專利名稱：一種環(huán)氧片狀模塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別是涉及一種環(huán)氧片狀模塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
模壓成型工藝是一種重要的復(fù)合材料成型工藝，而片狀模塑料SMC(sheet moldingcompound)是模壓工藝的重要成型材料。SMC其中間芯材是由浸潤了樹脂糊的玻璃纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋；樹脂糊由不飽和樹脂、低收縮添加劑、固化劑、增稠劑、內(nèi)脫模劑、填料組成，經(jīng)SMC制片機浸漬玻璃纖維制成片材，再進行收卷，然后經(jīng)過增稠，達到不粘手的狀態(tài)，用于模壓成型。SMC片材是20世紀60年代發(fā)展起來的一種干法制造纖維增強塑料的模壓料，經(jīng)過40多年的發(fā)展，SMC模壓成型工藝現(xiàn)已逐步發(fā)展成為復(fù)合材料領(lǐng)域內(nèi)最為成熟、應(yīng)用非常廣泛的一種工藝，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于建筑、汽車、電子/電氣等領(lǐng)域，這種工藝具有機械化程度高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點，使其迅速成為玻璃鋼行業(yè)的一種重要成型工藝。
目前SMC主要是以不飽和聚酯樹脂為基體(很少部分用乙烯基樹脂)，然而這種不飽和聚酯樹脂SMC存在著如耐溫性、耐腐蝕性、絕緣效果相對較差，結(jié)構(gòu)強度較低等缺點，不能應(yīng)用于某些有著特殊性能要求的場合。
中國專利公開號為CN1150597A的專利《電器封裝用增強型環(huán)氧模塑料的制備方法》提供了一種電器封裝用玻璃纖維增強環(huán)氧模塑料的配方和制備方法，該環(huán)氧模塑料由環(huán)氧樹脂和固化劑、填料、脫模劑經(jīng)預(yù)先加溫捏合，冷卻、粉碎，作為(A)料；固化劑和填料、固化促進劑經(jīng)加溫捏合，經(jīng)冷卻、粉碎，作為(B)料；將(A)和(B)料在加熱輥筒上混煉，并添加短切玻璃纖維、著色劑，制得片狀或餅狀成品。該專利僅僅是采用混煉的方法制得了一種片狀或餅狀電氣封裝用環(huán)氧模塑料，制備過程中沒有涉及到環(huán)氧樹脂的增稠及環(huán)氧片狀模塑料的制備。
現(xiàn)有的玻璃纖維增強環(huán)氧模塑料大部分應(yīng)用在電子封裝上，雖然有的把它制成片狀，但它采用的是混煉的方法，未采用化學(xué)增稠模壓成型的方法，并不是真正意義上的環(huán)氧片狀模塑料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)氧片狀模塑料及其制備方法，其制備要求不高，可采用現(xiàn)有聚酯SMC制片設(shè)備進行生產(chǎn)，使用該環(huán)氧片狀模塑料通過熱壓成型可制備高強度環(huán)氧復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件。
本發(fā)明按下述技術(shù)方案解決其技術(shù)問題本發(fā)明提供的環(huán)氧片狀模塑料采用了一種獨特的增稠環(huán)氧樹脂方式和完全不同的組成，其中間芯材是由浸漬了環(huán)氧樹脂糊的纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋。按重量份數(shù)計，該環(huán)氧片狀模塑料由以下原料制成環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑4～20份，固化劑15～80份，增稠劑9～16份，有機酸6～18份，內(nèi)脫模劑1～4份，填料80～180份，纖維50～150份。
所述的環(huán)氧樹脂可以是一種由多元酚或多元醇與環(huán)氧氯丙烷為原料經(jīng)縮聚反應(yīng)而制備的液態(tài)縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，它是雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚等中的一種，或一種以上混合物。
所述的稀釋劑可以是單環(huán)氧化合物稀釋劑、多環(huán)氧基化合物稀釋劑中的一種，或一種以上混合物。
所述的固化劑可以是芳香胺類、咪唑類、酸酐類、雙氰胺類、有機酰肼類、線性酚醛樹脂等中的一種，或一種以上混合物。
所述的增稠劑可以是堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物，其是氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈣等中的一種，或一種以上混合物。
所述的有機酸可以是脂肪族羧酸、脂環(huán)族羧酸、芳香族羧酸中的一種，或一種以上混合物。
所述的內(nèi)脫模劑可以是硬脂酸及其鹽，例如選用硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂等中的一種，或一種以上混合物。
所述的填料可以是礦物粉料，例如選用輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋁、高嶺土、碳酸鎂、硅酸鈣、二氧化硅、云母等中的一種，或一種以上混合物。
所述的纖維可以選用玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等中的一種，或一種以上纖維混雜，其長度為25～60mm。
