一種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料，具體為一種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料及其制備方法，適用于改善機(jī)械性能、簡(jiǎn)化制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]片狀模塑料(SMC)是重要的增強(qiáng)熱固性塑料，由于其性能較高、成型工藝簡(jiǎn)單、可大規(guī)模生產(chǎn)和達(dá)到A級(jí)表面等優(yōu)勢(shì)，已大量應(yīng)用于汽車(chē)的擾流板、后裙板、氣門(mén)室罩蓋、油底殼等部件。目前，用于SMC的增強(qiáng)材料主要是短切玻璃纖維。為適應(yīng)更嚴(yán)厲的使用工況，需提高SMC制品的剛性和強(qiáng)度，可用高性能的碳纖維(CF)部分或全部替代玻璃纖維，制備玻璃纖維和碳纖維混雜增強(qiáng)的SMC復(fù)合材料。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利:授權(quán)公告號(hào)CN102504492B、授權(quán)公布日2014年3月5日的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種碳纖維與玻璃纖維混雜增強(qiáng)的片狀模塑料及其生產(chǎn)工藝，該碳纖維與玻璃纖維混雜增強(qiáng)的片狀模塑料主要由樹(shù)脂糊1、樹(shù)脂糊Π、增稠劑、碳纖維、玻璃纖維組成，生產(chǎn)時(shí)，先分別配制樹(shù)脂糊1、樹(shù)脂糊Π和增稠劑，分別混合樹(shù)脂糊與增稠劑，再分別將樹(shù)脂糊I與短切碳纖維、樹(shù)脂糊Π與短切玻璃纖維在SMC機(jī)組上浸漬，然后將浸漬的短切玻璃纖維均勻地置于浸漬的短切碳纖維上面，經(jīng)壓實(shí)機(jī)壓力復(fù)合，制成碳纖維與玻璃纖維混雜的片材，片材經(jīng)包裝、熟化后模壓成片狀模塑料成品。雖然該發(fā)明的材料成本較低，但其不僅需要兩套單獨(dú)的配制、混合和浸漬生產(chǎn)線，使得工藝復(fù)雜，而且將浸漬的短切玻璃纖維置于浸漬的短切碳纖維上復(fù)合并不能實(shí)現(xiàn)玻璃纖維與碳纖維的充分混合，該片狀模塑料容易因纖維分布不均勻而導(dǎo)致其機(jī)械性能不佳。
[0004]因此，如何提高玻璃纖維增強(qiáng)SMC制品的剛性和強(qiáng)度、使其性能均一、原材料成本低廉、制備過(guò)程簡(jiǎn)單，且能達(dá)到最終推廣應(yīng)用的目的，成為目前急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的機(jī)械性能不佳、工藝復(fù)雜的問(wèn)題，提供一種機(jī)械性能優(yōu)良、工藝簡(jiǎn)單的混雜增強(qiáng)的片狀模塑料及其制備方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
一種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料，其原料組成及重量份比為:玻璃纖維10?27、碳纖維0.1?1、晶須0.1?2、不飽和樹(shù)脂10?15、低收縮添加劑8?11、促進(jìn)劑0.5?1.5、引發(fā)劑0.2?0.35、交聯(lián)劑0.5?1、阻聚劑0.06?0.08、脫模劑0.8?1.1、增稠劑0.5?0.7、無(wú)機(jī)礦物填料20?45，其中，所述晶須為氧化鋅晶須、硫酸鎂晶須、鈦酸鉀晶須中的至少一種。
[0007]所述玻璃纖維為長(zhǎng)度在25?26mm的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維，所述碳纖維為長(zhǎng)度在1?3mm的短切碳纖維，所述晶須為鈦酸鉀晶須或鈦酸鉀晶須與硫酸鎂晶須的混合物。
[0008]所述不飽和樹(shù)脂為鄰苯型不飽和樹(shù)脂，所述低收縮添加劑為阻燃型環(huán)氧基乙烯基樹(shù)脂，所述促進(jìn)劑為鄰苯型預(yù)促進(jìn)樹(shù)脂，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯，所述交聯(lián)劑為苯乙烯，所述阻聚劑為對(duì)苯醌，所述脫模劑為硬脂酸，所述增稠劑為氧化鎂，所述無(wú)機(jī)礦物填料為碳酸鈣、滑石粉、雙飛粉、凹凸棒土中的至少一種。
