一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料及制备方法与流程

1.本发明涉及高分子材料制备技术领域，尤其涉及一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料及制备方法。


背景技术：

2.片状模塑料，即smc，国内常称作不饱和聚酯树脂片状模塑料，其成型工艺目前主要在加热加压的条件下模压固化脱模，得到所需制品的一种闭膜成型复合材料的技术。
3.与其他材料及成型技术相比，smc材料制品具有优良的电气性能、力学性能、耐化学腐蚀性及阻燃性，且其成型周期短，产品质量稳定，绿色环保，效率高，可实现耐高温要求等优点。但是，现有的smc材料制品存在在低烟增长和火焰蔓延指数这块存在一定的局限性。因此，研究高性能smc复合材料，生产出满足交通轨道高铁行业所需的极低烟增长及火焰蔓延指数的高阻燃smc材料，当遇到极端情况时，可以给人员提供更多的逃生及救援时间，减少人员伤亡等，是提高我国不饱和聚酯模塑料工业发展的一项重要工作。


技术实现要素：

4.发明目的：本发明提出了一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料、制备及其应用，制备的新型片状模塑料具有优良的机械强度，不易碎，且高阻燃，低烟密度，低毒性，外观优美，质轻。
5.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：一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料，以重量计算包括如下制备原料：含苯环不饱和聚酯树脂50-70份、特种低收缩剂30-50份、离子液体改性高阻燃填料320-400份、复配型无机抑烟剂40-100份、助剂3-15份、催化剂1-5份、玻璃纤维100-150份。。
6.更进一步的，所述含苯环不饱和树脂为邻苯二甲酸酐不饱和树脂、对苯二甲酸酐不饱和树脂、间苯二甲酸酐不饱和树脂中的一种或几种。
7.更进一步的，所述特种低收缩剂为聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸、苯乙烯系嵌段共聚物中的一种或几种。
8.更进一步的，所述离子液体改性高阻燃填料为经过离子液体改性的灰绿色石英岩、氢氧化铝、硅铝酸镁、氢氧化镁、高岭土中的一种或几种；所述离子液体为磷酸盐离子液体；处理温度为25-35℃，处理时间为30-45min。
9.更进一步的，所述复配型无机抑烟剂为经过聚氨酯类有机物25-30℃，5-10min处理的无机抑烟剂混合物；所述无机抑烟剂混合物为以重量计7:1-7:5的硼酸锌和硅酸铝镁。
10.更进一步的，所述助剂为毕克公司的byk-9010、byk-996，byk-9065或byk-9080中的一种或几种。
11.更进一步的，所述催化剂为氧化镁、氢氧化镁、氧化钙或氢氧化钙中的一种或几种。
12.更进一步的，所述玻璃纤维采用12.5mm或25mm的无碱短切玻璃纤维。
13.本发明还公开了上述极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
14.(1)首先以重量计算准备各制备原料，将上述含苯环不饱和聚酯树脂、特种低收缩剂、离子液体改性高阻燃填料、复配型无机抑烟剂、助剂按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在1200-1500rpm，搅拌8-15min，得到树脂糊d，迅速投入催化剂，再高速搅拌1-2min，即快速转移放出至smc机组的两个储糊槽中；
15.(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.8-2.0mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成smc卷，然后进入40-45℃熟化室进行快速增稠，经24-48h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成片状模塑料的制备。
16.更进一步的，所述树脂糊d的粘度为10000-20000cps，温度不超过35℃。
17.有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：
18.(1)选择适宜的含苯环型不饱和聚酯树脂，搭配使用特种第五代低收缩剂，筛选高性能助剂，使用复配型无机抑烟剂，掺杂离子液体改性高阻燃填料搭配使用，生产出所需的极低烟增长及火焰蔓延指数的高阻燃smc复合材料。
19.(2)复配型无机抑烟剂为有机物处理的硼酸盐与硅酸盐，于高温燃烧条件下会发生化学反应，在产品外层形成一层有强度的“隔离层”对发烟性和火焰蔓延有很好的抑制作用。传统高份数高阻燃填料根本加不进去，离子液体改性高阻燃填料能够实现高含量添加；且和复配型无机抑烟剂能够相辅相成一边抑制烟的产生，一边产生水汽及含氮磷等阻燃成分，使火焰迅速熄灭。
20.(3)成品片状模塑料具有优良的机械强度，不易碎，高阻燃，外观优美，环保，极低烟密度及火焰蔓延指数等优点；且生产工艺步骤简单，生产过程中温度控制适宜，不需提供额外能量，且不会产生“三废”。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
