一种耐老化玻璃钢及其制备方法与流程

1.本技术涉及技术领域，尤其是涉及一种耐老化玻璃钢及其制备方法。


背景技术：

2.玻璃钢亦称作纤维强化塑料，是指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体，以玻璃纤维、碳纤维或硼纤维等为增强材料，经过复合工艺而制成的复合材料。
3.但是，玻璃钢是纤维增强塑料，存在塑料的共同缺陷，容易出现老化现象，尤其是机械应力导致的老化；因此需要研发一种高强度、能降低机械应力老化的玻璃钢材料。


技术实现要素：

4.为了解决上述至少一种技术问题，开发一种高强度、能降低机械应力老化的玻璃钢材料，本技术提供一种耐老化玻璃钢及其制备方法。
5.一方面，本技术提供一种耐老化玻璃钢，包括以下按重量份数计的组份：
6.聚酯树脂35-65份；
7.聚氨酯丙烯酸酯25-35份；
8.玻璃纤维45-55份；
9.硅烷偶联剂4-8份；
10.凹凸棒土18-25份；
11.碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的混合物8-12份。
12.通过采用上述技术方案，添加合适重量比例的聚氨酯丙烯酸酯，提高聚酯树脂与玻璃纤维的结合强度，从而提高玻璃钢的弯曲强度与抗冲击强度；添加凹凸棒土与碳酸钙晶须、硫酸钙晶须，提高玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度以及耐老化性；添加硫酸钙晶须提升玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度；通过添加碳酸钙晶须，在提高玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度的同时，提高玻璃钢材料的耐老化性。
13.可选的，所述碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的重量比为1：(2-3)。
14.可选的，所述聚酯树脂与聚氨酯丙烯酸酯的重量比为(1.5-2.5)：1。
15.可选的，所述聚酯树脂与聚氨酯丙烯酸酯的总重量与玻璃纤维的重量比为(1.5-1.8)：1。
16.可选的，所述碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的混合物重量与凹凸棒土的重量比为1：(2-3)。
17.可选的，所述凹凸棒土的粒径为200目。
18.第二方面，本技术提供了上述耐老化玻璃钢的制备方法，包括以下步骤：
19.s1将凹凸棒土、碳酸钙晶须以及硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
20.s2将聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，依次向内加入聚氨酯丙烯酸酯以及玻璃纤维，搅拌均匀后，保持搅拌状态，向内加入s1中制备得到的混合浆料以及硅烷偶联剂，搅拌
至均匀，得到玻璃钢浆料；
21.s3将s2中得到的玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
22.可选的，所述s2中，高速搅拌机的初始搅拌速度800-1200r/min，搅拌时间为3-5min；加入混合浆料与硅烷偶联剂后，提升转速120-200r/min，搅拌时间为10-15min。
23.综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
24.1.通过添加合适重量比例的聚氨酯丙烯酸酯，提高聚酯树脂与玻璃纤维的结合强度，从而提高玻璃钢的弯曲强度与抗冲击强度；
25.2.通过添加凹凸棒土与碳酸钙晶须、硫酸钙晶须，提高玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度以及耐老化性；
26.3.通过添加硫酸钙晶须提升玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度；通过添加碳酸钙晶须，在提高玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度的同时，提高玻璃钢材料的耐老化性。
具体实施方式
27.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
28.本技术设计了一种耐老化玻璃钢，包括以下按重量份数计的组份：
29.聚酯树脂35-65份；
30.聚氨酯丙烯酸酯25-35份；
31.玻璃纤维45-55份；
32.硅烷偶联剂4-8份；
33.凹凸棒土18-25份；
34.碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的混合物8-12份。
35.本技术通过添加合适重量比例的聚氨酯丙烯酸酯，提高聚酯树脂与玻璃纤维的结合强度，从而提高玻璃钢的弯曲强度与抗冲击强度，并且保持玻璃钢在较长时间内弯曲强度与抗冲击强度的下降幅度较小，耐老化性强；添加凹凸棒土与碳酸钙晶须、硫酸钙晶须，提高玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度以及耐老化性；添加硫酸钙晶须提升玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度；通过添加碳酸钙晶须，在提高玻璃钢材料的弯曲强度、冲击强度的同时，提高玻璃钢材料的耐老化性。
36.本技术所述的耐老化玻璃钢采用以下方法制备，包括以下步骤：
37.s1将凹凸棒土、碳酸钙晶须以及硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
38.s2将聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，依次向内加入聚氨酯丙烯酸酯以及玻璃纤维，搅拌均匀后，保持搅拌状态，向内加入s1中制备得到的混合浆料以及硅烷偶联剂，搅拌至均匀，得到玻璃钢浆料；
39.s3将s2中得到的玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
40.本技术实施例中涉及的原料除特殊说明外，均购自市售产品。
[0041][0042]
实施例1
[0043]
将2.1kg凹凸棒土、0.5kg碳酸钙晶须以及0.6kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0044]
将3.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为800r/min，依次向内加入2.5kg聚氨酯丙烯酸酯以及5.2kg玻璃纤维，保持搅拌状态5min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.4kg硅烷偶联剂，降低转速至200r/min，搅拌10min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0045]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0046]
实施例2
[0047]
将2.2kg凹凸棒土、0.6kg碳酸钙晶须以及0.2kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0048]