本發(fā)明提供的制備上述環(huán)氧片狀模塑料的方法是采用堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物及有機酸對環(huán)氧樹脂體系增稠，短切纖維增強，覆膜制備成不粘手可剪切的環(huán)氧片狀模塑料。
具體是采用包括以下步驟的方法(1)環(huán)氧樹脂糊的制備按照環(huán)氧樹脂、稀釋劑、內(nèi)脫模劑、填料的順序按比例依次加入到帶加熱保溫裝置的混合器中，混合均勻后再加入固化劑、增稠劑、有機酸，混合均勻制成環(huán)氧樹脂糊；(2)環(huán)氧片狀模塑料的制備通過刮刀，將環(huán)氧樹脂糊均勻涂敷在上、下PE膜上；然后通過調(diào)節(jié)切割器，切割纖維，控制纖維的長度和含量；將上、下PE膜相對粘貼，形成一種上、下均覆有PE膜的環(huán)氧樹脂糊片材；再將環(huán)氧樹脂糊片材通過輥筒壓擠，使其纖維與樹脂充分浸漬，成型為片材，然后進行收卷；(3)環(huán)氧片狀模塑料的熟化將收卷的片材運送到增稠室增稠，控制增稠溫度為28-40℃，片材增稠時間為24-96小時，得到所述環(huán)氧片狀模塑料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要優(yōu)點其一.公開了一種較長的纖維增強的用于模壓成型環(huán)氧片狀模塑料的技術(shù)方案，該片狀模塑料經(jīng)熱壓成型可制備不同形狀的具有良好力學(xué)特性的環(huán)氧結(jié)構(gòu)件，是不飽和聚酯SMC體系的升級產(chǎn)品，不同于傳統(tǒng)意義上的封裝材料用環(huán)氧模塑料。
其二.公開了一種新型環(huán)氧樹脂體系增稠方式，采用堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物及有機酸作為增稠劑，通過添加量、溫度和時間調(diào)節(jié)，可有效的控制環(huán)氧樹脂及其片材制備過程中所需粘稠度。通過粘稠度調(diào)節(jié)既能控制操作過程中不粘手，又能保證樹脂在熱壓過程中有較好的流動性。
其三.產(chǎn)品性能優(yōu)異與不飽和聚酯SMC制品相比強度大幅提高，耐腐蝕性能及絕緣性能都有所增強。同時，該片材還具有熱流動性能好、固化時間短、儲存時間長等優(yōu)點，通過熱壓固化可制備強度較高的環(huán)氧復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件。
其四.利于生產(chǎn)可采用現(xiàn)有聚酯SMC制片設(shè)備生產(chǎn)。生產(chǎn)工藝要求不高，僅需在物料混合階段增加加熱保溫裝置。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的環(huán)氧片狀模塑料，其中間芯材是由浸漬了環(huán)氧樹脂糊的纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋。按重量份數(shù)計，該環(huán)氧片狀模塑料由以下原料制成環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑4～20份，固化劑15～80份，增稠劑9～16份，有機酸6～18份，內(nèi)脫模劑1～4份，填料80～180份，纖維50～150份。
本發(fā)明提供的環(huán)氧片狀模塑料，其制備方法包括環(huán)氧樹脂糊的制備、環(huán)氧片狀模塑料的制備和環(huán)氧片狀模塑料的熟化步驟。下面結(jié)合具體實施例對該方法作進一步說明，但不限定本發(fā)明。
實施例11.環(huán)氧樹脂糊的制備按照環(huán)氧樹脂、稀釋劑、內(nèi)脫模劑、填料的順序按比例依次加入到帶加熱保溫裝置的混合器中，混合均勻后再加入固化劑、增稠劑、有機酸，混合均勻制成環(huán)氧樹脂糊。按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑11份，固化劑30份，增稠劑10份，有機酸9份，內(nèi)脫模劑3份，填料100份，纖維70份。
上述配方中環(huán)氧樹脂采用雙酚A二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂E-44，稀釋劑采用苯基縮水甘油醚，固化劑采用線性酚醛樹脂，增稠劑采用氧化鎂，有機酸采用正辛酸，內(nèi)脫模劑采用硬脂酸鈣，填料采用輕質(zhì)碳酸鈣，纖維采用無堿玻璃纖維其長度為30-50mm。為加快環(huán)氧樹脂的固化速度可加入1％的DMP-30作為環(huán)氧樹脂的固化促進劑。
2.環(huán)氧片狀模塑料的制備通過刮刀，將環(huán)氧樹脂糊均勻涂敷在上、下PE膜上；再通過調(diào)節(jié)切割器，切割玻璃纖維，控制玻璃纖維的長度和含量；將上、下PE膜相對粘貼，形成一種上、下均覆有PE膜的環(huán)氧樹脂糊片材；再將環(huán)氧樹脂糊片材通過輥筒壓擠，使其纖維與樹脂充分浸漬，成型為片材，然后進行收卷；
3.環(huán)氧片狀模塑料的熟化將收卷的片材運送到增稠室增稠，增稠室的溫度設(shè)置為35℃，片材增稠時間為24小時，得到所述環(huán)氧片狀模塑料。
實施例2本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例1。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑4份，固化劑20份，增稠劑9份，有機酸18份，內(nèi)脫模劑1份，填料80份，纖維50份。