22.实施例1：
23.一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
24.(1)首先以重量计算准备各制备原料，将含苯环不饱和聚酯树脂60份、特种低收缩剂40份、离子液体改性高阻燃填料360份、复配型无机抑烟剂60份、助剂8份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在1500rpm，搅拌8min，得到树脂糊d，树脂糊d的粘度为10000-20000cps，温度不超过35℃，迅速投入催化剂2份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至smc机组的两个储糊槽中；
25.(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.8mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维120份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成smc卷，然后进入45℃熟化室进行快速增稠，经24h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成片状模塑料的制备；
26.其中，所述含苯环不饱和树脂为邻苯二甲酸酐不饱和树脂；所述特种低收缩剂为聚醋酸乙烯酯；所述离子液体改性高阻燃填料为经过磷酸盐离子液体改性的灰绿色石英
岩，处理温度为30℃，处理时间为40min；所述复配型无机抑烟剂为经过聚氨酯类有机物25℃，8min处理的无机抑烟剂混合物；所述无机抑烟剂混合物为以重量计7:3的硼酸锌和硅酸铝镁；所述助剂为毕克公司的byk-9010；所述催化剂为氧化镁；所述玻璃纤维采用25mm的无碱短切玻璃纤维。
27.实施例2：
28.一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
29.(1)首先以重量计算准备各制备原料，将含苯环不饱和聚酯树脂70份、特种低收缩剂30份、离子液体改性高阻燃填料360份、复配型无机抑烟剂60份、助剂8份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在1500rpm，搅拌8min，得到树脂糊d，树脂糊d的粘度为10000-20000cps，温度不超过35℃，迅速投入催化剂2份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至smc机组的两个储糊槽中；
30.(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.8mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维120份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成smc卷，然后进入45℃熟化室进行快速增稠，经24h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成片状模塑料的制备。
31.其中，所述含苯环不饱和树脂为对苯二甲酸酐不饱和树脂；所述特种低收缩剂为聚甲基丙烯酸；所述离子液体改性高阻燃填料为经过磷酸盐离子液体改性的灰氢氧化铝，处理温度为25℃，处理时间为45min；所述复配型无机抑烟剂为经过聚氨酯类有机物25℃，10min处理的无机抑烟剂混合物；所述无机抑烟剂混合物为以重量计7:1的硼酸锌和硅酸铝镁；所述助剂为毕克公司的byk-9080；所述催化剂为氢氧化镁；所述玻璃纤维采用12.5mm的无碱短切玻璃纤维。
32.实施例3:
33.一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
34.(1)首先以重量计算准备各制备原料，将含苯环不饱和聚酯树脂50份、特种低收缩剂50份、离子液体改性高阻燃填料360份、复配型无机抑烟剂60份、助剂8份投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在1500rpm，搅拌8min，得到树脂糊d，树脂糊d的粘度为10000-20000cps，温度不超过35℃，迅速投入催化剂2份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至smc机组的两个储糊槽中；
35.(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.8mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维120份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成smc卷，然后进入45℃熟化室进行快速增稠，经24h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成片状模塑料的制备。
