專(zhuān)利名稱(chēng)：導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料及其生產(chǎn)方法，尤其是涉及ー種導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR, Unsaturated Polyester Resin)具有優(yōu)良的機(jī)械性能、耐化學(xué)腐蝕性能，加工エ藝簡(jiǎn)便，被廣泛應(yīng)用于玻璃纖維增強(qiáng)材料(即玻璃鋼)、化工防腐、澆鑄制品、衛(wèi)生潔具、エ藝品等行業(yè)。向不飽和聚酯樹(shù)脂 中添加導(dǎo)電填料，如粉末填料、纖維狀導(dǎo)電填料等，可使聚合物導(dǎo)電。碳系導(dǎo)電粉是粉末填料的ー種，如炭黑等，是人們廣泛采用并重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的導(dǎo)電填料之一。炭黑除了能賦予復(fù)合材料優(yōu)良的導(dǎo)電性能外，還兼有增強(qiáng)、吸收紫外線(xiàn)、導(dǎo)熱等功能，且價(jià)格低廉、品種多，缺點(diǎn)是該類(lèi)填料含量較少吋，導(dǎo)電效果不理想，產(chǎn)品固化后體積收縮率較大；填料含量較高雖然可以實(shí)現(xiàn)良好的導(dǎo)電性，但填料本身易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致材料的力學(xué)的性能降低，同時(shí)提高生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明的目的同時(shí)在于提供一種導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。一種導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，由以下重量份數(shù)的組分組成
丁烯ニ酸酐 10-20份 苯酐10-20份
丙ニ醇10-20份
苯こ烯10-70份
劍麻纖維1-15份
炭黑1-15份
固化劑O. 1-10份
促進(jìn)劑O. 1-10份所述劍麻纖維的處理方法是80°C下將劍麻纖維于2%的NaOH溶液浸泡5h ;用醋酸調(diào)節(jié)95%的こ醇水溶液的pH值至4-5之間，邊攪拌邊加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KH550硅烷偶聯(lián)劑，水解lOmin，放入堿處理后的劍麻纖維，浸潰2h，烘干備用。所述的劍麻纖維長(zhǎng)度為lOmm-lOOmm。所述的炭黑為納米級(jí)。所述的固化劑為過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化甲こ酮、過(guò)氧化苯甲酰中的任ー種。
所述的促進(jìn)劑為環(huán)氧酸鈷、異辛酸鈷、ニ甲基苯胺、ニこ基苯胺中的任ー種。一種導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，過(guò)程如下向反應(yīng)容器中加入丁烯ニ酸酐、苯酐、丙ニ醇、炭黑，通N2保護(hù)，30min內(nèi)升溫至80°C，充分?jǐn)嚢鐸. 5h后升溫至160°C，反應(yīng)30min后，取樣測(cè)酸值；逐漸升溫并維持在200°C左右，每隔30min測(cè)一次酸值，酸值達(dá)到50±2(mgK0H/g)時(shí)停止加熱，加入對(duì)苯ニ酚終止反應(yīng)，冷卻至室溫，得到炭黑/不飽和聚酯；向炭黑/不飽和聚酯中加入苯こ烯、劍麻纖維和促進(jìn)劑，混合，加入固化劑，攪拌，升溫至60°C，固化3h，制得導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。本發(fā)明的有益效果是(1)采用原位聚合生產(chǎn)炭黑/不飽和聚 酯樹(shù)脂預(yù)聚體，有利于炭黑在樹(shù)脂基體中的分散。(2)由于劍麻纖維比表面積和空隙率大，在生產(chǎn)過(guò)程中，樹(shù)脂基體能部分滲透到纖維細(xì)胞腔中，纖維中的羥基與基體之間可形成強(qiáng)烈的氫鍵、共價(jià)鍵或其他化學(xué)鍵，受到外力作用時(shí)，纖維大分子的原纖會(huì)沿纖維軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)不飽和聚酯樹(shù)脂產(chǎn)生增強(qiáng)作用。(3)炭黑不僅提供近程導(dǎo)電，而且對(duì)劍麻纖維的搭接起了橋接作用；與此同時(shí)劍麻纖維的加入可以避免炭黑在樹(shù)脂中的團(tuán)聚現(xiàn)象過(guò)早出現(xiàn)，提高其分散性，形成較多鏈狀或葡萄狀結(jié)構(gòu)的炭黑粒子聚集體，形成分布均勻的空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。(4)纖維材料和炭黑的加入使樹(shù)脂材料的收縮率變小，有利于保證固化產(chǎn)品的外部形狀，改善復(fù)合材料的力學(xué)性能。試驗(yàn)證明，本發(fā)明導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料體積電阻率最低為