實施例3本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例1。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑20份，固化劑50份，增稠劑16份，有機酸6份，內(nèi)脫模劑4份，填料180份，纖維150份。
實施例4本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例1。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑12份，固化劑35份，增稠劑12.5份，有機酸12份，內(nèi)脫模劑2.5份，填料130份，纖維100份。
實施例5本例提供的環(huán)氧片狀模塑料其中間芯材是由浸漬了環(huán)氧樹脂糊的纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋，其制備采用包括以下步驟的方法1.環(huán)氧樹脂糊的制備按照環(huán)氧樹脂、稀釋劑、內(nèi)脫模劑、填料的順序按比例依次加入到帶加熱保溫裝置的混合器中，混合均勻后再加入固化劑、增稠劑、有機酸，混合均勻制成環(huán)氧樹脂糊。按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑6份，固化劑18份，增稠劑12份，有機酸10份，內(nèi)脫模劑2份，填料100份，纖維85份。
上述配方中環(huán)氧樹脂采用雙酚F二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，稀釋劑采用烯丙基縮水甘油醚，固化劑采用低熔共晶混合芳香胺其中間苯二胺和4，4’-二氨基二苯基甲烷的比例為1∶1，增稠劑采用氧化鎂，有機酸采用甲基丙烯酸，內(nèi)脫模劑采用硬脂酸鋅，填料采用氫氧化鋁，纖維采用碳纖維其長度為35-55mm。
2.環(huán)氧片狀模塑料的制備同實施例1。
3.環(huán)氧片狀模塑料的熟化本步驟除增稠室的溫度設(shè)置為28℃、片材增稠時間為72小時以外，其它同實施例1。
實施例6本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例5。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑4份，固化劑15份，增稠劑9份，有機酸18份，內(nèi)脫模劑1份，填料80份，纖維50份。
實施例7本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例5。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑20份，固化劑22份，增稠劑16份，有機酸6份，內(nèi)脫模劑4份，填料180份，纖維150份。
實施例8本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例5。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑12份，固化劑18.5份，增稠劑12.5份，有機酸12份，內(nèi)脫模劑2.5份，填料130份，纖維100份。
實施例9本例提供的環(huán)氧片狀模塑料其中間芯材是由浸漬了環(huán)氧樹脂糊的纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋，其制備采用包括以下步驟的方法1.環(huán)氧樹脂糊的制備按照環(huán)氧樹脂、稀釋劑、內(nèi)脫模劑、填料的順序按比例依次加入到帶加熱保溫裝置的混合器中，混合均勻后再加入固化劑、增稠劑、有機酸，混合均勻制成環(huán)氧樹脂糊。按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑10份，固化劑75份，增稠劑11份，有機酸7份，內(nèi)脫模劑4份，填料120份，纖維120份。
上述配方中環(huán)氧樹脂采用雙酚S二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，稀釋劑采用甲基丙烯酸縮水甘油酯，固化劑采用甲基四氫鄰苯二甲酸酐，增稠劑采用氧化鈣，有機酸采用正丁酸，內(nèi)脫模劑采用硬脂酸鈣，填料采用輕質(zhì)碳酸鈣，纖維采用無堿玻璃纖維其長度為30-45mm。為加快環(huán)氧樹脂的固化速度可加入1％的DMP-30作為環(huán)氧樹脂的固化促進劑。
2.環(huán)氧片狀模塑料的制備同實施例1。
3.環(huán)氧片狀模塑料的熟化本步驟除增稠室的溫度設(shè)置為32℃、片材增稠時間為48小時以外，其它同實施例1。
實施例10本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例9。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑4份，固化劑60份，增稠劑9份，有機酸18份，內(nèi)脫模劑1份，填料80份，纖維50份。
實施例11本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例9。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑20份，固化劑80份，增稠劑16份，有機酸6份，內(nèi)脫模劑4份，填料180份，纖維150份。
實施例12本例中，除各原料配比有下述變化外，其它同實施例9。