[0009]—種所述混雜增強(qiáng)的片狀模塑料的制備方法，依次包括以下步驟:
步驟一:先將不飽和樹(shù)脂、低收縮添加劑、促進(jìn)劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、脫模劑按比例混合，再添加無(wú)機(jī)礦物填料、晶須和碳纖維混勻，然后加入阻聚劑、增稠劑以得到樹(shù)脂糊；
步驟二:先將樹(shù)脂糊與玻璃纖維混合壓延成型以得到混雜片材，再將所述片材卷曲、打包、標(biāo)識(shí)、稱(chēng)量后入庫(kù)稠化，即得到混雜增強(qiáng)的片狀模塑料。
[0010]所述步驟二中，稠化溫度為35?45°C，稠化時(shí)間為35?45h。
[0011]所述玻璃纖維為長(zhǎng)度在25?26mm的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維，所述碳纖維為長(zhǎng)度在1?3mm的短切碳纖維，所述晶須為鈦酸鉀晶須或鈦酸鉀晶須與硫酸鎂晶須的混合物。
[0012]所述不飽和樹(shù)脂為鄰苯型不飽和樹(shù)脂，所述低收縮添加劑為阻燃型環(huán)氧基乙烯基樹(shù)脂，所述促進(jìn)劑為鄰苯型預(yù)促進(jìn)樹(shù)脂，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯，所述交聯(lián)劑為苯乙烯，所述阻聚劑為對(duì)苯醌，所述脫模劑為硬脂酸，所述增稠劑為氧化鎂，所述無(wú)機(jī)礦物填料為碳酸鈣、滑石粉、雙飛粉、凹凸棒土中的至少一種。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、本發(fā)明一種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料的原料組成及重量份比為:玻璃纖維10?27、碳纖維0.1?1、晶須0.1?2、不飽和樹(shù)脂10?15、低收縮添加劑8?11、促進(jìn)劑0.5?1.5、引發(fā)劑0.2?0.35、交聯(lián)劑0.5?1、阻聚劑0.06?0.08、脫模劑0.8?1.1、增稠劑0.5?
0.7、無(wú)機(jī)礦物填料20?45，其中，晶須為氧化鋅晶須、硫酸鎂晶須、鈦酸鉀晶須中的至少一種，一方面，該配方以不飽和樹(shù)脂作為基體材料，同時(shí)添加玻璃纖維、碳纖維、晶須填料，不僅有效降低了片狀模塑料的密度，而且其各項(xiàng)機(jī)械性能也得到顯著提高，另一方面，由于該配方中碳纖維和晶須的質(zhì)量份數(shù)都較低，而其他組分如無(wú)機(jī)礦物填料、脫模劑、增稠劑的價(jià)格均較低，所以原材料的成本低廉。因此，本發(fā)明不僅提高了片狀模塑料的各項(xiàng)機(jī)械性能，而且成本低廉。
[0014]2、本發(fā)明一種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料的制備方法先制備添加有碳纖維、晶須的樹(shù)脂糊，再將樹(shù)脂糊與玻璃纖維混合壓延成片材，然后入庫(kù)稠化即可，該設(shè)計(jì)不僅可直接采用原有的玻璃纖維SMC片材生產(chǎn)線，即一條生產(chǎn)線即可完成配制和混合，使得制備工藝簡(jiǎn)單，適用于工業(yè)化生產(chǎn)，而且由于樹(shù)脂糊已預(yù)先添加了碳纖維，所以在壓延成型的過(guò)程中碳纖維與玻璃纖維能夠分散均勻，從而保證了制備得到的片狀模塑料具有優(yōu)良的機(jī)械性能。因此，本方法不僅工藝簡(jiǎn)單，而且保證了產(chǎn)品具有優(yōu)良的機(jī)械性能。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0016]—種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料，其原料組成及重量份比為:玻璃纖維10?27、碳纖維0.1?1、晶須0.1?2、不飽和樹(shù)脂10?15、低收縮添加劑8?11、促進(jìn)劑0.5?1.5、引發(fā)劑0.2?0.35、交聯(lián)劑0.5?1、阻聚劑0.06?0.08、脫模劑0.8?1.1、增稠劑0.5?
