一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.油烟机是目前人们生活不可取少的电器之一，抽烟机中包含抽油烟机外壳，在抽烟机使用时，油烟机外壳由于距离灶具火源近，进而要求抽烟机外壳材料的热变形温度较高，一般在250℃以上，同时还需要具备阻燃性能；除此之外，由于油烟机外壳的油污大，需要经常清洁，进而还要求抽烟机外壳材料表面硬度高、耐摩擦且疏水疏油易清洁；而抽烟机外壳属于外观件，还要求抽烟机外壳的材料外观具有耐高温不变色和耐老油不变色的特点。
3.目前，传统吸油烟机外壳一般采用金属或者玻璃材质制作油烟机外壳。cn206386982u公开了一种家用抽油烟机，包括机壳、固定卡扣和卡环，所述机体上外侧设置有控制面板，所述机体顶部安装有机壳和钢化玻璃，所述钢化玻璃底部设置有放置架，所述机体底部设有吸油烟口，所述伸缩罩两侧均设置有提手，所述伸缩罩的一端设置有防尘罩，且防尘罩尾端设有卡环，所述伸缩罩的另一端设置有固定卡扣。该家用抽油烟机为壁挂式结构设计，在机体底部安装有伸缩罩，在炒菜时只需要通过提手拉下伸缩罩使抽油烟机与油烟锅的高度缩短，从而解决炒菜的油烟不易被抽油烟机所吸走的问题，且该伸缩罩是由三防布、塑胶铂布、尼龙布、阻燃布、耐高温布另加pvc板经过热合机一次成型，具有防尘、防水、防油、防腐蚀等特点。但是受到金属和玻璃工艺的限制，产品外形较单一；而塑胶材质通过注塑成型，可以实现外形的多样，减少外观设计的限制，目前成为研究的重点。但是，塑胶材质具有表面硬度低，容易划伤、耐高温变形、耐高温变色、耐老油变色以及油污很难清洗等痛点，导致塑胶材料无法顺利应用在油烟机的外壳。
4.因此，开发一种耐老油不变形、不变色、耐划伤且具有优异阻燃性能的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，是本领域急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料及其制备方法和应用，所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料具有优异的耐高温、耐老油、耐划伤和阻燃性能，同时还与陶瓷涂料具有极高的附着力，进而采用其制备得到抽油烟机外壳具有耐老油不变形、不变色、耐划伤、疏水疏油以及阻燃性能优异的特点。
6.为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料按照重量份包括如下组分：
[0008][0009]
其中，所述苯并噁嗪树脂可以为22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份或34重量份等。
[0010]
所述催化剂可以为0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份、0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份或0.75重量份等。
[0011]
所述碳酸钙可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份或27重量份等。
[0012]
所述玻璃纤维可以为13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份等。
[0013]
所述阻燃剂可以为27重量份、29重量份、31重量份、33重量份、35重量份、37重量份或39重量份等。
[0014]
本发明提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料包括特定份数的苯并噁嗪树脂、催化剂、碳酸钙、玻璃纤维和阻燃剂的组合，选择所述苯并噁嗪树脂作为主体树脂，搭配添加催化剂对其进行开环催化，使得固化后的复合材料具有优异的耐高温性能和耐老油性能；搭配添加阻燃剂、玻璃纤维和碳酸钙，所述玻璃纤维和碳酸钙均具有不燃的特性，同时还可以提高复合材料与后续涂覆在其表面的涂料的附着力，而所述阻燃剂可有效抑制主体树脂的升温和热降解，通过吸附作用抑制烟气的产生，使之碳化而不易产生可燃性挥发物，进而使得到的复合材料还具备优异的阻燃性能；最终可以使采用所述热固性树脂复合材料制备得到的抽油烟机外壳具有优异的耐高温性能、耐老油性能和耐划伤性能，同时还兼具优异的阻燃性能和较高的涂层附着力，有效提高了抽油烟机外壳的使用寿命
[0015]
优选地，所述催化剂包括叔胺类催化剂和/或酸类催化剂。
[0016]
优选地，所述叔胺类催化剂包括苄胺和/或咪唑。
[0017]
优选地，所述酸类催化剂包括己二酸。
[0018]
优选地，所述碳酸钙的粒径为800～1200nm，例如840nm、880nm、920nm、960nm、1000nm、1040nm、1080nm、1120nm或1160nm等。
[0019]
作为本发明的优选技术方案，选择粒径为800～1200nm的碳酸钙作为填料，不仅可以进一步提高热固性复合材料的阻燃性能，同时还可以进一步提高得成型后的复合材料与涂层的附着力，使最终得到的抽烟机外壳具备更优异的阻燃性能和耐划伤性能。
[0020]
优选地，所述玻璃纤维的长度为6～10mm，例如6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm或9.5mm等。
