CN102558728A - 一种增强丙烯酸树脂复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增强丙烯酸树脂复合材料及其制备工艺，该材料其组分为：由丙烯酸树脂50-80份、长玻璃纤维10-45份、促进剂0.01-4份、固化剂0.5-8份、助剂0-10份；该制备工艺包括：将丙烯酸树脂和促进剂搅拌、完全溶解后备用；将上述混合物与固化剂混合均匀，连续供料；加入长玻璃纤维；覆盖一层上膜；进入到成型加温调控区；切割成品。本发明以丙烯酸树脂与玻璃纤维为主要原料，以促进剂、固化剂为辅料，配以助剂。配方合理提高了产品的机械性能，各种稳定剂的合理加入保护了材料的性能长期不受破坏，降低了产品价格，使材料的应用更加广泛。本发明运用合理的加工方式和流程，使整个生产线得以顺利运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种丙烯酸树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
丙烯酸复合材料具有很长的历史，具有透明度高、可重复利用、耐老化性优异等优点被各国大加利用，但是其价格较高、材料本质比较脆、易开裂、线膨胀系数大等缺点，难以实现更普遍的应用。纤维增强热塑性材料是当今复合材料市场中发展最快的材料之一，一般采用的树脂为聚丙烯、聚乙烯等，且机械连续化生产技术并不成熟。另外纤维增强热固性材料也是当今复合材料市场中发展最快的材料之一，其各项力学性能均十分优异，目前已广泛应用于航天、建筑、集装箱、防腐储罐等多个领域，但是其不能进行再加工、重复利用，且燃烧产生的大量烟尘，抗紫外耐黄化等性能较聚甲基丙烯酸甲酯有较大差距。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种长玻璃纤维增强丙烯酸树脂复合材料及其制备工艺，使得丙烯酸树脂复合材料具有优异力学性能、和更优的综合性能，并获得更为合理、顺利的复合材料制备工艺。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案如下：
一种增强丙烯酸树脂复合材料，其组分的重量份为：由丙烯酸树脂 50-80份、长玻璃纤维10-45份、促进剂0.01-4份、固化剂0.5-8份、助剂0-10份；
其中助剂包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或多种；
所述的长玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
所述的丙烯酸树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯的一种或多种的混合物；
所述的促进剂为单丁基二羟基亚磷酸钒或有机金属硫化物促进剂或二者的混合物；
所述的固化剂为一种过氧化物固化剂或者多种过氧化物固化剂的混合物。
所述的有机金属硫化物促进剂选自巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸异铜酯、巯基乙酸异钾酯。
所述的固化剂为过氧化苯甲酰、过氧化马来酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或多种的混合物。
所述的抗氧剂为3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八醇酯、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯、四苯甲基（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸）甲酯其中之一或多种的混合物；
所述的紫外线吸收剂为2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮其中之一或者其中多种的混合物；
所述的光稳定剂为双（2，2，6，6-四甲基苯哌啶剂）癸二酸酯和/或三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯。
所述的长玻璃纤维单丝直径最好为8-16μm，长度为45-55mm。
同时本发明提供了一种增强丙烯酸树脂复合材料的制备工艺，其步骤包括：
步骤1：将丙烯酸树脂和促进剂放入搅拌机内搅拌，待完全溶解后备用；
步骤2：生产时将步骤1配合好的混合物与固化剂混合均匀，连续地向生产线上的承载平台供料，再通过刮刀（4）均匀涂布在由牵引机（11）牵引下不断前拉的PET连续薄膜（3）上；
步骤3：从生产线上均匀地加入长玻璃纤维，并通过浸润段的浸润、压实、排气泡，将长玻璃纤维与树脂混合均匀；
步骤4：在所述长玻璃纤维与树脂混合物上覆盖一层PET上膜（6），通过对棍（7）将树脂与长玻璃纤维混合物控制在需要的厚度；
步骤5：进入到成型加温调控区，其中第一成型加温区（8）温度为40-90℃，第二成型加温区（9）温度为20-50℃，第三成型加温区（10）温度为80-150℃；
步骤6：切割成品。
当复合材料中含有助剂时步骤1为将丙烯酸树脂和促进剂、助剂放入搅拌机内搅拌，待完全溶解后备用。
为了得到高性能材料，依据节能环保可持续发展的思路，本发明是综合了热固性、热塑性材料的优点进行开发设计的长玻璃纤维增强丙烯酸酯连续复合板材。从而获得的增强丙烯酸树脂复合材料综合性能优异，具有热变形温度高、耐候性好、透光度高、抗腐蚀、燃烧时不产生烟雾、可制作3米以内宽度的任意连续性平（波）板等特点。丙烯酸树脂在加入长玻璃纤维以后得到的材料各项力学性能均得到了大幅度提高。
本发明以丙烯酸树脂与玻璃纤维为主要原料，以促进剂、固化剂为辅料，以抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂混合物为主要助剂。配方合理，提高了玻璃纤维与树脂的粘合性，提高了产品的机械性能，各种稳定剂的合理加入保护了材料的性能长期不受破坏，降低了产品价格，使材料的应用更加广泛。
