一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料及其应用
【专利摘要】本发明公开了一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料及其应用，采用能耐更高压力的空心陶瓷微珠作为填充材料，并辅以合适配比的不饱和树脂、低收缩剂、固化剂、脱模剂、抗氧化剂、色浆、无机阻燃填料以及玻璃纤维共为团状模塑料的制备原料，不仅降低了制品的密度，还提高了材料的绝缘性、耐火性、刚度、硬度等性能，成品具有更高的强度以及较低的密度，并具有高的耐候性，广泛应用于集成吊顶扣板和其他领域，解决了很大的技术难题，经济价值与社会价值并存。
【专利说明】
一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料及其应用
技术领域
[0001]本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料及其应用。
【背景技术】
[0002]团状模塑料(Bulk molding compounds，简称BMC)是由不饱和聚酯树脂、功能添加助剂、固化剂、矿物填料和短切玻璃纤维等组分混合而成的热固性复合材料。其成型压力和成型温度均较低，可减少对设备和模具的投资成本，适合加工构型复杂的大型构件。因其具有优良的电气性能、机械性能、耐热性、耐化学腐蚀性可满足各种产品对性能的要求，应用范围相对广泛。目前BMC主要的增长点在汽车制造业上，但是常规的BMC的密度约为(1.8-2.0) X 103Kg/m3。随着能源的日益紧张、材料应用要求随之提高，对BMC的轻量化、使用安全性、制品稳定性提出了更高的要求，因此低密度、高阻燃、耐老化BMC成为现今研究的一大热点。
[0003]空心陶瓷微珠作为一种新型无机填料，它的物理性能和化学性能都比较优异，它的加入不仅可以降低制品的密度，还可以提高材料的绝缘性、耐火性、刚度、硬度等性能，在加工工艺性上也有很大的优势。由于他独特的球状表面，加工时球面的滚轴功能，使模塑料的流动性分散性大大提高。目前发展起来的有空心陶瓷微珠和空心玻璃微珠。空心陶瓷微珠作为一种新型的无机非金属填料，虽已经在很多领域大量应用，但是由于目前对空心玻璃微珠本体特征探索很少，对其成分的控制合成技术不成熟，无法投入规模生产，而且考虑到空心玻璃微珠承受的压力范围小、易脆等特点，不适用于模压工艺。
[0004]如何选用能耐更高压力的替换材料作为填充材料制备低密度、高强度的BMC材料值得研究探讨。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了克服现有技术中存在的所采用的填料具有承受压力范围小、易脆、不适用模压工艺的问题，本发明提出了一种采用耐高压的空心陶瓷微珠作为填料，提高BMC材料绝缘性、刚度、硬度并降低制品密度的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料及其应用。
[0006]技术方案:为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为:一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，由以下重量份数的原料制备而成，具体为:不饱和树脂50-70份、低收缩剂30-50份、固化剂1-2份、脱模剂3-6份、空心陶瓷微珠30-60份、抗氧化剂5-10份、色浆4-10份、无机阻燃矿物填料200-350份、玻璃纤维50-150份。
[0007]更为优选的，所述不饱和树脂为间苯树脂、邻苯树脂、对苯树脂以及乙烯基树脂中的一种。
[0008]所述低收缩剂为新型PVAc/St共聚物，集合了聚醋酸乙烯酯(PVAc)收缩率好和聚苯乙烯(PS)着色性能优良的特点，在分散过程中可形成更小的微粒，使相与相之间更均匀一些，有利于颜色的均匀显现。可以有效实现零收缩达到A级表面的要求。
[0009]更进一步的，所述脱模剂为新型液态脱模剂。
[0010]所述空心陶瓷微珠经过以下处理工艺得到:按重量比为1:1的比例将硅烷偶联剂h-151配成水溶液，搅拌均匀后滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，搅拌40-60min，使处理剂充分包覆空心陶瓷微珠，然后将处理后的空心陶瓷微珠放入烘箱中，烘箱温度保持在IlOtC，恒温3小时后，取出放入恒温干燥箱内备用，制备而成的空心陶瓷微珠平均粒径小于40μπι，抗压强度大于40MPa，密度小于0.35g/cm3。
[0011]所述抗氧化剂是亚磷酸酯类和水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类UV吸光剂复合体系，两种抗氧剂易溶于整个配方的体系，UV吸光剂能吸收240-340nm紫外光，是一种性能卓越的高效UV吸光剂，对不饱和聚酯树脂体系有很大的保护作用，同时延缓BMC材料泛黄和阻滞物理性能损失。
