飽和聚酯樹脂和低收縮劑，在高速分散下 加入氫氧化鋁等粉狀填料和磷氮阻燃劑、脫模劑、固化劑、著色劑以及其它助劑，分散均勻 后復(fù)合上纖維增強(qiáng)材料，增強(qiáng)材料含量高，本發(fā)明所述的片狀模塑料模壓成型工藝與普通 片狀模塑料基本一致，能模壓成型結(jié)構(gòu)復(fù)雜力學(xué)結(jié)構(gòu)件。本發(fā)明與傳統(tǒng)片狀模塑料的電氣 性能相當(dāng)，同時(shí)大大提高了力學(xué)性能，提高拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度。
[0011]進(jìn)一步的，所述的填料采用的改性氫氧化鋁包括23微米、8微米和0.6微米三種規(guī) 格，產(chǎn)生良好的阻燃效果，降低樹脂收縮率，提高力學(xué)性能。
[0012] 進(jìn)一步的，所述的低收縮劑采用聚苯乙烯低收縮劑、聚醋酸乙烯酯低收縮劑、高性 能飽和聚酯樹脂低收縮劑其中的一種或多種混合組成，改善樹脂收縮率，提高力學(xué)性能和 模壓成型結(jié)構(gòu)成型尺寸精準(zhǔn)性。
[0013] 進(jìn)一步的，所述的固化劑采用過辛酸叔丁酯、過氧化苯甲酸叔丁酯其中的一種或 多種混合組成，增稠劑采用低活性氧化鎂、中等活性氧化鎂、高活性氧化鎂其中的一種或多 種混合組成，脫模劑采用硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、液體脫模劑其中的一種或多種混合組成，助 劑采用BYK潤濕分散劑90ΠΚΒΥΚ潤濕分散劑996以及工藝助劑9080其中的一種或多種混合 組成。
[0014] 進(jìn)一步的，所述增強(qiáng)材料采用的纖維材料為無堿短切玻璃纖維、無堿無捻連續(xù)玻 璃纖維粗紗、高硅氧玻璃纖維、凱夫拉纖維、由以上材料制成的織物的其中一種或多種，可 以有效提高纖維含量，整體強(qiáng)度高，材料中包含一種或幾種纖維增強(qiáng)材料，并且纖維形態(tài)有 短切纖維、連續(xù)纖維、單向布和編織布的一種或幾種，具有優(yōu)異的單向高強(qiáng)度。
[0015] -種不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料制備方法，其特征在于，制備步驟包括：
[0016] A、填料改性:將氫氧化鋁粉末放入高速混合機(jī)內(nèi)，噴灑硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián) 劑、潤濕分散劑的一種或多種，持續(xù)混合后得到改性氫氧化鋁的填料，然后裝袋備用；
[0017] B、樹脂糊制備:將不飽和聚酯樹脂、低收縮劑、助劑、固化劑加入攪拌桶攪拌均勻， 然后加入步驟A中填料、阻燃協(xié)效劑、增稠劑、脫模劑、增強(qiáng)材料、著色劑進(jìn)行高速分散，控制 粘度得到樹脂糊；
[0018] C、復(fù)合浸漬:將步驟B中制得的樹脂糊放入SMC成型機(jī)的刮糊槽中，在聚乙烯薄膜 上刮上一定厚度的樹脂糊，同時(shí)按照組分配比加入增強(qiáng)材料，在樹脂糊與增強(qiáng)材料的上層 再覆上一層聚乙烯薄膜后送入壓輥中進(jìn)行加壓浸透，然后收卷；
[0019] D、稠化:將步驟C中收卷的不飽和聚酯樹脂纖維增強(qiáng)片狀模塑料移入烘房進(jìn)行熟 化加工。
[0020] 本發(fā)明首先處理氫氧化鋁粉末，利用硅烷偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、潤濕分散劑使氫 氧化鋁粉末與有機(jī)樹脂的界面粘合力增強(qiáng)，改善片狀模塑料的吸水性、阻燃性、電性能和力 學(xué)性能;然后將各組分充分混合，得到具有一定粘度的樹脂糊，然后將樹脂糊刮在聚乙烯薄 膜上并與增強(qiáng)材料混合，增強(qiáng)材料通過切割器進(jìn)行切割得到所需的纖維長(zhǎng)度和含量，