从技术上来说，连续板材加工一直存在各种影响因素，容易造成质量问题，甚至加工制造不能实行。本发明运用合理的加工方式和流程，使整个生产线得以顺利运行。
由于丙烯酸树脂在由液体变为固体的过程中前期要对其进行加热处理，使其可以快速的固化从而达到连续化的成型的要求，但当树脂达到一定的固化度时，必须控制其温度变化，一旦温度超出控制范围其固化速率将得不到控制，可能会造成产品外观达不到要求，不够平整光滑，甚至整体上变形，性能上也会有相应的降低。对于能够在实际中应用的复合板材来说，无论对外观还是性能都有相对严格的质量要求，而本发明通过大量的实践总结获得的的制备工艺，很好地解决了这个问题，生产流畅、产品平整光滑质量优异。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明，其中：
图1是本发明的增强丙烯酸树脂复合材料的制备工艺流程图。
图2是生产流水线示意图。
图中：
1、树脂混合储罐 2、混合搅拌器 3、PET连续薄膜（下膜）
4、刮刀 5、长玻璃纤维 6、上膜
7、对棍 8、第一成型加温区 9、第二成型加温区
10、第三成型加温区 11、牵引机。
具体实施方式
本发明的增强丙烯酸树脂复合材料，其组分的重量份为：由丙烯酸树脂 50-80份、长玻璃纤维10-45份、促进剂0.01-4份、固化剂0.5-8份、助剂0-10份；
其中助剂包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或多种。
以下为各实施例的配方表：
上述实施例中长玻璃纤维为无碱玻璃纤维，单丝直径为8-16μm，长度约为45-55mm。当然由于一些特殊强度等性能要求的不同，所述长玻璃纤维的直径和长度也可以作适应性调整。
上述实施例中丙烯酸树脂为可以是聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯中的一种或多种的混合物，所述的丙烯酸树脂也可以是聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯等丙烯酸的一种或多种的混合物。当然，由于材料和性能的不同也可以选用其它常规的丙烯酸树脂。
所述的促进剂为单丁基二羟基亚磷酸钒或巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸异铜酯、巯基乙酸异钾酯之一，或单丁基二羟基亚磷酸钒和上述三个有机金属硫化物之一的混合物。当然促进剂也可以选用其它常规的有机金属硫化物促进剂。
所述的固化剂也可以为过氧化苯甲酰、过氧化马来酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢等过氧化物固化剂及偶氮类化合物中的一种或多种的混合物。
所述的抗氧剂也可以为3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八醇酯、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯、四苯甲基（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸）甲酯其中任意二种或三种的混合物。
所述的紫外线吸收剂也可以为2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮其中任意二种或三种的混合物；
所述的光稳定剂也可以为双（2，2，6，6-四甲基苯哌啶剂）癸二酸酯和三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯的混合物。
上述抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂作为本发明复合材料的助剂并非材料的必要组分，可以出于材料的附加特性的需要组合添加：即只添加其中一种或两种。
以下是各实施例的制备工艺，生产流水线如图2所示，制备工艺流程图如图1所示：
实施例一：按照上面表格中实施例一的组分配比，将丙烯酸树脂和抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、促进剂放入搅拌机内20分钟，待各种助剂完全溶解后备用。生产时将配合好的混合物与固化剂混合均匀，连续的向承载本平台供料，再通过刮刀4均匀涂布在由牵引机11牵引下不断前拉的PET（PET即聚对苯二甲酸乙二醇酯）连续薄膜（下膜）3上，并且从生产线上均匀地加入长玻璃纤维，并通过浸润段的浸润、压实、排气泡，将长玻璃纤维与树脂混合均匀，然后再在混合物上覆盖一层PET上膜6，通过对棍7将树脂与长玻璃纤维混合物控制在需要的厚度。然后，进入到成型加温调控区，其中第一成型加温区8温度为40℃，第二成型加温区9温度为50℃，第三成型加温区10温度为80℃；然后切割成品，成型放置并测量性能。
实施例二：按照上面表格中实施例二的组分配比，将丙烯酸树脂和促进剂放入搅拌机内10分钟，待各种助剂完全溶解后备用。生产时将配合好的混合物与固化剂混合均匀，连续的向承载本平台供料，再通过刮刀4均匀涂布在由牵引机11牵引下不断前拉的PET连续薄膜3上，并且从生产线上均匀的加入长玻璃纤维，并通过浸润段的浸润、压实、排气泡，将长玻璃纤维与树脂混合均匀，然后再在混合物上覆盖一层PET上膜6，通过对棍7将树脂与长玻璃纤维混合物控制在需要的厚度。然后，进入到成型加温调控区，其中第一成型加温区8温度为50℃，第二成型加温区9温度为20℃，第三成型加温区10温度为150℃。然后切割成品，成型放置并测量性能。
