專利名稱：：一種丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種樹脂基玻璃纖維增強塑料及其制備方法。
背景技術：
：塑料、橡膠和化纖三大合成材料工業已經取得突飛性的發展，在很多的領域取代了一些由傳統的自然資源制造的制品，像建筑中所用的的化學建材取代很多的傳統鋼材，另外塑料加工品及有機高分子聚合材料在交通、電器、通訊等領域中也得到廣泛的應用。但這三大合成材料的易燃性也給全社會帶來了巨大的安全隱患，成為倍受關注的社會問題。所以增加它們的阻燃性，最大程度的降低其易燃等級成為相關科研院所及企事業單位的研究者們的重要課題。對于大多數有機高分子材料的本質來說，它們是不可能做成絕對的防火材料的，唯一可能的辦法是盡可能的降低其燃燒等級，減緩燃燒速度，目前常用的方法是在其制品中添加阻燃劑，常見的有硼系阻燃劑、鹵系阻燃劑及氫氧化鋁、氫氧化鎂這類金屬氫氧化物等。另外一種常見的方法就是對原料有機高分子聚合物進行化學改性，使其改性后自身的阻燃性提高到一個相當的程度。對于本發明涉及到的玻璃纖維增強塑料，其中起增強作用的玻璃纖維材料本身是非可燃性的，相對于單一的塑料制品玻璃纖維增強塑料就自帶玻璃纖維這一添加型阻燃劑。通常在玻璃纖維增強塑料中加入氫氧化鋁，使其阻燃性再次得以提高。氫氧化鋁兼具阻燃、抑煙、填充三種功能，其消耗量占添加型阻燃劑的65%左右。在尋求玻璃纖維增強塑料制品高阻燃性方面，研究者們也把選擇適當的阻燃性樹脂基作為添加阻燃劑之外的又一條有效的途徑，包括選用改性的或非改性的樹脂。綜上所述，提高樹脂基玻璃纖維增強塑料的阻燃性方法共有兩種途徑一是選用阻燃性的樹脂；二是選用添加型的阻燃劑，同時也作為填料。提高其阻燃性必須具備以下條件1、即能阻止有焰燃燒，又能抑制無焰燃燒；2、添加型阻燃劑本身無毒，其熱解燃燒產物少煙、低毒、無刺激和腐蝕性。3、阻燃劑不易揮發，滲出或遷移，耐老化和阻燃性穩定；4、作為填料的添加型阻燃劑在添加后要保證對制品的力學性能不能影響太大，且不能影響其表外觀。
發明內容本發明目的是提供了一種高阻燃、高綜合力學性能的玻璃纖維增強塑料及其制備方法。尤其是使用作為填料的添加型阻燃劑在添加后要保證對制品的力學性能不至于有大的影響，不影響其表外觀，且是一種無毒的阻燃玻璃纖維增強塑料。本發明技術方案是丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料原料組分、含量(相對樹脂量百分比)及拉擠工藝參數(1)丙烯酸樹脂為100%(2)粉狀氫氧化鋁150-200%(3)碳粉5-30%(4)過氧化苯甲酰或與過氧化甲乙酮0.3-2.5%(5)聚乙二醇0.2-5%(6)硬酯酸或硬酯酸鹽0.5-6%;以拉擠工藝拉擠，將上述材料進入工藝料槽中，以玻璃纖維紗做為載體，以下述條件拉擠通過經三段區域加熱的模具連續成型，制得產品(7)玻璃纖維含量180-250%(8)拉擠模具溫度I區100-130°C；II區110-140°C；III區90_120°C(9)拉擠速度0.1-0.7m/min上述組分中，考慮到固化速度不宜過快，過氧化苯甲酰和/或過氧化甲乙酮比例應為分別為0.1-1%和0.3-2%為最佳。上述組分中添加的0.2-5%聚乙二醇是作為分散劑來使用，目的是使配料中高比例的氫氧化鋁均勻的分布在樹脂中，且用量也不宜太多，太多會降低制品的力學性能。上述組分中的硬酯酸或硬酯酸鹽(硬酯酸鋅)是一種潤滑脫模劑，目的是使制品在模具中固化成型后減少制品與模具的摩擦力，在適當的牽引力下順利出模，但不能太多，太多也會降低制品的力學性能，最佳量應為0.5_6%。上述組分中的玻璃纖維含量應為180-250%，偏高會使拉擠阻力過大甚至卡模；偏低時制品力學性能會降低，同時制品的外觀也會出現凹凸不平、甚至脫膠的現象。本發明的制備步驟為先將100份丙烯酸樹脂、150-200份的氫氧化鋁和5-30份的碳粉混合并充分攪拌均勻后，再加入0.2-5份的聚乙二醇、0.5-6份的硬酯酸鋅并不停的攪拌使其均勻分布，靜置30min使其冷卻至室溫，再依次加入0.1-1份的過氧化苯甲酰和0.3-2份的過氧化甲乙酮，再次攪拌5min。最后將混合好的配料倒入拉擠料槽中，在適當的牽引力下，以180-250份的玻璃纖維為載體，以0.1-0.7m/min的拉擠速度通過經上述三段加熱溫度的模具成型。本發明的有益效果是相對于現有的阻燃型玻璃纖維增強塑料具有如下幾大優勢1、選用的樹脂基為聚氨酯改性的丙烯酸樹脂，具備阻燃性且不含鹵素，燃燒時少煙；2、選用的氫氧化鋁，同時兼具阻燃劑和填料的功能，且其本身無毒、無刺激和腐蝕性；3、制備出來的產品阻燃等級高，氧指數高達70；燃燒時少煙，煙密度等級為15；4、在添加相對樹脂質量百分比為150-200%的氫氧化鋁之后，能保持高的綜合力學性能，縱向拉伸強度高達500MPa、縱向彎曲強度達400MPa、沖擊強度達300KJ/m2；彈性模量達25.5GPa。具體實施例聚氨酯改性丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備成高阻燃、高綜合力學性能的玻璃纖維增強塑料(GFRP)。