将4kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1000r/min，依次向内加入3.5kg聚氨酯丙烯酸酯以及4.8kg玻璃纤维，保持搅拌状态4min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.8kg硅烷偶联剂，降低转速至150r/min，搅拌12min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0049]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0050]
实施例3
[0051]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0052]
将4.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0053]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0054]
实施例4
[0055]
将2.4kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.6kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0056]
将5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为900r/min，依次向内加入2.5kg聚氨酯丙烯酸酯以及4.5kg玻璃纤维，保持搅拌状态5min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.7kg硅烷偶联剂，降低转速至180r/min，搅拌12min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0057]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0058]
实施例5
[0059]
将1.9kg凹凸棒土、0.4kg碳酸钙晶须以及0.8kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0060]
将5.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1100r/min，依次向内加入3kg聚氨酯丙烯酸酯以及4.8kg玻璃纤维，保持搅拌状态4min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.6kg硅烷偶联剂，降低转速至150r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0061]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0062]
实施例6
[0063]
将2.5kg凹凸棒土、0.5kg碳酸钙晶须以及0.5kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合
均匀，得到混合浆料；
[0064]
将6kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态4min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.4kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌12min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0065]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0066]
实施例7
[0067]
将1.8kg凹凸棒土、0.2kg碳酸钙晶须以及0.6kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0068]
将6.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为800r/min，依次向内加入3.2kg聚氨酯丙烯酸酯以及5.5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.7kg硅烷偶联剂，降低转速至200r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0069]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0070]
对比例1
[0071]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0072]
将7.3kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，向内加入5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0073]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0074]
对比例2
[0075]
将2kg凹凸棒土以及1.2kg碳酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0076]
将4.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0077]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0078]
对比例3
[0079]
将2kg凹凸棒土以及1.2kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0080]
将4.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0081]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0082]
分别检测实施例1-7以及对比例1-3中玻璃钢材料的弯曲强度与冲击强度。按《gbt 16422.2-2014塑料实验室光源暴露试验方法第2部分氙弧灯》对各组玻璃钢进行氙灯人工加速老化；老化参数:氙灯辐射强度为1000w/m2，氙灯光谱波长范围从290nm的短波紫外区经可见区直到红外区，氙灯管功率为6kw/h，黑板温度为(63
±
2)℃，相对湿度为65％，喷淋
周期为18min/102min(喷淋时间/非喷淋时间)，试样架转速2r/min，检测玻璃钢在老化480h后的弯曲强度与冲击强度。具体检测数据如表1所示。
[0083]
表1实施例1-7以及对比例1-3初始性能与老化后性能参数对照表
[0084][0085][0086]
通过实施例1-7、对比例1-3以及表1可知，本技术技术方案制备得到的玻璃钢的弯曲强度与冲击强度较高，并且在经过老化试验480h后，弯曲强度与冲击强度都能够保持90％以上。而对比例1，其他组分及比例与实施例3相同，但是配方中缺少聚氨酯，初始弯曲强度不到200mpa，冲击强度为45kj/m2，远低于本技术技术方案制备得到的玻璃钢的弯曲强度与冲击强度；并且在进行480h的老化试验后，弯曲强度与冲击强度下降的幅度较大，不及初始状态的80％。
[0087]
通过实施例1-2与实施例3-7以及表1可知，本技术技术方案中，聚酯树脂与聚氨酯丙烯酸酯的总重量与玻璃纤维的重量比在(1.5-1.8)：1区间时，玻璃钢的初始弯曲强度与冲击强度较高，并且耐老化性能提升。