[0021]
优选地，所述阻燃剂包括氢氧化铝。
[0022]
优选地，所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料中还包括脱模剂、分散剂或着
色剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0023]
优选地，所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料中脱模剂的含量为0.8～1.5重量份，例如0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份或1.4重量份等。
[0024]
优选地，所述脱模剂包括硬脂酸锌和/或硬脂酸钙，进一步优选为硬脂酸锌。
[0025]
优选地，所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料中分散剂的含量为1～2重量份，例如1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份、1.6重量份、1.7重量份、1.8重量份或1.9重量份等。
[0026]
优选地，所述分散剂包括硅酸钠、三聚磷酸钠或焦磷酸钠中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为硅酸钠。
[0027]
优选地，所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料中着色剂的含量为0.5～1.5重量份，例如0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份或1.4重量份等。
[0028]
优选地，所述着色剂包括钛白粉。
[0029]
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料的制备方法，所述制备方法包括：将苯并噁嗪树脂、催化剂、部分碳酸钙、任选地脱模剂、任选地分散剂和任选地着色剂进行搅拌，加入剩余部分碳酸钙、玻璃纤维和阻燃剂进行混合，得到所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料。
[0030]
优选地，所述混合的时间为10～15min，例如10.5min、11min、11.5min、12min、12.5min、13min、13.5min、14min或14.5min等。
[0031]
第三方面，本发明提供一种抽油烟机外壳，所述抽油烟机外壳的材料包括如第一方面所述的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料。
[0032]
第四方面，本发明提供一种如第三方面所述的抽油烟机外壳的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0033]
(1)将如第一方面所述的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料注塑热压成型，得到初生抽油烟机外壳；
[0034]
(2)对步骤(1)得到的初生抽油烟机外壳依次进行喷砂、清洗、喷涂底漆、喷涂面漆和烘烤处理，得到所述抽油烟机外壳。
[0035]
优选地，步骤(1)所述注塑热压成型的温度为190～200℃，例如191℃、192℃、193℃、194℃、195℃、196℃、197℃、198℃或199℃等。
[0036]
优选地，步骤(1)所述注塑热压成型的压力为60～100mpa，例如65mpa、70mpa、75mpa、80mpa、85mpa、90mpa或95mpa等。
[0037]
优选地，步骤(1)所述注塑热压成型的时间为150～180s，例如153s、156s、159s、162s、165s、168s、171s、174s或177s等。
[0038]
优选地，步骤(2)所述喷砂包括喷涂棕刚玉砂和/或白刚玉砂。
[0039]
优选地，所述喷砂的压力为0.4～0.5mpa，例如0.41mpa、0.42mpa、0.43mpa、0.44mpa、0.45mpa、0.46mpa、0.47mpa、0.48mpa或0.49mpa等。
[0040]
优选地，所述喷砂后抽油烟机外壳的表面粗糙度为3～3.5μm，例如3.05μm、3.1μm、3.15μm、3.2μm、3.25μm、3.3μm、3.35μm、3.4μm或3.45μm等。
[0041]
优选地，所述清洗包括除油脱脂剂超声清洗和清水冲洗。
[0042]
优选地，所述清洗后还包括干燥的步骤。
[0043]
优选地，所述喷涂底漆包括喷涂溶剂型环氧涂料。
[0044]
优选地，所述喷涂底漆的喷涂压力为2.5～3kg/cm2，例如2.55kg/cm2、2.6kg/cm2、2.65kg/cm2、2.7kg/cm2、2.75kg/cm2、2.8kg/cm2、2.85kg/cm2、2.9kg/cm2或2.95kg/cm2等。
[0045]
优选地，所述喷涂底漆的喷涂距离为20～25cm，例如20.5cm、21cm、21.5cm、22cm、22.5cm、23cm、23.5cm、24cm或24.5cm等。
[0046]