按重量份數(shù)計，各原料配比為環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑12份，固化劑70份，增稠劑12.5份，有機酸12份，內(nèi)脫模劑2.5份，填料130份，纖維100份。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧片狀模塑料，其特征在于采用了一種獨特的增稠環(huán)氧樹脂方式和完全不同的組成，其中間芯材是由浸漬了環(huán)氧樹脂糊的纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋；按重量份數(shù)計，該環(huán)氧片狀模塑料由以下原料制成環(huán)氧樹脂100份稀釋劑 4～20 份固化劑 15～80 份增稠劑 9～16 份有機酸 6～18 份內(nèi)脫模劑1～4 份填料80～180份纖維50～150份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征在于環(huán)氧樹脂是由多元酚或多元醇與環(huán)氧氯丙烷為原料經(jīng)縮聚反應(yīng)而制備的液態(tài)縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，它是雙酚A二縮水甘油醚、雙酚F二縮水甘油醚、雙酚S二縮水甘油醚中的一種，或一種以上混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是所述的稀釋劑為單環(huán)氧化合物稀釋劑、多環(huán)氧基化合物稀釋劑中的一種，或一種以上混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是所述的固化劑為芳香胺類、咪唑類、酸酐類、雙氰胺類、有機酰肼類、線性酚醛樹脂中的一種，或一種以上混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是所述的增稠劑是堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物，其是氧化鎂、氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鈣中的一種，或一種以上混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是所述的有機酸為脂肪族羧酸、脂環(huán)族羧酸、芳香族羧酸中的一種，或一種以上混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是所述的內(nèi)脫模劑是硬脂酸及其鹽，其為硬脂酸、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂中的一種，或一種以上混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是所述的填料是礦物粉料，其是輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、氫氧化鋁、氧化鋁、高嶺土、碳酸鎂、硅酸鈣、二氧化硅、云母中的一種，或一種以上混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料，其特征是纖維為玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維中的一種，或一種以上纖維混雜，其長度為25-60mm。
10.一種制備權(quán)利要求1所述的環(huán)氧片狀模塑料的方法，其特征是采用堿土金屬氧化物或堿土金屬氫氧化物及有機酸對環(huán)氧樹脂體系增稠，短切纖維增強，覆膜制備成不粘手可剪切的環(huán)氧片狀模塑料；具體是采用包括以下步驟的方法(1)環(huán)氧樹脂糊的制備按照環(huán)氧樹脂、稀釋劑、內(nèi)脫模劑、填料的順序按比例依次加入到帶加熱保溫裝置的混合器中，混合均勻后再加入固化劑、增稠劑、有機酸，混合均勻制成環(huán)氧樹脂糊；(2)環(huán)氧片狀模塑料的制備通過刮刀，將環(huán)氧樹脂糊均勻涂敷在上、下PE膜上；然后通過調(diào)節(jié)切割器，切割纖維，控制纖維的長度和含量；將上、下PE膜相對粘貼，形成一種上、下均覆有PE膜的環(huán)氧樹脂糊片材；再將環(huán)氧樹脂糊片材通過輥筒壓擠，使其纖維與樹脂充分浸漬，成型為片材，然后進行收卷；(3)環(huán)氧片狀模塑料的熟化將收卷的片材運送到增稠室增稠，控制增稠溫度為28-40℃，片材增稠時間為24-96小時，得到所述環(huán)氧片狀模塑料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)氧片狀模塑料，其中間芯材是由浸漬了環(huán)氧樹脂糊的纖維組成，上下兩面以PE薄膜覆蓋。按重量份數(shù)計，該環(huán)氧片狀模塑料由以下原料制成環(huán)氧樹脂100份，稀釋劑4～20份，固化劑15～80份，增稠劑9～16份，有機酸6～18份，內(nèi)脫模劑1～4份，填料80～180份，纖維50～150份。該環(huán)氧片狀模塑料的制備步驟包括環(huán)氧樹脂糊的制備、環(huán)氧片狀模塑料的制備和環(huán)氧片狀模塑料的熟化。該環(huán)氧片狀模塑料具有熱流動性能好、固化時間短、儲存時間長等優(yōu)點，并且制備工藝簡單。通過熱壓固化可制備強度較高的環(huán)氧復(fù)合材料結(jié)構(gòu)部件，與不飽和聚酯SMC制品相比強度大幅提高，耐腐蝕性能及絕緣性能都有所增強。
文檔編號B32B27/18GK101088754SQ20071005268
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者秦巖, 黃正群, 黃志雄, 梅啟林, 王雁冰, 李建, 趙穎, 閻浩, 袁露 申請人:武漢理工大學(xué)