[0012]所述无机阻燃矿物料是高阻燃级氢氧化铝，该类型氢氧化铝阻燃性能好较有机卤素阻燃剂有阻燃效果好、环保、高温分解物无毒无害等优点。
[0013]所述玻璃纤维为3-25mm的无碱玻璃纤维，与不饱和聚酯树脂有很强的结合性，大大提升了 BMC材料的各项机械性能。
[0014]本发明还提出了上述一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料的应用，具体用于集成吊顶扣板。
[0015]有益效果:本发明提供的一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料及其应用，采用能耐更高压力的空心陶瓷微珠作为填充材料，并辅以合适配比的不饱和树脂、低收缩剂、固化剂、脱模剂、抗氧化剂、色浆、无机阻燃填料以及玻璃纤维共为团状模塑料的制备原料，不仅降低了制品的密度，还提高了材料的绝缘性、耐火性、刚度、硬度等性能，成品具有更高的强度以及较低的密度，并具有高的耐候性，广泛应用于集成吊顶扣板和其他领域，解决了很大的技术难题，经济价值与社会价值并存。
【具体实施方式】
[0016]下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明:
[0017]实施例1:
[0018]—种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，由以下重量份数的原料制备而成，具体为:间苯树脂65份、低收缩剂PVAc/St共聚物35份、固化剂TBI3B 1.0份、固化剂TBPO 0.5份、液态脱模剂W9020 5份、空心陶瓷微珠40份、抗氧化剂626 3份、抗氧化剂UV吸光剂UV-531 3份、色浆5份、无机阻燃矿物填料氢氧化铝250份、12mm的玻璃纤维100份。
[0019]实施例2:
[0020]—种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，由以下重量份数的原料制备而成，具体为:间苯树脂52份、低收缩剂PVAc/St共聚物48份、固化剂TBI3B 1.0份、固化剂TBPO 0.5份、液态脱模剂W9020 5份、空心陶瓷微珠30份、抗氧化剂626 3份、抗氧化剂UV吸光剂UV-531 3份、色浆5份、无机阻燃矿物填料氢氧化铝250份、12mm的玻璃纤维100份。
[0021]实施例3:
[0022]—种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，由以下重量份数的原料制备而成，具体为:间苯树脂70份、低收缩剂PVAc/St共聚物30份、固化剂TBI3B 1.0份、固化剂TBPO 0.5份、液态脱模剂W9020 5份、空心陶瓷微珠55份、抗氧化剂626 3份、抗氧化剂UV吸光剂UV-531 3份、色浆5份、无机阻燃矿物填料氢氧化铝250份、12mm的玻璃纤维100份。
[0023]将上述实施例1的配方采用下述方法制备成团状模塑料，步骤具体如下:
[0024](I)空心陶瓷微珠的表面处理:按重量比为1:1的比例将硅烷偶联剂h-151配成水溶液，搅拌均匀后滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，搅拌40-60min，使处理剂充分包覆空心陶瓷微珠，然后将处理后的空心陶瓷微珠放入烘箱中，烘箱温度保持在110°C，恒温3小时后，取出放入恒温干燥箱内备用；
[0025](2)树脂糊的制备:将间苯树脂和低收缩剂PVAc/St共聚物分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至1000r/min，搅拌2min ；加入固化剂
[0026]TBPBl.0份、固化剂TBPO0.5份、液态脱模剂W9020、抗氧化剂626、UV_531以及色浆，设定转速至1200r/min，搅拌1min;
[0027](3)捏合:在捏合机中加入无机阻燃矿物填料氢氧化铝后，合上捏合机盖，捏合机转速打至快速，捏合5min后倒入步骤(2)混合好的树脂糊，在快速转速中捏合8min，然后加入12mm的玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合9min;然后将混有玻璃纤维的树脂糊与步骤
(I)处理好的空心陶瓷微珠进行捏合2min;
[0028](4)挤出:将步骤(3)得到的浸渍纤维的料团进一步用挤出机挤成小圆柱条料或丸状块，并用易剥离的聚乙烯薄膜密封包装，于25°C干燥的环境下存放24h即得到团状模塑料预混料；
[0029](5)模压成型:使用300T压机，模具为250mm X 200mm X 4mm带控温装置的平板模具，模具升温至140 0C加料，合模加压8MPa，合模速度为30mm/min;经保压90s后开模取出成型板材，自然冷却室温得到所需团状模塑料。
[0030]经测试，压制的板材密度为1.35g/cm3，压制标准试条进行物理性能测试:拉伸强度 40.18MPa、冲击强度 36.66KJ/m。
[0031]对比例:
[0032]按以下不添加空心陶瓷微珠的配方进行的制备:间苯树脂65份、低收缩剂PVAc/St共聚物35份、固化剂TBI3B 1.0份、固化剂TBPO 0.5份、液态脱模剂W9020 5份、抗氧化剂6263份、抗氧化剂UV吸光剂UV-531 3份、色浆5份、无机阻燃矿物填料氢氧化铝290份、12mm的玻璃纤维100份。
[0033]制备方法如下:
[0034](I)树脂糊的制备:将间苯树脂和低收缩剂PVAc/St共聚物分别倒入不锈钢容器中，打开高速分散机设定转速至1000r/min，搅拌2min;加入固化剂TBPB、固化剂TBPO0.5份、液态脱模剂19020、抗氧化剂626、群-531以及色浆，设定转速至120(^/11^11，搅拌101^11;
[0035](2)捏合:在捏合机中加入无机阻燃矿物填料氢氧化铝后，合上捏合机盖，捏合机转速打至快速，捏合5min后倒入步骤(I)混合好的树脂糊，在快速转速中捏合8min，然后加入12mm的玻璃纤维，捏合机转速打至慢速，捏合9min ；
[0036](3)挤出:将步骤(2)得到的浸渍纤维的料团进一步用挤出机挤成小圆柱条料或丸状块，并用易剥离的聚乙烯薄膜密封包装，于25°C干燥的环境下存放24h即得到团状模塑料预混料；
[0037](4)模压成型:使用300T压机，模具为250mmX200mmX4mm带控温装置的平板模具，模具升温至140 0C加料，合模加压8MPa，合模速度为30mm/min;经保压90s后开模取出成型板材，自然冷却室温得到所需团状模塑料。
[0038]经测试，压制的板材密度为1.75g/cm3，压制标准试条进行物理性能测试:拉伸强度40.65MPa、冲击强度 37.26KJ/m。
[0039]从测试数据可以明显看出，与本发明的实施例1相比，对比例不添加空心陶瓷微珠制备而成的团状模塑料密度高、强度低，本发明通过利用空心陶瓷微珠添加到BMC材料的制备过程中，起到了非常有效的降低密度作用，且保持较高强度的目的。
[0040]实施例4:
[0041]将按实施例1的配方制备而成的一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，应用于集成吊顶扣板，成品不仅具有更高的强度以及较低的密度，并具有高的耐候性，使用寿命大大增加。
[0042]应当指出，以上【具体实施方式】仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
【主权项】
1.一种低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于由以下重量份数的原料制备而成，具体为:不饱和树脂50-70份、低收缩剂30-50份、固化剂1-2份、脱模剂3_6份、空心陶瓷微珠30-60份、抗氧化剂5-10份、色浆4-10份、无机阻燃矿物填料200-350份、玻璃纤维50-150 份。2.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于:所述不饱和树脂为间苯树脂、邻苯树脂、对苯树脂以及乙烯基树脂中的一种。3.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于:所述低收缩剂为新型PVAc/St共聚物。4.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于:所述脱模剂为新型液态脱模剂。5.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于所述空心陶瓷微珠经过以下处理工艺得到:按重量比为1:1的比例将硅烷偶联剂h-151配成水溶液，搅拌均匀后滴入烘干后的空心陶瓷微珠中，搅拌40-60min，使处理剂充分包覆空心陶瓷微珠，然后将处理后的空心陶瓷微珠放入烘箱中，烘箱温度保持在110°C，恒温3小时后，取出放入恒温干燥箱内备用，制备而成的空心陶瓷微珠平均粒径小于40μπι，抗压强度大于40MPa,密度小于 0.35g/cm3。6.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于:所述抗氧化剂是亚磷酸酯类和水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类UV吸光剂复合体系。7.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于:所述无机阻燃矿物料是高阻燃级氢氧化铝。8.根据权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料，其特征在于:所述玻璃纤维为3_25mm的无碱玻璃纤维。9.如权利要求1所述的低密度、高阻燃、高耐候性团状模塑料的应用，其特征在于用于集成吊顶扣板。
【文档编号】C08K13/06GK106009576SQ201610367226
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】鲁平才, 赵钎, 张伟
【申请人】江苏兆鋆新材料股份有限公司