优选地，所述喷涂底漆的喷涂厚度为10～25μm，例如12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm或25μm等。
[0047]
优选地，所述喷涂面漆包括喷涂不粘陶瓷涂料。
[0048]
优选地，所述喷涂面漆的压力为2.5～3kg/cm2，例如2.55kg/cm2、2.6kg/cm2、2.65kg/cm2、2.7kg/cm2、2.75kg/cm2、2.8kg/cm2、2.85kg/cm2、2.9kg/cm2或2.95kg/cm2等。
[0049]
优选地，所述喷涂面漆的喷涂距离为20～25cm，例如20.5cm、21cm、21.5cm、22cm、22.5cm、23cm、23.5cm、24cm或24.5cm等。
[0050]
优选地，所述喷涂面漆的喷涂厚度为5～8μm，例如5.3μm、5.6μm、5.9μm、6.2μm、6.5μm、6.8μm、7.1μm、7.4μm或7.7μm等。
[0051]
优选地，所述烘烤处理具体包括：在80～90℃(例如81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃或89℃等)下低温烘烤5～15min(例如6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min或14min等)，再在250～260℃(例如251℃、252℃、253℃、254℃、255℃、256℃、257℃、258℃或259℃等)下高温烘烤15～20min(15.5min、16min、16.5min、17min、17.5min、18min、18.5min、19min或19.5min等)的步骤。
[0052]
作为本发明的优选技术方式，所述抽烟机外壳的制备方法包括如下步骤：
[0053]
(1)将如第一方面所述的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料在190～200℃、60～100mpa的压力下注塑热压成型150～180s，得到初生抽油烟机外壳；
[0054]
(2)对步骤(1)得到的初生抽油烟机外壳依次喷涂棕刚玉砂和/或白刚玉砂，喷砂的压力为0.4～0.5mpa，喷砂后抽油烟机外壳的表面粗糙度为3～3.5μm，然后采用除油脱脂剂超声清洗和清水冲洗，干燥，再喷涂溶剂型环氧涂料，喷涂压力为2.5～3kg/cm2，喷涂距离为20～25cm，喷涂厚度为10～25μm，再喷涂不粘陶瓷涂料，喷涂压力为0.5～3kg/cm2，喷涂距离为20～25cm，喷涂厚度为5～8μm，最后在80～90℃下低温烘烤5～15min，再在250～260℃下高温烘烤15～20min，得到所述耐油、耐老化的抽油烟机外壳。
[0055]
第五方面，本发明提供一种抽油烟机，所述抽油烟机包括如第三方面所述的抽油烟机外壳。
[0056]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0057]
(1)本发明提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料包括苯并噁嗪树脂、催化剂、碳酸钙、玻璃纤维和阻燃剂的组合，通过选择苯并噁嗪树脂作为主体树脂搭配催化剂，可以有效提高复合材料的耐老油性能、耐高温性能，再搭配加入阻燃剂、玻璃纤维和碳酸钙，有效提高了所述复合材料的阻燃性能和与涂料的附着力，进而使采用所述复合材料制备得到的抽油烟机外壳具有优异的耐高温性能、耐老油性能和耐划伤性能，同时还兼具优异的阻燃性能和较高的涂层附着力，有效提高了抽油烟机外壳的使用寿命。
[0058]
(2)本发明通过进一步限定抽油烟机外壳的成型工艺，可以使得到的抽油烟机外
壳的耐老油
△
e为2.16～2.27，耐高温
△
e为2.20～2.64，阻燃性能均为5va，热变形温度为272～281℃，与涂层的附着力为0～1级。
具体实施方式
[0059]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0060]
实施例1
[0061]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其按照重量份包括如下组分：
[0062][0063]
其中，所述苯并噁嗪树脂来源于亨斯迈、mt 35710fst，碳酸钙的粒径为1000nm，玻璃纤维的长度为8mm；
[0064]
本实施例提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料的制备方法包括：将苯并噁嗪树脂、苄胺、50％的碳酸钙、硬脂酸锌、硅酸钠和钛白粉搅拌均匀，加入剩余50％的碳酸钙、玻璃纤维和氢氧化铝混合12.5min，得到所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料。
[0065]
实施例2
[0066]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其按照重量份包括如下组分：
[0067][0068]
其中，所述苯并噁嗪树脂来源于亨斯迈、mt 35710fst，碳酸钙的粒径为800nm，玻璃纤维的长度为6mm；
[0069]
本实施例提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料的制备方法与实施例1相同。