实施例三：按照上面表格中实施例三的组分配比，将丙烯酸树脂和抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、促进剂放入搅拌机内15分钟，待各种助剂完全溶解后备用。生产时将配合好的混合物与固化剂混合均匀，连续的向承载本平台供料，再通过刮刀4均匀涂布在由牵引机11牵引下不断前拉的PET连续薄膜3上，并且从生产线上均匀的加入长玻璃纤维，通过浸润段的压实、排气泡，将长玻璃纤维与树脂混合均匀，然后再在混合物上覆盖一层PET膜6，通过对棍7将树脂与长玻璃纤维混合物控制在需要的厚度。然后进入到成型加温调控区，其中第一成型加温区8温度为90℃，第二成型加温区9温度为50℃，第三成型加温区10温度为80℃。然后切割成品，成型放置并测量性能。
实施例四，按照上面表格中实施例四的组分配比，将丙烯酸树脂和抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、促进剂放入搅拌机内15分钟，待各种助剂完全溶解后备用。生产时将配合好的混合物与固化剂混合均匀，连续的向承载本平台供料，再通过刮刀4均匀涂布在由牵引机11牵引下不断前拉的PET连续薄膜3上，并且从生产线上均匀的加入长玻璃纤维，通过浸润段的压实、排气泡，将长玻璃纤维与树脂混合均匀，然后再在混合物上覆盖一层PET膜6，通过对棍7将树脂与长玻璃纤维混合物控制在需要的厚度。然后进入到成型加温调控区，其中第一成型加温区8温度为45℃，第二成型加温区9温度为40℃，第三成型加温区10温度为100℃。然后切割成品，成型放置并测量性能。
我们也同时做了对比例一: 将实施例一中的树脂不添加玻璃纤维，按照同样的生产流程，制备并测量性能。
对比例二: 将实施例二中的丙树脂不添加玻璃纤维，按照同样的生产流程，制备并测量性能
对比例三: 将实施例三中的树脂不添加玻璃纤维，按照同样的生产流程，制备并测量性能
对比例四: 将实施例四中的树脂不添加玻璃纤维，按照同样的生产流程，制备并测量性能
并将相关性能测试列表如下：
由此可见，根据本发明的配比和制备工艺获得的长玻璃纤维增强丙烯酸树脂复合材料具有更加优异的力学性能和综合性能。同时其制备工艺合理、顺利，能有效地制备长玻璃纤维增强丙烯酸树脂复合材料的连续板材。
Claims (9)
1.一种增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于其组分的重量份为：由丙烯酸树脂 50-80份、长玻璃纤维10-45份、促进剂0.01-4份、固化剂0.5-8份、助剂0-10份；
其中助剂包括抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂中的一种或多种；
所述的长玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于：
所述的丙烯酸树脂为聚甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯的一种或多种的混合物；
所述的促进剂为单丁基二羟基亚磷酸钒或有机金属硫化物促进剂或二者的混合物；
所述的固化剂为一种过氧化物固化剂或者多种过氧化物固化剂的混合物。
3.根据权利要求2所述的增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于：所述的有机金属硫化物促进剂选自巯基乙酸异辛酯、巯基乙酸异铜酯、巯基乙酸异钾酯。
4.根据权利要求2所述的增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于：所述的固化剂为过氧化苯甲酰、过氧化马来酸叔丁酯、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于所述的助剂中：
所述的抗氧剂为3，5-二叔丁基-4-羟基苯基丙酸十八醇酯、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯、四苯甲基（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酸）甲酯其中之一或多种的混合物；
所述的紫外线吸收剂为2-（2ˊ-羟基-5ˊ-甲基苯基）苯并三氮唑、邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮其中之一或者其中多种的混合物；
所述的光稳定剂为双（2，2，6，6-四甲基苯哌啶剂）癸二酸酯和/或三（1，2，2，6，6-五甲哌啶基）亚磷酸酯。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于：所述的长玻璃纤维单丝直径为8-16μm，长度为45-55mm。
7.根据权利要求5中任一项所述的增强丙烯酸树脂复合材料，其特征在于：所述的长玻璃纤维单丝直径为8-16μm，长度为45-55mm。
8.一种增强丙烯酸树脂复合材料的制备工艺，其特征在于步骤包括：
步骤1：将丙烯酸树脂和促进剂放入搅拌机内搅拌，待完全溶解后备用；
步骤2：生产时将步骤1配合好的混合物与固化剂混合均匀，连续地向生产线上的承载平台供料，再通过刮刀（4）均匀涂布在由牵引机（11）牵引下不断前拉的PET连续薄膜（3）上；
步骤3：从生产线上均匀地加入长玻璃纤维，并通过浸润段的浸润、压实、排气泡，将长玻璃纤维与树脂混合均匀；
步骤4：在所述长玻璃纤维与树脂混合物上覆盖一层PET上膜（6），通过对棍（7）将树脂与长玻璃纤维混合物控制在需要的厚度；
步骤5：进入到成型加温调控区，其中第一成型加温区（8）温度为40-90℃，第二成型加温区（9）温度为20-50℃，第三成型加温区（10）温度为80-150℃；
步骤6：切割成品。
9.根据权利要求8所述的增强丙烯酸树脂复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤1为将丙烯酸树脂和促进剂、助剂放入搅拌机内搅拌，待完全溶解后备用。
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