一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料及其制备方法，复合材料包含乙烯基酯树脂、玻璃纤维、氧化石墨烯粉末、低轮廓剂、增稠剂、无机矿物的填料、固化剂。本发明通过利用氧化石墨烯巨大的比表面积和表面丰富的官能团赋予其优异的复合性能，氧化石墨烯与树脂基复合材料相复合可以明显提高材料的热、力、电等方面的性能。本发明所涉及的复合材料产品形式为片状模塑料，采用的成型工艺为模压成型或注射成型，本发明的制备方法简单易行。
【专利说明】一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料及其制备方法。
【背景技术】[0002]近10年来，国内外已有大量GO与多种基体复合的报道，但氧化石墨烯是否实现单片剥离却不明确，仅可被称作GO/聚合物插层复合材料。2004年后，随着石墨烯单片在普通环境下的稳定存在被证实，以及机械剥离GO制备氧化石墨烯技术的成熟运用，才真正意义上实现了氧化石墨烯/聚合物纳米复合材料的合成。
[0003]与单壁碳纳米管(SWCNT)类似，石墨烯具有热、力、电等优异的性能。但聚合物分子不易进入SWCNT内表面，而氧化石墨烯巨大的比表面积和表面丰富的官能团赋予其优异的复合性能，在经过改性和还原后可在聚合物基体中形成纳米级分散，从而使石墨烯片在改变聚合物基质的力学、流变、可渗透性和降解稳定性等方面具有更大的潜力。另外，由于氧化石墨烯成本低廉，原料易得，因此比SWCNT更具竞争优势。目前同外已有氧化石墨烯/聚合物复合材料的相关专利报道，应用领域涵盖了能源行业的燃料电池用储氢材料，合成化学工业的微孔催化剂载体，导电塑料，导电涂料以及建筑行业的防火阻燃材料等方面。
[0004]
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料及其制备方法，由于氧化石墨烯拥有的优异的热、力、电等性能，本发明GO作为增强材料加入树脂糊中，通过超声分散法使其分散均匀于原料中制备出的SMC材料机械性能得到明显增强，并且具有很高的热稳定性。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料，其特征在于:所述复合材料含有如下重量分数比的组分:
乙烯基树脂5-50
玻璃纤维5-30
氧化石墨烯5-30
低轮廓剂5-25
无机矿物填料10-70
增稠剂1-5
脱模剂1-10
固化剂0.1-5
所述乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂；所述玻璃纤维是经过硅烷基偶联剂处理的；所述无机矿物填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或云母中的任一种或几种。[0007]所述低轮廓剂为PVAc、PS或PMMA中的任一种。所述无机矿物填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或云母中的任一种或几种。所述固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比为0.6-0.9/0.1-0.4。所述脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的任意一种。
[0008]本发明中，所述复合材料产品形式为片状模塑料(SMC)。所述复合材料采用的成型工艺为模压成型或注射成型。
[0009]一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料的制备方法，其特征在于该方法具体制备步骤如下:
(1)将GO分散于无水乙醇溶剂中，经过超声波振荡Ih以将其进一步剥离成单片的氧化石墨稀，然后加入乙烯基酷树脂，超声Ih ；
(2)将上述GO分散于乙烯基酯树脂混合液、低轮廓剂、无机矿物的填料、脱模剂、固化剂按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在800-1200rpm，搅拌15分钟；
(3)迅速投入氧化镁增稠剂，在高速搅拌1-2分钟；
(4)快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上
2-4mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切到组切成24mm长度短切单纤维均匀散落在下层树脂糊上，同步通过压力棍，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经调整棍排除空气；
(5)收卷装置绕成SMC卷，然后进入25-40°C熟化室进行快速增稠，经24-200小时后达到树脂充分浸透玻璃纤维，得到氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料。
[0010]本发明使用氧化石墨烯与树脂基复合材料相复合后，明显提升了该材料的拉伸、压缩、弯曲、抗冲击等性能。得到的复合材料有优异的机械性能并且具有很高的热稳定性。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:
一种氧化石墨烯(GO)增强乙烯基酯复合材料，其原材料组成按重量分数为:
乙烯基树脂20
玻璃纤维20
GO
5
低轮廓剂8
无机矿物填料40
增稠剂2
脱模剂3
固化剂2
其中:乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂；玻璃纤维是经过硅烷基偶联剂处理的；低轮廓剂为PVAc ;无机矿物填料为氢氧化铝；固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比为0.7/0.3 ;脱模剂为硬脂酸锌。
[0012]具体制备步骤如下:
(I)将GO分散于无水乙醇溶剂中，经过超声波振荡Ih以将其进一步剥离成单片的氧化石墨稀，然后加入乙烯基酷树脂，超声Ih。
[0013](2)将上述GO分散于乙烯基酯树脂混合液、低轮廓剂、无机矿物的填料、脱模剂、固化剂按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在800-1200rpm，搅拌15分钟。
[0014](3)迅速投入氧化镁增稠剂，在高速搅拌1-2分钟。
[0015](4)快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上2-4_厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切到组切成24_长度短切单纤维均匀散落在下层树脂糊上，同步通过压力棍，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经调整棍排除空气。
[0016](5)收卷装置绕成SMC卷，然后进入25-40°C熟化室进行快速增稠，经24-200小时后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成本发明的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料的制备。
[0017]本实施例制得的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料，拉伸强度250Mpa、弯曲强度310Mpa、冲击强度8Kj/m2、热变形温度310°C。[0018]实施例2:
一种氧化石墨烯(GO)增强乙烯基酯复合材料，其原材料组成按重量分数为:
乙烯基树脂20
玻璃纤维20
GO10
低轮廓剂8
无机矿物填料40
增稠剂2
脱模剂3
固化剂2
其中:乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂；玻璃纤维是经过硅烷基偶联剂处理的；低轮廓剂为PVAc ;无机矿物填料为氢氧化铝；固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比为0.7/0.3 ;脱模剂为硬脂酸锌。
[0019]具体制备步骤如下:
(I)将GO分散于无水乙醇溶剂中，经过超声波振荡Ih以将其进一步剥离成单片的氧化石墨稀，然后加入乙烯基酷树脂，超声Ih。
[0020](2)将上述GO分散于乙烯基酯树脂混合液、低轮廓剂、无机矿物的填料、脱模剂、固化剂按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在800-1200rpm，搅拌15分钟。
[0021](3)迅速投入氧化镁增稠剂，在高速搅拌1-2分钟。
[0022](4)快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上2-4_厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切到组切成24_长度短切单纤维均匀散落在下层树脂糊上，同步通过压力棍，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经调整棍排除空气。
[0023](5)收卷装置绕成SMC卷，然后进入25-40°C熟化室进行快速增稠，经24-200小时后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成本发明的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料的制备。
[0024]本实施例制得的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料，拉伸强度280Mpa、弯曲强度330Mpa、冲击强度10Kj/m2、热变形温度330°C。
[0025]对比实施例1:
一种乙烯基酯SMC材料的制备，其原材料组成按重量分数为乙烯基树脂20
玻璃纤维20
GOO
低轮廓剂8
无机矿物填料40
增稠剂2
脱模剂3
固化剂2
其中:乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂；玻璃纤维是经过硅烷基偶联剂处理的；低轮廓剂为PVAc ;无机矿物填料为氢氧化铝；增稠剂为氧化镁；固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比为0.7/0.3 ;脱模剂为硬脂酸锌。
[0026]具体制备步骤如下:
(I)将乙烯基酯树脂、低轮廓剂、无机矿物的填料、脱模剂、固化剂按配方量投入高速剪切混合机中充分搅 拌，转速控制在800-1200rpm，搅拌15分钟。
[0027](2)迅速投入氧化镁增稠剂，在高速搅拌1-2分钟。
[0028](3)快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上2-4_厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切到组切成24_长度短切单纤维均匀散落在下层树脂糊上，同步通过压力棍，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经调整棍排除空气。
[0029](4)收卷装置绕成SMC卷，然后进入25_40°C熟化室进行快速增稠，经24-200小时后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成一种乙烯基酯SMC材料的制备。
[0030]本对比实施例制得的一种乙烯基酯SMC材料，拉伸强度50Mpa、弯曲强度130Mpa、冲击强度2Kj/m2、热变形温度204°C。
【权利要求】
1.一种氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料，其特征在于:所述复合材料含有如下重量分数比的组分:
乙烯基树脂5-50
玻璃纤维5-30
氧化石墨烯5-30
低轮廓剂5-25
无机矿物填料10-70
增稠剂1-5
脱模剂1-10
固化剂0.1-5 所述乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂；所述玻璃纤维是经过硅烷基偶联剂处理的，所述偶联剂为含有苯乙烯基的反应型偶联剂；所述无机矿物填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或云母中的任一种或几种。
2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料，其特征在于:所述低轮廓剂为PVAc、PS或PMMA中的任一种。
3.根据权 利要求1所述的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料制备方法，其特征在于:所述的增稠剂为氧化镁或氢氧化镁。
4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料制备方法，其特征在于:所述固化剂为TBPB或TBPB与TBPO复合引发体系，其中ΤΒΡΒ/ΤΒΡ0的重量配比为0.6-0.9/0.1-0.4。
5.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料制备方法，其特征在于:所述脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料制备方法，其特征在于:所述复合材料产品形式为片状模塑料。
7.—种权利要求1所述的氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料的制备方法，其特征在于该方法具体制备步骤如下: (1)将GO分散于无水乙醇溶剂中，经过超声波振荡Ih以将其进一步剥离成单片的氧化石墨稀，然后加入乙烯基酷树脂，超声Ih ； (2)将上述GO分散于乙烯基酯树脂混合液、低轮廓剂、无机矿物的填料、脱模剂、固化剂按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在800-1200rpm，搅拌15分钟； (3)迅速投入氧化镁增稠剂，在高速搅拌1-2分钟； (4)快速转移放出至SMC机组的两个储糊槽中，行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上2-4mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切到组切成24mm长度短切单纤维均匀散落在下层树脂糊上，同步通过压力棍，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经调整棍排除空气； (5)收卷装置绕成SMC卷，然后进入25-40°C熟化室进行快速增稠，经24-200小时后达到树脂充分浸透玻璃纤维，得到氧化石墨烯增强乙烯基酯复合材料。
【文档编号】C08K5/098GK103540104SQ201310501959
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】鲁平才, 魏涛, 赵钎 申请人:江苏兆鋆新材料科技有限公司