专利名称：：一种丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法
技术领域：
：本发明涉及一种树脂基玻璃纤维增强塑料及其制备方法。
背景技术：
：塑料、橡胶和化纤三大合成材料工业已经取得突飞性的发展，在很多的领域取代了一些由传统的自然资源制造的制品，像建筑中所用的的化学建材取代很多的传统钢材，另外塑料加工品及有机高分子聚合材料在交通、电器、通讯等领域中也得到广泛的应用。但这三大合成材料的易燃性也给全社会带来了巨大的安全隐患，成为倍受关注的社会问题。所以增加它们的阻燃性，最大程度的降低其易燃等级成为相关科研院所及企事业单位的研究者们的重要课题。对于大多数有机高分子材料的本质来说，它们是不可能做成绝对的防火材料的，唯一可能的办法是尽可能的降低其燃烧等级，减缓燃烧速度，目前常用的方法是在其制品中添加阻燃剂，常见的有硼系阻燃剂、卤系阻燃剂及氢氧化铝、氢氧化镁这类金属氢氧化物等。另外一种常见的方法就是对原料有机高分子聚合物进行化学改性，使其改性后自身的阻燃性提高到一个相当的程度。对于本发明涉及到的玻璃纤维增强塑料，其中起增强作用的玻璃纤维材料本身是非可燃性的，相对于单一的塑料制品玻璃纤维增强塑料就自带玻璃纤维这一添加型阻燃剂。通常在玻璃纤维增强塑料中加入氢氧化铝，使其阻燃性再次得以提高。氢氧化铝兼具阻燃、抑烟、填充三种功能，其消耗量占添加型阻燃剂的65%左右。在寻求玻璃纤维增强塑料制品高阻燃性方面，研究者们也把选择适当的阻燃性树脂基作为添加阻燃剂之外的又一条有效的途径，包括选用改性的或非改性的树脂。综上所述，提高树脂基玻璃纤维增强塑料的阻燃性方法共有两种途径一是选用阻燃性的树脂；二是选用添加型的阻燃剂，同时也作为填料。提高其阻燃性必须具备以下条件1、即能阻止有焰燃烧，又能抑制无焰燃烧；2、添加型阻燃剂本身无毒，其热解燃烧产物少烟、低毒、无刺激和腐蚀性。3、阻燃剂不易挥发，渗出或迁移，耐老化和阻燃性稳定；4、作为填料的添加型阻燃剂在添加后要保证对制品的力学性能不能影响太大，且不能影响其表外观。
发明内容本发明目的是提供了一种高阻燃、高综合力学性能的玻璃纤维增强塑料及其制备方法。尤其是使用作为填料的添加型阻燃剂在添加后要保证对制品的力学性能不至于有大的影响，不影响其表外观，且是一种无毒的阻燃玻璃纤维增强塑料。本发明技术方案是丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料原料组分、含量(相对树脂量百分比)及拉挤工艺参数(1)丙烯酸树脂为100%(2)粉状氢氧化铝150-200%(3)碳粉5-30%(4)过氧化苯甲酰或与过氧化甲乙酮0.3-2.5%(5)聚乙二醇0.2-5%(6)硬酯酸或硬酯酸盐0.5-6%;以拉挤工艺拉挤，将上述材料进入工艺料槽中，以玻璃纤维纱做为载体，以下述条件拉挤通过经三段区域加热的模具连续成型，制得产品(7)玻璃纤维含量180-250%(8)拉挤模具温度I区100-130°C；II区110-140°C；III区90_120°C(9)拉挤速度0.1-0.7m/min上述组分中，考虑到固化速度不宜过快，过氧化苯甲酰和/或过氧化甲乙酮比例应为分别为0.1-1%和0.3-2%为最佳。上述组分中添加的0.2-5%聚乙二醇是作为分散剂来使用，目的是使配料中高比例的氢氧化铝均勻的分布在树脂中，且用量也不宜太多，太多会降低制品的力学性能。上述组分中的硬酯酸或硬酯酸盐(硬酯酸锌)是一种润滑脱模剂，目的是使制品在模具中固化成型后减少制品与模具的摩擦力，在适当的牵引力下顺利出模，但不能太多，太多也会降低制品的力学性能，最佳量应为0.5_6%。上述组分中的玻璃纤维含量应为180-250%，偏高会使拉挤阻力过大甚至卡模；偏低时制品力学性能会降低，同时制品的外观也会出现凹凸不平、甚至脱胶的现象。本发明的制备步骤为先将100份丙烯酸树脂、150-200份的氢氧化铝和5-30份的碳粉混合并充分搅拌均勻后，再加入0.2-5份的聚乙二醇、0.5-6份的硬酯酸锌并不停的搅拌使其均勻分布，静置30min使其冷却至室温，再依次加入0.1-1份的过氧化苯甲酰和0.3-2份的过氧化甲乙酮，再次搅拌5min。最后将混合好的配料倒入拉挤料槽中，在适当的牵引力下，以180-250份的玻璃纤维为载体，以0.1-0.7m/min的拉挤速度通过经上述三段加热温度的模具成型。本发明的有益效果是相对于现有的阻燃型玻璃纤维增强塑料具有如下几大优势1、选用的树脂基为聚氨酯改性的丙烯酸树脂，具备阻燃性且不含卤素，燃烧时少烟；2、选用的氢氧化铝，同时兼具阻燃剂和填料的功能，且其本身无毒、无刺激和腐蚀性；3、制备出来的产品阻燃等级高，氧指数高达70；燃烧时少烟，烟密度等级为15；4、在添加相对树脂质量百分比为150-200%的氢氧化铝之后，能保持高的综合力学性能，纵向拉伸强度高达500MPa、纵向弯曲强度达400MPa、冲击强度达300KJ/m2；弹性模量达25.5GPa。具体实施例聚氨酯改性丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备成高阻燃、高综合力学性能的玻璃纤维增强塑料(GFRP)。