所述的GFRP的原料組分、含量(相對采用的1212樹脂重量百分比)及拉擠工藝參數如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>硬酯酸鋅可以采用硬酯酸或硬酯酸鈣等進行并無顯著區別。1、拉擠模具溫度I區110°C；II區110°C；III區100°C均可，拉擠速度尤其在0.25m/min；2、I區、II區、III區均可在110-120°C也是一種實施例，拉擠速度尤其在0.5m/min；3、拉擠模具溫度I區105-110°C；II區130-140°C；III區95_100°C是另一種實施例，拉擠速度尤其在0.25-0.55m/min；4、拉擠模具溫度1區110°C；II區120°C；III區105°C，均可以達到良好的效果。制備方法將50kg(100%)的聚氨酯改性丙烯酸樹脂1212裝入攪拌桶中，分另稱取85kg和7.5kg的粉狀氫氧化鋁和碳粉并倒入攪拌桶中，攪拌均勻后，再分別稱取250g和750g的聚乙二醇和硬脂酸鋅粉倒入其中攪拌，大約5min后停止攪拌，靜置30min左右使其冷卻至室溫，最后稱取150g過氧化苯甲酰、450g過氧化甲乙酮于其中，繼續攪拌5min左右后停止，立即送至拉擠工藝料槽中。在適當牽引力下，以100kg的4800tex的玻璃纖維紗做為載體，以0.25m/min的拉擠速度通過經三段區域加熱(I區110°C；II區120°C；III區105°C)的模具連續成型，制得產品。產品各項性能見表一(以組成例9的配方)，工藝條件拉擠模具溫度I區110°C;II區110°C;III區100°c均可，拉擠速度尤其在0.25m/min。表一產品各項性能指標<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其他牌號的丙烯酸樹脂，比較過一種無鹵樹脂牌號XF_9011同樣是屬于阻燃性的樹脂。無鹵樹脂，牌號XF_9011廠家DSM(金陵帝斯曼)。典型的聚氨酯改性丙烯酸樹脂的牌號1212廠家ScottBader(斯高特巴德)，這兩種比較是聚氨酯改性丙烯酸樹脂的阻燃性和綜合力學性能都好。權利要求一種丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，其特征在于所述的GFRP的原料組分、含量相對丙烯酸樹脂量的重量百分比及拉擠工藝參數如下(1)丙烯酸樹脂100％(2)粉狀氫氧化鋁150-200％(3)碳粉5-30％(4)過氧化苯甲酰或與過氧化甲乙酮0.3-2.5％(5)聚乙二醇0.2-5％(6)硬酯酸或硬酯酸鹽0.5-6％且以拉擠工藝拉擠，將上述材料進入工藝料槽中，以玻璃纖維紗做為載體，以下述條件拉擠通過經三段區域加熱的模具連續成型，制得產品(7)玻璃纖維含量180-250％(8)拉擠模具溫度I區100-130℃；II區110-140℃；III區90-120℃(9)拉擠速度0.1-0.7m/min。2.根據權利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，其特征在于所述的氫氧化鋁為粉狀，比表面積(BET)為4m2/g以上。3.根據權利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，其特征在于所述的過氧化苯甲酰是含有二個苯甲酰基的，且用量相對于丙烯酸樹脂質量百分比為0.1-1%。4.根據權利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，其特征在于所述的過氧化甲乙酮的用量相對于1212樹脂質量百分比為0.3-2%。5.根據權利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，其特征在于所述硬酯酸鋅相對丙烯酸樹脂質量百分比為0.5-6%。6.根據權利要求1所述的丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，其特征在于按下述步驟進行先將100重量份丙烯酸樹脂、150-200份的氫氧化鋁和5-30份的碳粉混合并充分攪拌均勻后，再加入0.2-5份的聚乙二醇、0.5-6份的硬酯酸鋅并不停的攪拌使其均勻分布，靜置30min使其冷卻至室溫，再依次加入0.1-1份的過氧化苯甲酰和0.3-2份的過氧化甲乙酮，攪拌5min;最后將混合好的配料倒入拉擠料槽中，在適當的牽引力下，以180-250份的玻璃纖維為載體，以0.1-0.7m/min的拉擠速度通過經三段加熱的模具成型。全文摘要一種丙烯酸樹脂基玻璃纖維增強塑料制備方法，丙烯酸樹脂100％；粉狀氫氧化鋁150-200％；碳粉5-30％；過氧化苯甲酰0.3-2.5％；聚乙二醇0.2-5％；硬酯酸或硬酯酸鹽0.5-6％，且以拉擠工藝拉擠，將上述材料進入工藝料槽中，以玻璃纖維紗做為載體，通過經三段區域加熱的模具連續成型，制得產品；本發明具備高阻燃性，氧指數達到70，且在經過150-200份氫氧化鋁和5-30份碳粉填充后保持高的綜合力學性能，縱向拉伸強度高達500MPa、縱向彎曲強度達400MPa，彈性模量達25.5GPa。文檔編號B29C70/52GK101831125SQ201010146568公開日2010年9月15日申請日期2010年4月14日優先權日2010年4月14日發明者劉國祥,楊德興申請人:南京斯貝爾復合材料有限責任公司