CN102358799A - 一种不饱和聚酯模塑料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不饱和聚酯模塑料及其制备方法，其原料组分的配比为：不饱和聚酯树脂100份、低收缩树脂20~60份、苯乙烯0~6份、催化剂1~3份、阻凝剂0.1~0.6份，内脱模剂4~6份，核壳橡胶粒子0~20份，无机填料250~320份，增稠剂0~2份，增强纤维22~220份。所述核壳橡胶粒子的原料配比为：橡胶微粒100份、乳化剂1~5份、甲基丙烯酸甲酯单体10~50份、苯乙烯单体10~80份、引发剂1~3份。其制备方法是把原料按份混合后，依次分步加入无机填料、增稠剂、增强纤维制得。本发明的优点在于：利用其制得的产品具有较高冲击和弯曲强度，且不会明显降低玻璃化转变温度和体积电阻率。
Description
技术领域
本发明涉及一种不饱和聚酯模塑料及其制备方法，尤其涉及一种使用核壳橡胶增韧剂得到的不饱和聚酯模塑料及其制备方法。
背景技术
不饱和聚酯模塑料（Bulk Molding Compounds简称为BMC）外观形态类似团散状粘土。由热固性不饱和聚酯树脂、混合各种填料、纤维增强材料、催化剂、稳定剂和颜料等，形成一种用于压塑或注塑的复合材料。
目前针对不饱和聚酯模塑料一般有三种不同的增韧方法，即CTBN改性增韧、纳米填料改性增韧和热塑性粒子改性增韧。
但是，现有的三种增韧方法都有其缺点：使用CTBN 改性，需要以降低玻璃化转变温度为代价；使用纳米填料改性，一般添加量应控制在2%以下，过多的加入量反而会导致复合材料力学性能的下降，这可能是因为大量的纳米粒子在树脂基体中的分散会变得困难；使用热塑性粒子改性，可起到低收缩效果，而且可以降低比重，但无法大量添加。
发明内容
本发明的目的是提供一种不饱和聚酯模塑料及其制备方法，其主要使用核壳橡胶增韧剂，再结合其他材料，以克服上述现有技术中提到的不足。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种不饱和聚酯模塑料，原料组分的配比为：不饱和聚酯树脂100份、低收缩树脂20~60份、苯乙烯0~6份、催化剂1~3份、阻凝剂0.1~0.6份，内脱模剂4~6份，核壳橡胶粒子0~20份，无机填料250~320份，增稠剂0~2份，增强纤维22~220份。
所述不饱和聚酯树脂为液态树脂，包括醇酸类、乙烯基类等树脂。
所述低收缩树脂为固态或液态树脂，包括PS类、PVAC类、PMMA类、聚醋酸乙烯酯类、PE类等树脂的一种或多种。
所述催化剂为过氧化物，包括TBPB、TBPO等过氧化物等。
所述阻凝剂为酚类或醌类物质。
所述内脱模剂为硬脂酸盐或蜡。
所述无机填料为惰性矿石粉，如碳酸钙、氢氧化铝等。
所述增稠剂为碱性金属氧化物，如氧化镁、氢氧化镁、氧化钙等。
所述增强纤维包括玻璃纤维、植物纤维、化纤等。
所述核壳橡胶粒子的原料组分的配比为：橡胶微粒100份、乳化剂1~5份、甲基丙烯酸甲酯单体10~50份、苯乙烯单体10~80份、引发剂1~3份、水200~300份。
所述橡胶微粒包括丁二烯橡胶、丁晴橡胶等。
所述乳化剂包括：阴离子乳化剂，如AES、MS-1等；非离子乳化剂，如OP-10等。
所述引发剂包括过硫酸钾、磷酸氢二钠等。
一种制备上述不饱和聚酯模塑料的方法，通过以下步骤制成：
a.混合：将不饱和聚酯树脂100份、低收缩树脂20~60份、苯乙烯0~6份、催化剂1~3份、阻凝剂0.1~0.6份，内脱模剂4~6份，核壳橡胶粒子0~20份在捏合机内进行混合5~20分钟，或者使用高速搅拌机搅拌至均匀分散；
b.加入无机填料：在上一步混合物中加入无机填料250~320份，正反旋转混合10~25分钟，至均匀分散；
c.加入增稠剂：在上一步混合物中加入增稠剂0~2份，混合1~3分钟至均匀；
d.加入增强纤维：在上一步混合物中加入增强纤维22~220份，混合6~10分钟至均匀。
所述核壳橡胶粒子的制备方法为通过以下步骤制成：
a.准备100份橡胶微粒，95%的粒径控制在1um以下；
b.加入乳化剂1~5份、甲基丙烯酸甲酯单体10~50份、苯乙烯单体10~80份，放置15~30分钟至橡胶溶胀，再加入水200~300份；
c.在上一步混合物中加入引发剂1~3份，放入乳化器中逐步升温至90度，进行常规的乳液聚合，经过25~35分钟，制得种子乳液；