10.3 Ω · Cm,復(fù)合材料的力學(xué)性能得到改善，沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高分別為5. 30kJ/m2和694MP，固化收縮率最低為6.5%。整體上來(lái)看，本發(fā)明復(fù)合材料在提高材料導(dǎo)電率的同時(shí)保證了材料的綜合性能。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)ー步詳細(xì)的說(shuō)明。本發(fā)明所采用劍麻纖維的生產(chǎn)方法是80°C下將劍麻纖維于2%的NaOH溶液浸泡5h ;用醋酸調(diào)節(jié)95%的こ醇水溶液的pH值至4-5之間，邊攪拌邊加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KH550硅烷偶聯(lián)劑，水解lOmin，放入堿處理后的劍麻纖維，浸潰2h，烘干備用。實(shí)施例I.本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù)為
順丁烯ニ酸酐 10份苯酐10份
1，2-丙ニ醇 10份 苯こ烯10份
IOmm劍麻纖維 I份 納米級(jí)炭黑I份
過(guò)氧化環(huán)己酮 O. I份
環(huán)氧酸鈷O. I份本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的生產(chǎn)方法是向反應(yīng)容器中加入順丁烯ニ酸酐、苯酐、1，2_丙ニ醇、炭黑，通N2保護(hù)，30min內(nèi)升溫至80°C，充分?jǐn)嚢鐸. 5h后升溫至160°C，反應(yīng)30min后，取樣測(cè)酸值；逐漸升溫并維持在200°C左右，每隔30min測(cè)一次酸值，酸值達(dá)到50±2(mgK0H/g)時(shí)停止加熱，加入對(duì)苯ニ酚終止反應(yīng)，冷卻至室溫，得到炭黑/不飽和聚酯；室溫下，向炭黑/不飽和聚酯中加入苯こ烯、劍麻纖維和環(huán)氧酸鈷，混合，カロ入過(guò)氧化環(huán)己酮，攪拌，升溫至60°C，固化3h，制得導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。測(cè)本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的體積電阻率為15. 0Ω · cm，優(yōu)于相同碳黑填料量，但未加入劍麻纖維的不飽和聚酯復(fù)合材料的體積電阻率為22. 7 Ω * cm；沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高分別為4. 83kJ/m2和40. 5MP，固化收縮率為8. 7%，優(yōu)于不飽和聚酯樹(shù)脂的綜合性能(沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為3. 99kJ/m2和32. 0ΜΡ,固化收縮率為
11.4% )。實(shí)施例2.本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù)為
順丁烯ニ酸酐 15份苯酐16份
1，2-丙ニ醇 15份 苯こ烯30份
IOOmm劍麻纖維 7份 納米級(jí)炭黑 份
過(guò)氧化苯甲酰 5份
ニこ基苯胺5份本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的生產(chǎn)方法是向反應(yīng)容器中加入順丁烯ニ酸酐、苯酐、1，2_丙ニ醇、炭黑，通N2保護(hù)，30min內(nèi)升溫至80°C，充分?jǐn)嚢鐸. 5h后升溫至160°C，反應(yīng)30min后，取樣測(cè)酸值；逐漸升溫并維持在200°C左右，每隔30min測(cè)一次酸值，酸值達(dá)到50±2(mgK0H/g)時(shí)停止加熱，加入對(duì)苯ニ酚終止反應(yīng)，冷卻至室溫，得到炭黑/不飽和聚酯；室溫下，向炭黑/不飽和聚酯中加入苯こ烯、劍麻纖維和ニこ基苯胺，混合，加入過(guò)氧化苯甲酰，攪拌，升溫至60°C，固化3h，制得導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。測(cè)本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的體積電阻率為11. 0Ω · cm，優(yōu)于相同碳黑填料量，但未加入劍麻纖維的不飽和聚酯復(fù)合材料的體積電阻率為22. 7 Ω * cm；沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高分別為5. 09kJ/m2和61. 0ΜΡ,固化收縮率為6. 8%，優(yōu)于不飽和聚酯樹(shù)脂的綜合性能(沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為3. 99kJ/m2和32. 0ΜΡ,固化收縮率為
11.4% )。實(shí)施例3.本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料中各組分的重量份數(shù)為順丁烯ニ酸酐20份
苯酐20份
1，2-丙ニ醇20份
苯こ烯70份
50mm劍麻纖維15份
納米級(jí)炭黑15份
過(guò)氧化甲こ酮10份
異辛酸鈷10份