[0070]
实施例3
[0071]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其按照重量份包括如下组分：
[0072][0073][0074]
其中，所述苯并噁嗪树脂来源于亨斯迈、mt 35710fst，碳酸钙的粒径为1200nm，玻璃纤维的长度为10mm；
[0075]
本实施例提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料的制备方法与实施例1相同。
[0076]
实施例4
[0077]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，碳酸钙的
粒径为800nm，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0078]
实施例5
[0079]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，碳酸钙的粒径为3000nm，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0080]
实施例6
[0081]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，碳酸钙的粒径为5000nm，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0082]
实施例7
[0083]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，碳酸钙的粒径为200nm，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0084]
对比例1
[0085]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其按照重量份包括如下组分：
[0086][0087][0088]
其中，所述环氧树脂来源于凤凰牌环氧树脂6101，分散剂来源于比克公司byk-w980，着色剂为市售着色剂，碳酸钙的粒径为1000nm，玻璃纤维的长度为8mm；
[0089]
本对比例提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料的制备方法包括：将环氧树脂、二亚乙基三胺、50％的碳酸钙、硬脂酸锌、二叔丁基过氧化氢、分散剂和着色剂搅拌均匀，加入剩余50％的碳酸钙、玻璃纤维和氢氧化铝混合12.5min，得到所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料。
[0090]
对比例2
[0091]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其按照重量份包括如下组分：
[0092][0093]
其中，所述酚醛树脂为日本住友、pr-55729，固化剂为无锡光明化工有限公司、nl酚醛树脂固化剂，碳酸钙的粒径为1000nm，玻璃纤维的长度为8mm；
[0094]
本对比例提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料的制备方法包括：将酚醛树脂、固化剂、50％的碳酸钙、硬脂酸锌和硅酸钠搅拌均匀，加入剩余50％的碳酸钙、玻璃纤维和氢氧化铝混合12.5min，得到所述抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料。。
[0095]
对比例3
[0096]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，不添加碳酸钙，玻璃纤维的添加量为40重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0097]
对比例4
[0098]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，不添加氢氧化铝，碳酸钙的添加量为55重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0099]
对比例5
[0100]
一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其与实施例1的区别仅在于，不添加碳酸钙，氢氧化铝的添加量为55重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0101]
应用例1
[0102]
一种耐油、耐老化的抽油烟机外壳，其制备方法包括如下步骤：
[0103]
(1)将抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料(实施例1)在200℃下、80mpa下注塑热压成型150s，得到抽油烟机外壳；
[0104]
(2)对步骤(1)得到的抽油烟机外壳使用质量比为1:1的棕刚玉砂(60目)和白刚玉砂(80目)进行喷砂处理，喷砂压力为0.5mpa，喷砂后抽油烟机外壳表面的粗糙度为3μm，再采用除油脱脂剂超声清洗以及清水冲洗，公干，喷涂ks-718双组分环氧涂料(溶剂型)，喷涂厚度为20μm，喷涂距离为25cm，最后喷涂ks-609不粘陶瓷涂料，喷嘴直径为1mm，喷涂压力为2.5kg/cm2，喷涂距离25cm，喷涂厚度为6μm，最后在85℃下低温烘烤10min，255℃下高温烘烤18min，得到所述耐油、耐老化的抽油烟机外壳。