d.称量一定量的种子乳液，放入离心机中，以12000转/分钟的速度工作30分钟，脱水制得核壳橡胶粒子。
以上原料组分均以重量计。
本发明的有益效果在于：利用本发明的不饱和聚酯模塑料的制备方法得到的不饱和聚酯模塑料，由于主要使用了核壳橡胶作为增韧剂，此增韧剂可以与不饱和聚酯树脂混合交联，利用其制得的产品具有较高冲击和弯曲强度，且不会明显降低玻璃化转变温度和体积电阻率。
另外，在电子显微镜下观察，用预先设计好的核壳橡胶聚合物粒子与改性树脂共混之后，其成分、形态、大小以及在树脂中的分布状态在固化前后是不变的，即与固化过程无关。使用此核壳橡胶聚合物粒子不但可与基体树脂交联反应，在材料内形成空间网状结构，增加了强度，而且可起到一定低收缩剂作用，同时不会降低材料的耐热性。
具体实施方式
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 不饱和聚酯树脂 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 低收缩树脂 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 苯乙烯 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 催化剂 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 阻凝剂 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 |
| 内脱模剂 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 核壳橡胶粒子 | 5 | 10 | 15 | 20 | 0 |
| 无机填料 | 280 | 280 | 280 | 280 | 280 |
| 增稠剂 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 增强纤维 | 80 | 80 | 80 | 80 | 80 |
以上原料组分均以重量计。
实施例1
通过以下步骤来制成不饱和聚酯模塑料：
a.混合：将不饱和聚酯树脂100份、低收缩树脂40份、苯乙烯2份、催化剂2份、阻凝剂0.4份，内脱模剂5份，核壳橡胶粒子5份在捏合机内进行混合10分钟，至均匀分散；
b.加入无机填料：在上一步混合物中加入无机填料280份，正反旋转混合15分钟，至均匀分散；
c.加入增稠剂：在上一步混合物中加入增稠剂1份，混合2分钟至均匀；
d.加入增强纤维：在上一步混合物中加入增强纤维80份，混合8分钟至均匀。
上述核壳橡胶粒子的制备方法为通过以下步骤制成：
a.准备100份橡胶微粒，95%的粒径控制在1um以下；
b.加入乳化剂3份、甲基丙烯酸甲酯单体30份、苯乙烯单体40份，放置15分钟至橡胶溶胀，再加入水280份；
c.在上一步混合物中加入引发剂2份，放入乳化器中逐步升温至90度，进行常规的乳液聚合，经过25~35分钟，制得种子乳液；
d.称量一定量的种子乳液，放入离心机中，以12000转/分钟的速度工作30分钟，脱水制得核壳橡胶粒子。
通过以上制备步骤得到本发明的不饱和聚酯模塑料。
实施例2
除了核壳橡胶粒子数量为10份之外，其他条件及实施步骤均与实施例1相同。
实施例3
除了核壳橡胶粒子数量为15份之外，其他条件及实施步骤均与实施例1相同。
实施例4
除了核壳橡胶粒子数量为20份之外，其他条件及实施步骤均与实施例1相同。
实施例5
除了核壳橡胶粒子数量为0份，即没有添加之外，其他条件及实施步骤均与实施例1相同。
以下是在只改变核壳橡胶粒子份数的情况下的特性评价表：
| 测试项目 | 测试标准 | 单位 | 5份 | 10份 | 15份 | 20份 | 未添加 |
| 冲击强度 | GBT 1043.1-2008 | kJ/m2 | 7.5 | 8.7 | 10 | 9.5 | 4.3 |
| 弯曲强度 | GBT 1449-2005 | MPa | 70 | 78 | 80 | 85 | 52 |
| 拉伸强度 | GBT 1040-2006 | MPa | 33 | 33 | 33 | 34 | 33 |