所述的GFRP的原料组分、含量(相对采用的1212树脂重量百分比)及拉挤工艺参数如下<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>硬酯酸锌可以采用硬酯酸或硬酯酸钙等进行并无显著区别。1、拉挤模具温度I区110°C；II区110°C；III区100°C均可，拉挤速度尤其在0.25m/min；2、I区、II区、III区均可在110-120°C也是一种实施例，拉挤速度尤其在0.5m/min；3、拉挤模具温度I区105-110°C；II区130-140°C；III区95_100°C是另一种实施例，拉挤速度尤其在0.25-0.55m/min；4、拉挤模具温度1区110°C；II区120°C；III区105°C，均可以达到良好的效果。制备方法将50kg(100%)的聚氨酯改性丙烯酸树脂1212装入搅拌桶中，分另称取85kg和7.5kg的粉状氢氧化铝和碳粉并倒入搅拌桶中，搅拌均勻后，再分别称取250g和750g的聚乙二醇和硬脂酸锌粉倒入其中搅拌，大约5min后停止搅拌，静置30min左右使其冷却至室温，最后称取150g过氧化苯甲酰、450g过氧化甲乙酮于其中，继续搅拌5min左右后停止，立即送至拉挤工艺料槽中。在适当牵引力下，以100kg的4800tex的玻璃纤维纱做为载体，以0.25m/min的拉挤速度通过经三段区域加热(I区110°C；II区120°C；III区105°C)的模具连续成型，制得产品。产品各项性能见表一(以组成例9的配方)，工艺条件拉挤模具温度I区110°C;II区110°C;III区100°c均可，拉挤速度尤其在0.25m/min。表一产品各项性能指标<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其他牌号的丙烯酸树脂，比较过一种无卤树脂牌号XF_9011同样是属于阻燃性的树脂。无卤树脂，牌号XF_9011厂家DSM(金陵帝斯曼)。典型的聚氨酯改性丙烯酸树脂的牌号1212厂家ScottBader(斯高特巴德)，这两种比较是聚氨酯改性丙烯酸树脂的阻燃性和综合力学性能都好。权利要求一种丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，其特征在于所述的GFRP的原料组分、含量相对丙烯酸树脂量的重量百分比及拉挤工艺参数如下(1)丙烯酸树脂100％(2)粉状氢氧化铝150-200％(3)碳粉5-30％(4)过氧化苯甲酰或与过氧化甲乙酮0.3-2.5％(5)聚乙二醇0.2-5％(6)硬酯酸或硬酯酸盐0.5-6％且以拉挤工艺拉挤，将上述材料进入工艺料槽中，以玻璃纤维纱做为载体，以下述条件拉挤通过经三段区域加热的模具连续成型，制得产品(7)玻璃纤维含量180-250％(8)拉挤模具温度I区100-130℃；II区110-140℃；III区90-120℃(9)拉挤速度0.1-0.7m/min。2.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，其特征在于所述的氢氧化铝为粉状，比表面积(BET)为4m2/g以上。3.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，其特征在于所述的过氧化苯甲酰是含有二个苯甲酰基的，且用量相对于丙烯酸树脂质量百分比为0.1-1%。4.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，其特征在于所述的过氧化甲乙酮的用量相对于1212树脂质量百分比为0.3-2%。5.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，其特征在于所述硬酯酸锌相对丙烯酸树脂质量百分比为0.5-6%。6.根据权利要求1所述的丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，其特征在于按下述步骤进行先将100重量份丙烯酸树脂、150-200份的氢氧化铝和5-30份的碳粉混合并充分搅拌均勻后，再加入0.2-5份的聚乙二醇、0.5-6份的硬酯酸锌并不停的搅拌使其均勻分布，静置30min使其冷却至室温，再依次加入0.1-1份的过氧化苯甲酰和0.3-2份的过氧化甲乙酮，搅拌5min;最后将混合好的配料倒入拉挤料槽中，在适当的牵引力下，以180-250份的玻璃纤维为载体，以0.1-0.7m/min的拉挤速度通过经三段加热的模具成型。全文摘要一种丙烯酸树脂基玻璃纤维增强塑料制备方法，丙烯酸树脂100％；粉状氢氧化铝150-200％；碳粉5-30％；过氧化苯甲酰0.3-2.5％；聚乙二醇0.2-5％；硬酯酸或硬酯酸盐0.5-6％，且以拉挤工艺拉挤，将上述材料进入工艺料槽中，以玻璃纤维纱做为载体，通过经三段区域加热的模具连续成型，制得产品；本发明具备高阻燃性，氧指数达到70，且在经过150-200份氢氧化铝和5-30份碳粉填充后保持高的综合力学性能，纵向拉伸强度高达500MPa、纵向弯曲强度达400MPa，弹性模量达25.5GPa。文档编号B29C70/52GK101831125SQ201010146568公开日2010年9月15日申请日期2010年4月14日优先权日2010年4月14日发明者刘国祥,杨德兴申请人:南京斯贝尔复合材料有限责任公司