本发明涉及一种模塑料及制备方法，尤其是涉及一种连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料及制备方法，它属于复合材料领域。
背景技术：
近年来，玻璃纤维增强复合材料因其轻质高强的特性在日常生活中得到了越来越广泛的应用。其中，片状模塑料（sheetmoldingcompound，smc）技术又因其可一次成型具有复杂精细结构的产品、生产效率高、可根据需要进行配方设计以得到具备特定需求的产品等特性，成为目前玻纤增强热固性复合材料最为重要的成型工艺之一。该技术起源于上世纪60年代的联邦德国，其所含主要化学成分通常包括不饱和聚脂树脂、低收缩剂树脂、填料、玻璃纤维等，同时辅以引发剂、阻聚剂、内脱模剂、色浆、增稠剂等辅助材料。将以上原料按照设定量在高速分散机内进行高速混合分散，进而使用片状模塑料生产机组将树脂糊与增稠剂糊按照设定比例进行混配、再与被短切成特定长度的玻璃纤维进行复合，即可得到片状“三明治”结构。
利用不饱和聚酯树脂中的羧基与羟基与碱金属氧化物间的物理化学作用，该“三明治”结构经过在特定温度下24-96小时的熟化，即形成一种可裁切、可灵活搬运的固态片状物。该固态片状物按照特定方式划切后，将其置于具有特定结构的模具型腔内，即可在高温下高压下流动充满模具型腔，进而发生交联固化反应、得到热固性固体模压产品。此类产品在轨道交通、汽车/火车部件、电气用品、建材等领域得到了广泛的应用。
在室外用轨道交通领域，部分产品如高铁电缆支架、列车外壁板等因其特殊的使用条件，对材料本身的强度、阻燃特性与低吸水性提出了很高的要求。较低的吸水率不仅可以保证制品在不同户外使用时间后的尺寸稳定性，也直接关系到基体树脂的水解难易程度与制品最终使用寿命。高阻燃特性则可以在发生火灾等意外时保证相关人员有更大的逃生机会。制品的力学性能则直接关系到材料是否可以作为承受载荷的结构件来使用，也可在发生意外时保障人身与财产安全。
常规的片状模塑料通常全部使用短切长度25.4mm的玻纤进行增强，因此其强度尤其是弯曲与冲击强度受到了很大限制。如能使用定向玻璃纤维取代短切玻璃纤维作为增强材料，无疑可显著改善材料强度。同时因为该调整不涉及玻纤含量的变化，制备片状模塑料所用的树脂糊粘度可维持在较高水平，这就为通过大量添加阻燃填料赋予材料高阻燃特性（ul-94v0级）与低吸水率提供了可能。
公开日为2010年04月21日，公开号为cn101696320a的中国专利中，公开了一种名称为“一种连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料”的发明专利。该专利提供的连续定向玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模塑料虽采用连续定向玻璃纤维增强，但偏重于材料制备工艺的改进、同时在制备时使用了阻燃填料，并未涉及材料低吸水率性能的控制、同时阻燃特性的描述也未与美国ul-94标准中所列明的阻燃等级进行对应。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，通过全部或部分使用连续定向玻璃纤维替换短切玻璃纤维来提升材料力学性能，在此基础上保证材料的阻燃等级达到ul-94v0级，同时材料的吸水率可控制在0.15%以下的连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料及制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料，其特征在于：所述片状模塑料的配方包含如下质量份的物质：不饱和聚酯树脂60-90份，低收缩剂10-40份，苯乙烯0-10份，填料100-200份，玻璃纤维60-120份，引发剂0.5-2.0份，阻聚剂0-0.1份，增稠剂0.5-2.0份，内脱模剂2-6份，加工助剂0-4份。
作为优选，本发明所述不饱和聚酯树脂为对苯树脂、间苯树脂或乙烯基树脂的一种或任意几种的混合。
作为优选，本发明所述低收缩剂为聚苯乙烯、聚乙烯微粉或聚甲基丙烯酸甲酯的一种或任意几种的混合。
作为优选，本发明所述填料采用氢氧化铝或碳酸钙的一种或两种的混合。
作为优选，本发明所述玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维与短切长度25.4mm的短纤维的混合物，混合比例为：1:5-5:1。
作为优选，本发明所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯（tbpb）、叔丁过氧化碳酸异丙酯（bic-75）或过氧化-2-乙基已酸叔丁酯（tbpo）的一种或任意几种的混合。
作为优选，本发明所述阻聚剂为对苯醌。
作为优选，本发明所述内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙的一种或两种的混合物。
作为优选，本发明所述增稠剂为氧化镁或氢氧化镁的一种或两种的混合物；加工助剂为byk996或byk972的一种或两种的混合物。
本发明还提供一种连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料的制备方法，采用连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料，其特征在于：包括以下步骤：
a、将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、苯乙烯、填料、引发剂、阻聚剂、内脱模剂和加工助剂等按照一定比例称取，进行充分搅拌混合得到树脂糊；
b、将增稠剂与载体树脂混合，得到增稠剂糊；
c、将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合、经过浸渍和压实过程得到片材；