| 流动性 | ASTM 3123-1998 | inch | 10 | 9 | 8.5 | 9 | 11 |
| 收缩率 | ISO 2577-2007 | % | 0.6 | 0.5 | 0.4 | 0.4 | 0.7 |
| 玻璃化转变温度 | ISO 11359-1999 | ℃ | 236 | 234 | 235 | 236 | 238 |
| 体积电阻 | GBT 1410-2006 | Ω.m | >1015 | >1015 | >1015 | >1015 | >1015 |
| 燃烧性 | GBT5169.16-2008 | HB | HB | HB | HB | HB |
上述特性评价所用试样的制作均以传递模塑成型方式成型（参照ISO 10724-1998），具体条件如下：
模具温度：145-155℃
注射压力：8Mpa
注射速度：50-150mm/sec
合模压力：25Mpa
注射时间：20sec
模压时间：70sec。
Claims (10)
1.一种不饱和聚酯模塑料，其特征在于：原料组分的配比为：不饱和聚酯树脂100份、低收缩树脂20~60份、苯乙烯0~6份、催化剂1~3份、阻凝剂0.1~0.6份，内脱模剂4~6份，核壳橡胶粒子0~20份，无机填料250~320份，增稠剂0~2份，增强纤维22~220份。
2.如权利要求1所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述低收缩树脂为PS类、PVAC类、PMMA类、聚醋酸乙烯酯类、PE类树脂的一种或多种。
3.如权利要求2所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述低收缩树脂为固态或液态树脂。
4.如权利要求1所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述无机填料为惰性矿石粉。
5.如权利要求1所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述增强纤维为玻璃纤维、植物纤维、化纤的一种或多种。
6.如权利要求1所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述核壳橡胶粒子的原料组分的配比为：橡胶微粒100份、乳化剂1~5份、甲基丙烯酸甲酯单体10~50份、苯乙烯单体10~80份、引发剂1~3份。
7.如权利要求6所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述乳化剂为阴离子乳化剂、非离子乳化剂的一种或两种。
8.如权利要求6所述的不饱和聚酯模塑料，其特征在于：所述引发剂为过硫酸钾、磷酸氢二钠的一种或两种。
9.一种制备如权利要求1所述的不饱和聚酯模塑料的方法，其特征在于：通过以下步骤制成：
a.混合：将不饱和聚酯树脂100份、低收缩树脂20~60份、苯乙烯0~6份、催化剂1~3份、阻凝剂0.1~0.6份，内脱模剂4~6份，核壳橡胶粒子0~20份在捏合机内进行混合5~20分钟，或者使用高速搅拌机搅拌至均匀分散；
b.加入无机填料：在上一步混合物中加入无机填料250~320份，正反旋转混合10~25分钟，至均匀分散；
c.加入增稠剂：在上一步混合物中加入增稠剂0~2份，混合1~3分钟至均匀；
d.加入增强纤维：在上一步混合物中加入增强纤维22~220份，混合6~10分钟至均匀。
10.如权利要求9所述的不饱和聚酯模塑料的方法，其特征在于：所述核壳橡胶粒子的制备方法为通过以下步骤制成：
a.准备100份橡胶微粒，95%的粒径控制在1um以下；
b.加入乳化剂1~5份、甲基丙烯酸甲酯单体10~50份、苯乙烯单体10~80份，放置15~30分钟至橡胶溶胀，再加入水200~300份；
c.在上一步混合物中加入引发剂1~3份，放入乳化器中逐步升温至90度，进行常规的乳液聚合，经过25~35分钟，制得种子乳液；
d.称量一定量的种子乳液，放入离心机中，以12000转/分钟的速度工作30分钟，脱水制得核壳橡胶粒子。
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