[0088]
实施例8
[0089]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0090]
将4.2kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入3.1kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0091]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0092]
实施例9
[0093]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0094]
将4.4kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.9kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0095]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0096]
实施例10
[0097]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0098]
将4.9kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.4kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0099]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0100]
实施例11
[0101]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0102]
将5.2kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.1kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0103]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0104]
实施例12
[0105]
将2kg凹凸棒土、0.3kg碳酸钙晶须以及0.9kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0106]
将5.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入1.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0107]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0108]
分别检测实施例8-12中玻璃钢材料的弯曲强度与冲击强度。按《gbt16422.2-2014塑料实验室光源暴露试验方法第2部分氙弧灯》对各组玻璃钢进行氙灯人工加速老化；老化参数:氙灯辐射强度为1000w/m2，氙灯光谱波长范围从290nm的短波紫外区经可见区直到红外区，氙灯管功率为6kw/h，黑板温度为(63
±
2)℃，相对湿度为65％，喷淋周期为18min/102min(喷淋时间/非喷淋时间)，试样架转速2r/min，检测玻璃钢在老化480h后的弯曲强度与冲击强度。具体检测数据如表2所示。
[0109]
表2实施例3以及实施例8-12初始性能与老化后性能参数对照表
2014塑料实验室光源暴露试验方法第2部分氙弧灯》对各组玻璃钢进行氙灯人工加速老化；老化参数:氙灯辐射强度为1000w/m2，氙灯光谱波长范围从290nm的短波紫外区经可见区直到红外区，氙灯管功率为6kw/h，黑板温度为(63
±
2)℃，相对湿度为65％，喷淋周期为18min/102min(喷淋时间/非喷淋时间)，试样架转速2r/min，检测玻璃钢在老化480h后的弯曲强度与冲击强度。具体检测数据如表3所示。
[0125]
表3实施例3以及实施例13-15初始性能与老化后性能参数对照表
[0126][0127]
通过实施例3、实施例13-15以及表3，本技术技术方案中，调整碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的混合物重量与凹凸棒土的重量比在1：(2-3)区间，制备得到的玻璃钢的初始弯曲强度与冲击强度较高，并且在老化试验进行480h后，弯曲强度与冲击强度仍然能够保持93％以上。并且在碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的混合物重量与凹凸棒土的重量比为1:2时，制备得到的玻璃钢的初始弯曲强度与冲击强度较高，并且在老化试验进行480h后，弯曲强度与冲击强度仍然能够保持94％以上。
[0128]
实施例16
[0129]
将2kg凹凸棒土、0.6kg碳酸钙晶须以及0.6kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0130]
将4.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0131]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0132]
实施例17
[0133]
将2kg凹凸棒土、0.4kg碳酸钙晶须以及0.8kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0134]
将4.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0135]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0136]
实施例18
[0137]
将2kg凹凸棒土、0.24kg碳酸钙晶须以及0.96kg硫酸钙晶须加有机溶剂搅拌混合均匀，得到混合浆料；
[0138]
将4.5kg聚酯树脂倒入至高速搅拌机中，开启搅拌机并设置转速为1200r/min，依次向内加入2.8kg聚氨酯丙烯酸酯以及5kg玻璃纤维，保持搅拌状态3min，至搅拌均匀，向内加入上述制备得到的混合浆料以及0.5kg硅烷偶联剂，降低转速至120r/min，搅拌15min至均匀，得到玻璃钢浆料；
[0139]
将上述玻璃钢浆料倒入模具中，成型，得到耐老化的玻璃钢。
[0140]
分别检测实施例16-18中玻璃钢材料的弯曲强度与冲击强度。按《gbt16422.2-2014塑料实验室光源暴露试验方法第2部分氙弧灯》对各组玻璃钢进行氙灯人工加速老化；老化参数:氙灯辐射强度为1000w/m2，氙灯光谱波长范围从290nm的短波紫外区经可见区直到红外区，氙灯管功率为6kw/h，黑板温度为(63
±
2)℃，相对湿度为65％，喷淋周期为18min/102min(喷淋时间/非喷淋时间)，试样架转速2r/min，检测玻璃钢在老化480h后的弯曲强度与冲击强度。具体检测数据如表4所示。
[0141]
表4实施例3以及实施例16-18初始性能与老化后性能参数对照表
[0142][0143]
通过实施例3、实施例16-18以及表4可知，本技术技术方案中，调整碳酸钙晶须与硫酸钙晶须的重量比为1：(2-3)区间中，能够提升玻璃钢材料初始弯曲强度与冲击强度，并且在老化试验进行480h后，弯曲强度与冲击强度仍然能够保持93％以上。
[0144]
以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。