d、将片材在一定温度下放置熟化，待压入硬度达到一定范围后，即得到连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、由于使用连续定向玻璃纤维配合部分短切玻璃纤维进行增强，所得片状模塑料相比常规的全部使用短切玻璃纤维增强的片状模塑料在力学性能上有显著提高，同时可保证阻燃填料的高添加量、从而实现材料本身的高阻燃特性（对应ul-94标准中列明的阻燃等级）；2、在保证高强度与高阻燃性的基础上，所得片状模塑料的吸水率可控制在0.15%以下，从而更好地满足室外使用过程中的尺寸稳定性与使用寿命要求。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料，其特征在于：所述片状模塑料的配方包含如下质量份的物质：不饱和聚酯树脂60-90份，低收缩剂10-40份，苯乙烯0-10份，填料100-200份，玻璃纤维60-120份，引发剂0.5-2.0份，阻聚剂0-0.1份，增稠剂0.5-2.0份，内脱模剂2-6份，加工助剂0-4份。
本实施例中的不饱和聚酯树脂为对苯树脂、间苯树脂或乙烯基树脂的一种或任意几种的混合。
本实施例中的低收缩剂为聚苯乙烯、聚乙烯微粉或聚甲基丙烯酸甲酯的一种或任意几种的混合。
本实施例中的填料采用氢氧化铝或碳酸钙的一种或两种的混合。
本实施例中的玻璃纤维为无碱连续玻璃纤维与短切长度25.4mm的短纤维的混合物，混合比例为：1:5-5:1。
本实施例中的引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯（tbpb）、叔丁过氧化碳酸异丙酯（bic-75）或过氧化-2-乙基已酸叔丁酯（tbpo）的一种或任意几种的混合。
本实施例中的阻聚剂为对苯醌。
本实施例中的内脱模剂为硬脂酸锌或硬脂酸钙的一种或两种的混合物。
本实施例中的增稠剂为氧化镁或氢氧化镁的一种或两种的混合物；加工助剂为德国毕克化学生产的byk996或byk972的一种或两种的混合物
本实施例一种连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料的制备方法，包括以下步骤：
a、将不饱和聚酯树脂、低收缩剂、苯乙烯、填料、引发剂、阻聚剂、内脱模剂和加工助剂等按照一定比例称取，进行充分搅拌混合得到树脂糊；
b、将增稠剂与载体树脂混合，得到增稠剂糊；
c、将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合、经过浸渍和压实过程得到片材；
d、将片材在一定温度下放置熟化，待压入硬度达到一定范围后，即得到连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料。
实施例1：
准备间苯树脂37kg，聚甲基丙烯酸甲酯13kg，聚乙烯微粉2kg，苯乙烯1.5kg，氢氧化铝75kg，玻璃纤维42.5kg（定向连续纤维与短切长度25.4mm的短纤维的比例为5:1），过氧化苯甲酸叔丁酯0.65kg，对苯醌0.02kg，氧化镁0.60kg，硬脂酸锌2.2kg，byk996助剂0.5kg,byk972助剂0.4kg。
将以上除增稠剂糊外的化工原材料按照预定比例称取并用高速搅拌机进行充分混合得到树脂糊，糊粘度约为120p；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合、经过浸渍和压实过程得到片状模塑料片材；将片材在45℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料。
实施例2：
准备乙烯基酯树脂34kg，聚苯乙烯16kg，聚乙烯微粉2.5kg，苯乙烯2.5kg，氢氧化铝85kg，玻璃纤维41kg（定向连续纤维与短切长度25.4mm的短纤维的比例为4:2），叔丁过氧化碳酸异丙酯0.5kg，对苯醌0.01kg，氧化镁0.55kg，硬脂酸锌2.5kg，byk996助剂1.0kg,byk972助剂0.5kg。
将以上除增稠剂糊外的化工原材料按照预定比例称取并用高速搅拌机进行充分混合得到树脂糊，糊粘度约为105p；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合、经过浸渍和压实过程得到片状模塑料片材；将片材在45℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料。
实施例3：
准备对苯树脂31kg，聚甲基丙烯酸甲酯19kg，聚乙烯微粉2.0kg，苯乙烯2.0kg，氢氧化铝75kg，碳酸钙15kg，玻璃纤维58kg（定向连续纤维与短切长度25.4mm的短纤维的比例为4:2），叔丁过氧化碳酸异丙酯0.55kg，对苯醌0.02kg，氧化镁0.65kg，硬脂酸锌2.0kg，byk996助剂1.3kg,byk972助剂0.5kg。
将以上除增稠剂糊外的化工原材料按照预定比例称取并用高速搅拌机进行充分混合得到树脂糊，糊粘度约为98p；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与连续定向玻璃纤维及短切玻璃纤维复合、经过浸渍和压实过程得到片状模塑料片材；将片材在45℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到连续定向玻璃纤维增强高阻燃低吸水率片状模塑料。
比较例：
准备邻苯树脂35kg，饱和聚酯15kg，苯乙烯1.5kg，碳酸钙70kg，玻璃纤维42kg（全部为短切长度25.4mm的短纤维），过氧化苯甲酸叔丁酯0.60kg，对苯醌0.01kg，氧化镁0.65kg，硬脂酸锌2.2kg，byk996助剂0.6kg,byk972助剂0.3kg。
将以上除增稠剂糊外的化工原材料按照预定比例称取并用高速搅拌机进行充分混合得到树脂糊，糊粘度约为100p；将树脂糊和增稠剂糊同时通过片状模塑料生产机组的在线混合系统混合，再与短切玻璃纤维复合、经过浸渍和压实过程得到片状模塑料片材；将片材在45℃下放置熟化，待压入硬度达到350-450后，即得到常规短切玻璃纤维增强片状模塑料。
实施例1与比较例的常规力学性能、阻燃性与吸水率结果对比如下：
可以看出，使用连续定向纤维增强的片状模塑料（实施例1），其在玻纤质量分数（wt%）相同的情况下力学性能明显优于全短切纤维增强常规片状模塑料（比较例），同时可实现阻燃等级达到ul-94v0级、材料吸水率小于0.15%。
在以上各个实施例中，为了使得片状模塑料呈现不同的颜色，可以在制备过程中加入各种颜料糊。
通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。