[0105]
应用例2～7
[0106]
一种耐油、耐老化的抽油烟机外壳，其与应用例1的区别仅在于，分别采用实施例2～7得到的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料替换实施例1得到的额抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其他条件、参数和步骤均与应用例1相同。
[0107]
应用例8
[0108]
一种耐油、耐老化的抽油烟机外壳，其与应用例1的区别仅在于，制备方法步骤(2)中高温烘烤的温度为160℃，其他条件、参数和步骤均与应用例1相同。
[0109]
对比应用例1～2
[0110]
一种耐油、耐老化的抽油烟机外壳，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例1～2得到的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料替换实施例1得到的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，且制备方法步骤(1)中注塑热压成型的温度为180℃，步骤(2)高温烘烤的温度为200℃，其他条件、参数和步骤均与应用例1相同。
[0111]
对比应用例3～5
[0112]
一种耐油、耐老化的抽油烟机外壳，其与应用例1的区别仅在于，分别采用对比例3～5得到的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料替换实施例1得到的额抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料，其他条件、参数和步骤均与应用例1相同。
[0113]
性能测试：
[0114]
(1)耐老油性能：在抽油烟机外壳的表面均匀的抹一层厨房老油，放置于75
±
2℃，相对湿度为85
±
5％环境中500h，观察表面无起层、皱纹、鼓泡、开裂等外观缺陷，测试色差
△
e；
[0115]
(2)附着力：切割刀具刀垂直于样品表面并对切割刀具均匀施力，用相同切割速率划出6条平行的切割线(每条切割线的间距为1mm)；重复上述操作，再作相同的平行切割线，与原先切割线成90
°
角相交，以形成网格图形。所有切割都应划透至底材表面。然后用压敏胶粘在网格上方的部位压平，并用手指尖用力蹭胶粘带，使之有效的接触，在贴上胶带5min内，拿住胶带悬空的一端，并在尽可能接近60
°
的角度，在0.5～1s内平稳地撕离胶带，附着力为0级(gb/t9286色漆和清漆漆膜的划格试验)
[0116]
(3)耐高温：在样品放置于200℃
±
2℃的烤箱中，烘烤时间100个小时。要求表面无起层、皱纹、鼓泡、开裂等外观缺陷，变色
△
e≤3.0；
[0117]
(4)阻燃性能：按照《ul94-2003》提供的测试方法进行测试；
[0118]
(5)热变形温度：按照《gb/t 1634》提供的测试方法进行测试。
[0119]
按照上述测试方案对应用例1～8和对比应用例1～5提供的耐油、耐老化的抽油烟机外壳进行测试，测试结果如表1所示：
[0120]
表1
[0121]
[0122][0123]
根据表1数据可以看出，采用本发明提供的抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料制备得到的抽油烟机外壳具有优异的耐老油性能、耐高温性能和阻燃性能，且和涂料具有较高的附着性能。
[0124]
具体而言，应用例1～7得到的抽油烟机外壳的耐老油
△
e为2.16～2.27，耐高温
△
e为2.20～2.64，阻燃性能均为5va，热变形温度为272～281℃，与涂层的附着力为0～1级。
[0125]
比较应用例1和对比应用例1～2的数据可以发现，采用环氧树脂以及酚醛树为主体树脂制备得到的复合材料进一步成型后得到的抽油烟机外壳的耐老油
△
e较高，说明耐老油性能较差，且热变形温度仅为198～204℃，阻燃性能以及和涂层的附着性能有较差。
[0126]
再比较应用例1和对比应用例3～6的数据可以发现，不添加碳酸钙(对比应用例3和对比应用例5)会导致得到的抽油烟机外壳与涂层的附着力降低；而不添加氢氧化铝(对比应用例4)，则会导致得到的抽油烟机外壳的阻燃性能下降。
[0127]
进一步比较应用例1和应用例5～7的数据还可以发现，碳酸钙的粒径不在本发明限定的优选范围内得到的复合材料进一步制备得到的抽油烟机外壳与涂层的附着力也会下降。
[0128]
最后比较应用例1和应用例9可以发现，高温烘烤的温度降低会导致抽油烟机外壳的耐老油性能。
[0129]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种抽油烟机外壳用热固性树脂复合材料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本
发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。