0.7、無(wú)機(jī)礦物填料20?45，其中，所述晶須為氧化鋅晶須、硫酸鎂晶須、鈦酸鉀晶須中的至少一種。
[0017]所述玻璃纖維為長(zhǎng)度在25?26mm的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維，所述碳纖維為長(zhǎng)度在1?3mm的短切碳纖維，所述晶須為鈦酸鉀晶須或鈦酸鉀晶須與硫酸鎂晶須的混合物。
[0018]所述不飽和樹(shù)脂為鄰苯型不飽和樹(shù)脂，所述低收縮添加劑為阻燃型環(huán)氧基乙烯基樹(shù)脂，所述促進(jìn)劑為鄰苯型預(yù)促進(jìn)樹(shù)脂，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯，所述交聯(lián)劑為苯乙烯，所述阻聚劑為對(duì)苯醌，所述脫模劑為硬脂酸，所述增稠劑為氧化鎂，所述無(wú)機(jī)礦物填料為碳酸鈣、滑石粉、雙飛粉、凹凸棒土中的至少一種。
[0019]—種所述混雜增強(qiáng)的片狀模塑料的制備方法，依次包括以下步驟:
步驟一:先將不飽和樹(shù)脂、低收縮添加劑、促進(jìn)劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑、脫模劑按比例混合，再添加無(wú)機(jī)礦物填料、晶須和碳纖維混勻，然后加入阻聚劑、增稠劑以得到樹(shù)脂糊；
步驟二:先將樹(shù)脂糊與玻璃纖維混合壓延成型以得到混雜片材，再將所述片材卷曲、打包、標(biāo)識(shí)、稱(chēng)量后入庫(kù)稠化，即得到混雜增強(qiáng)的片狀模塑料。
[0020]所述步驟二中，稠化溫度為35?45°C，稠化時(shí)間為35?45h。
[0021]所述玻璃纖維為長(zhǎng)度在25?26mm的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維，所述碳纖維為長(zhǎng)度在1?3mm的短切碳纖維，所述晶須為鈦酸鉀晶須或鈦酸鉀晶須與硫酸鎂晶須的混合物。
[0022]所述不飽和樹(shù)脂為鄰苯型不飽和樹(shù)脂，所述低收縮添加劑為阻燃型環(huán)氧基乙烯基樹(shù)脂，所述促進(jìn)劑為鄰苯型預(yù)促進(jìn)樹(shù)脂，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲酸叔丁酯，所述交聯(lián)劑為苯乙烯，所述阻聚劑為對(duì)苯醌，所述脫模劑為硬脂酸，所述增稠劑為氧化鎂，所述無(wú)機(jī)礦物填料為碳酸鈣、滑石粉、雙飛粉、凹凸棒土中的至少一種。
[0023]本發(fā)明的原理說(shuō)明如下:
本發(fā)明充分利用了碳纖維、晶須的抗拉強(qiáng)度高、密度小的特點(diǎn)，以不飽和樹(shù)脂作為基體材料，同時(shí)加入玻璃纖維、碳纖維和晶須填料。由于碳纖維和晶須的加入，使得玻璃纖維的質(zhì)量份數(shù)大大降低，因此混雜增強(qiáng)的片狀模塑料的密度得到降低;而且碳纖維的抗拉強(qiáng)度明顯高于玻璃纖維，晶須是由高純度單晶生長(zhǎng)而成的微納米級(jí)的短纖維，具有優(yōu)良的補(bǔ)強(qiáng)效果，所以混雜增強(qiáng)的片狀模塑料的各項(xiàng)機(jī)械性能(包括拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和沖擊強(qiáng)度等)顯著提高。
[0024]在制備SMC片材時(shí)，加入的玻璃纖維和碳纖維通常為切短的纖維。而當(dāng)纖維切到25?26 mm長(zhǎng)度之后，在混合攪拌的過(guò)程中極易纏在攪拌頭上，再加上樹(shù)脂糊粘度大，導(dǎo)致纖維與樹(shù)脂糊在攪拌過(guò)程中難以分散均勻。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，一般都采用在壓延之前于壓延線上同時(shí)切短玻璃纖維的方式，可是混雜玻璃纖維和碳纖維就需分別配制切玻璃纖維和碳纖維的兩條生產(chǎn)線；另外，由于本發(fā)明選擇的碳纖維的含量很少，且其長(zhǎng)度為1?3 mm，因此不易纏在攪拌頭上(如果長(zhǎng)度大于6mm，則極易纏結(jié)，導(dǎo)致分散不均勻)。鑒于該點(diǎn)，本發(fā)明制備方法將短切碳纖維和晶須先加到樹(shù)脂糊中，且不改變?cè)械牟ＡЮw維SMC生產(chǎn)線和成型方式，在壓延線上與玻璃纖維混合，可保證三者均勻分散。
[0025]實(shí)施例1:
一種混雜增強(qiáng)的片狀模塑料，其原料組成及重量份比為:玻璃纖維20、碳纖維0.6、晶須0.5、不飽和樹(shù)脂10、低收縮添加劑8、促進(jìn)劑0.5、引發(fā)劑0.2、交聯(lián)劑0.5、阻聚劑
0.06、脫模劑0.8、增稠劑0.5、無(wú)機(jī)礦物填料34，其中，所述玻璃纖維為長(zhǎng)度在25?26mm的無(wú)堿無(wú)捻玻璃纖維，所述碳纖維為長(zhǎng)