36.其中，所述含苯环不饱和树脂为间苯二甲酸酐不饱和树脂；所述特种低收缩剂为苯乙烯系嵌段共聚物；所述离子液体改性高阻燃填料为经过磷酸盐离子液体改性的硅铝酸镁，处理温度为35℃，处理时间为30min；所述复配型无机抑烟剂为经过聚氨酯类有机物30℃，5min处理的无机抑烟剂混合物；所述无机抑烟剂混合物为以重量计7:5的硼酸锌和硅酸铝镁；所述助剂为毕克公司的byk-996；所述催化剂为氧化钙；所述玻璃纤维采用25mm的无碱短切玻璃纤维。
37.实施例4：
38.一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
39.(1)首先以重量计算准备各制备原料，将含苯环不饱和聚酯树脂60份、特种低收缩剂40份、离子液体改性高阻燃填料320份、复配型无机抑烟剂100份、助剂10份按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在1500rpm，搅拌8min，得到树脂糊d，树脂糊d的粘度为10000-20000cps，温度不超过35℃，迅速投入催化剂2份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至smc机组的两个储糊槽中；
40.(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.8mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维120份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成smc卷，然后进入45℃熟化室进行快速增稠，经24h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成片状模塑料的制备。
41.其中，所述含苯环不饱和树脂为邻苯二甲酸酐不饱和树脂；所述特种低收缩剂为聚甲基丙烯酸；所述离子液体改性高阻燃填料为经过磷酸盐离子液体改性的氢氧化镁，处理温度为28℃，处理时间为38min；所述复配型无机抑烟剂为经过聚氨酯类有机物26℃，7min处理的无机抑烟剂混合物；所述无机抑烟剂混合物为以重量计7:3的硼酸锌和硅酸铝镁；所述助剂为毕克公司的byk-9065；所述催化剂氢氧化钙；所述玻璃纤维采用12.5mm的无碱短切玻璃纤维。
42.实施例5：
43.一种极低烟增长和火焰蔓延指数片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：
44.(1)首先以重量计算准备各制备原料，将含苯环不饱和聚酯树脂60份、特种低收缩剂40份、离子液体改性高阻燃填料380份、复配型无机抑烟剂40份、助剂7份按配方量投入高速剪切混合机中充分搅拌，转速控制在1500rpm，搅拌8min，得到树脂糊d，树脂糊d的粘度为10000-20000cps，温度不超过35℃，迅速投入催化剂2份，再高速搅拌1min，即快速转移放出至smc机组的两个储糊槽中；
45.(2)行走的上、下聚乙烯薄膜均匀涂敷上1.8mm厚的树脂糊，连续玻璃纤维通过圆形切刀组切成所需长度，短切玻璃纤维120份均匀散落在下层树脂糊上，通过压力辊，使树脂糊与纤维浸透混合一体，再经碾压辊排除空气，收卷装置绕成smc卷，然后进入45℃熟化室进行快速增稠，经24h后达到树脂充分浸透玻璃纤维，即完成片状模塑料的制备。
46.其中，所述含苯环不饱和树脂为邻苯二甲酸酐不饱和树脂；所述特种低收缩剂为聚醋酸乙烯酯；所述离子液体改性高阻燃填料为经过磷酸盐离子液体改性的灰绿色石英岩，处理温度为30℃，处理时间为40min；所述复配型无机抑烟剂为经过聚氨酯类有机物25℃，8min处理的无机抑烟剂混合物；所述无机抑烟剂混合物为以重量计7:3的硼酸锌和硅酸铝镁；所述助剂为毕克公司的byk-9010；所述催化剂为氧化镁；所述玻璃纤维采用25mm的无碱短切玻璃纤维。
47.对比例1：
48.其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于并未使用离子液体改性高阻燃填料，使用的是普通阻燃填料。
49.对比例2：
50.其他实施方式与实施例1相同，不同之处在于并未使用复配型无机抑烟剂。
51.对实施例1-5以及对比例1-2的成品片状模塑料压制标准试条进行各种性能测试，
其中测试方法如下：
52.1)火焰蔓延指数检测标准参照标准《ul723-2018》，《can/ulc-s 102-2018+r1:2019》；
53.2)烟增长指数检测标准参照标准《ul723-2018》，《can/ulc-s 102-2018+r1:2019》；
54.3)阻燃性能检测标准参照标准《ul94》；
55.4)机械强度检测标准参照标准《gb/t 23641-2018》。
56.测试数据如表1所示：
57.表1实施例1-5以及对比例1-2性能测试对比
[0058][0059]
从测试数据可以明显看出，与本发明的实施例1-5相比，对比例1/2不添加离子液体改性高阻燃填料或者复配型无机抑烟剂，其火焰蔓延指数升高，且对比例2未添加复配型无机抑烟剂，烟增长指数明显较高。本发明通过使用特定结构设计的氮、磷或硫离子液体改性高阻燃填料和无机复配型抑烟剂的协调作用，起到了非常有效的提升机械性能，降低火焰蔓延指数以及烟增长指数，提高阻燃性能的作用。
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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技术所附权利要求所限定的范围。