本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的生產(chǎn)方法是向反應(yīng)容器中加入順丁烯ニ酸酐、苯酐、1，2_丙ニ醇、炭黑，通N2保護(hù)，30min內(nèi)升溫至80°C，充分?jǐn)嚢鐸. 5h后升溫至160°C，反應(yīng)30min后，取樣測(cè)酸值；逐漸升溫并維持在200°C左右，每隔30min測(cè)一次酸值，酸值達(dá)到50±2(mgK0H/g)時(shí)停止加熱，加入對(duì)苯ニ酚終止反應(yīng)，冷卻至室溫，得到炭黑/不飽和聚酯；室溫下，向炭黑/不飽和聚酯中加入苯こ烯、劍麻纖維和異辛酸鈷，混合，カロ入過(guò)氧化甲こ酮，攪拌，升溫至60°C，固化3h，制得導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。測(cè)本實(shí)施例導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的體積電阻率為11. 5 Ω · cm，優(yōu)于相同碳黑填料量，但未加入劍麻纖維的不飽和聚酯復(fù)合材料的體積電阻率為22. 7 Ω · cm ;沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度最高分別為4. 90kJ/m2和26. 5MP，固化收縮率為6. 3%，部分優(yōu)于不飽和聚酯樹(shù)脂的綜合性能(沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為3. 99kJ/m2和32. 0ΜΡ,固化收縮率為11. 4% )。
權(quán)利要求
1.導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于由以下重量份數(shù)的各組分組成 丁烯二酸酐 10-20份； 苯酐10-20份； 丙二醇10-20份； 苯乙烯10-70份； 劍麻纖維 1-15份； 炭黑1-15份； 固化劑O. 1-10份； 和，促進(jìn)劑 O. 1-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于劍麻纖維的處理方法是80°C下將劍麻纖維于2%的NaOH溶液浸泡5h ;用醋酸調(diào)節(jié)95%的乙醇水溶液的pH值至4-5之間，邊攪拌邊加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的KH550硅烷偶聯(lián)劑，水解lOmin，放入堿處理后的劍麻纖維，浸潰2h，烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于劍麻纖維長(zhǎng)度為 lOmm-lOOmm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于炭黑為納米級(jí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于固化劑為過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化甲乙酮、過(guò)氧化苯甲酰中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料，其特征在于促進(jìn)劑為環(huán)氧酸鈷、異辛酸鈷、二甲基苯胺、二乙基苯胺中的任一種。
7.—種權(quán)利要求1-5所述的導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于過(guò)程如下向反應(yīng)容器中加入丁烯二酸酐、苯酐、丙二醇、炭黑，通N2保護(hù)，30min內(nèi)升溫至80°C，充分?jǐn)嚢鐸. 5h后升溫至160°C，反應(yīng)30min后，取樣測(cè)酸值；逐漸升溫并維持在200°C，每隔30min測(cè)一次酸值，酸值達(dá)到50±2 (mgKOH/g)時(shí)停止加熱，加入對(duì)苯二酚終止反應(yīng)，冷卻至室溫，得到炭黑/不飽和聚酯；室溫下，向炭黑/不飽和聚酯中加入苯乙烯、劍麻纖維和促進(jìn)劑，混合，加入固化劑，攪拌，升溫至60°C，固化3h，制得導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂及其生產(chǎn)方法。該導(dǎo)電型不飽和聚酯樹(shù)脂以丁烯二酸酐、苯酐、丙二醇、苯乙烯、對(duì)苯二酚、劍麻纖維、炭黑、固化劑、促進(jìn)劑為原料生產(chǎn)而成。本發(fā)明通過(guò)調(diào)整生產(chǎn)工藝，使得劍麻纖維和炭黑能夠均勻混合于不飽和聚酯樹(shù)脂中。劍麻纖維的加入可以避免炭黑在樹(shù)脂中的團(tuán)聚現(xiàn)象過(guò)早出現(xiàn)，提高其分散性.炭黑提供近程導(dǎo)電，劍麻纖維起了搭接作用，形成較多鏈狀或葡萄狀結(jié)構(gòu)的炭黑粒子聚集體，從而形成分布均勻的空間導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，纖維材料和炭黑的加入使樹(shù)脂材料的收縮率變小，有利于保證固化產(chǎn)品的外部形狀，大大改善了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
文檔編號(hào)H01B1/24GK102675845SQ20121001137
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者臺(tái)玉萍, 季小菊, 崔興紅, 張園園, 張彥杰, 楊云峰, 陸昶, 陳平浩, 黃新輝 申請(qǐng)人:河南科技大學(xué)