一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法，稱取不飽和聚酯、丁腈橡膠、納米二氧化硅、聚甲基丙烯酸甲酯、聚硅氧烷、二硫化鉬、氨基硅烷、硬脂酸鋅、三氧化二鋁、偏苯三酸三辛酯、固化劑、硫酸鋇、過氧化二異丙苯和促進(jìn)劑，將原料包裹處理后震碎并混合均勻，固化即可；產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度28-34kJ/m2，耐磨性提高1-2倍，硬度為3-4；彎曲模量2260-2400MPa，彎曲強(qiáng)度80-90MPa，拉伸強(qiáng)度28-32MPa，斷裂伸長(zhǎng)率2.2%-2.6%，拉伸模量1580-1600MPa，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。
【專利說明】一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種增韌不飽和聚酯材料，尤其涉及一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法，屬于塑料材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]不飽和聚酯是由二元酸與二元醇經(jīng)縮聚而制得的不飽和線型熱固性樹脂。這種聚酯在液態(tài)乙烯基單體中的溶液經(jīng)交聯(lián)固化，而成為體型結(jié)構(gòu)。一般是由不飽和二元酸二元醇或者飽和二元酸不飽和二元醇縮聚而成的具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應(yīng)是在190~220°C進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)期的酸值(或粘度)，在聚酯化縮反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酷樹脂。
[0003]各種不飽和聚酯未固化時(shí)是從低粘度到高粘度的液體，加入各種添加劑后加熱固化，固化后即成剛性或彈性的塑料，可以是透明的或不透明的。不飽和聚酯的主要用途是用玻璃纖維增強(qiáng)制成玻璃鋼，是增強(qiáng)塑料中的主要品種之一。它的成型方法有:①手糊法，是在涂好脫模劑的模具上先噴涂一層樹脂，再鋪一層增強(qiáng)材料，排擠氣泡后再重復(fù)操作至所需厚度，最后固化脫模。②層壓法，是將玻璃布浸澆不飽和聚酯后，經(jīng)層疊熱壓固化而成。它具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度和沖擊韌性，相對(duì)密度小，熱及電絕緣性能好，還有良好的透光、耐候、耐酸和隔音等特性，價(jià)格又比環(huán)氧樹脂玻璃鋼便宜得多，因此廣泛用于制造雷達(dá)天線罩，飛機(jī)零部件，汽車外殼 ，小型船艇，透明瓦楞板等建筑材料，衛(wèi)生盥洗器皿以及化工設(shè)備和管道等。
[0004]納米二氧化硅是極其重要的高科技超微細(xì)無機(jī)新材料之一，因其粒徑很小，比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性，有著不可取代的作用。納米二氧化硅俗稱“超微細(xì)白炭黑”，廣泛用于各行業(yè)作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級(jí)日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。
[0005]利用納米二氧化硅透光、粒度小，可以使塑料變得更加致密，在聚苯乙烯塑料薄膜中添加二氧化硅后，不但提高其透明度、強(qiáng)度、韌性，而且防水性能和抗老化性能也明顯提高。通過在普通塑料聚氯乙烯中添加少量納米二氧化硅后生產(chǎn)出的塑鋼門窗硬度、光潔度和抗老化性能均大幅提高。利用納米二氧化硅對(duì)普通塑料聚丙烯進(jìn)行改性，主要技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到或超過工程塑料尼龍6的性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了聚丙烯鐵道配件替代尼龍6使用，產(chǎn)品成本大幅下降，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。
[0006]中國(guó)專利CN102603999A，
【公開日】為2012年7月25日，公開了一種納米二氧化硅原位聚合改性不飽和聚酯/環(huán)氧樹脂嵌段共聚物的方法，主要采用將二元醇、二元酸進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)完成后降溫，加入阻聚劑，得到設(shè)計(jì)要求的平均分子量的不飽和聚酯；不飽和聚酯與環(huán)氧樹脂及催化劑反應(yīng)制成，解決了拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、耐熱性及硬度存在的缺陷，但是彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和斷裂伸長(zhǎng)率等沒有改進(jìn)，隨著社會(huì)城市化、科技化、人性化的發(fā)展，設(shè)計(jì)一種彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和斷裂伸長(zhǎng)率高的納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法，以滿足市場(chǎng)需求，是非常必要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]解決的技術(shù)問題:
本申請(qǐng)針對(duì)現(xiàn)有不飽和聚酯材料彎曲強(qiáng)度、彎曲模量和斷裂伸長(zhǎng)率沒有很大改進(jìn)的技術(shù)問題，提供一種利用納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法。
[0008]技術(shù)方案:
一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料，原料按重量份數(shù)配比如下:不飽和聚酯100份，丁腈橡膠2-8份，納米二氧化硅3-5份，聚甲基丙烯酸甲酯20-30份，聚硅氧烷2_5份，二硫化鑰15-25份，氨基硅烷0.15-0.5份，硬脂酸鋅10-20份，三氧化二鋁1_5份，偏苯三酸三辛酯25-35份，固化劑5-25份，硫酸鋇5_15份，過氧化二異丙苯2_8份，促進(jìn)劑10-30份。
[0009]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的原料按重量份數(shù)配比如下:不飽和聚酯100份，丁腈橡膠4-6份，納米二氧化硅3.5-4.5份，聚甲基丙烯酸甲酯22-28份，聚硅氧烷3-4份，二硫化鑰17-23份，氨基硅烷0.25-0.4份，硬脂酸鋅13-17份，三氧化二鋁2-4份，偏苯三酸三辛酯27-33份，固化劑10-20份，硫酸鋇8_12份，過氧化二異丙苯3-7份，促進(jìn)劑15-25份。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的原料按重量份數(shù)配比如下:不飽和聚酯100份，丁腈橡膠5份，納米二氧化硅4份，聚甲基丙烯酸甲酯25份，聚硅氧烷3.5份，二硫化鑰20份，氨基硅烷0.3份，硬脂酸鋅15份，三氧化二鋁3份，偏苯三酸三辛酯30份，固化劑15份，硫酸鋇10份，過氧化二異丙苯5份，促進(jìn)劑20份。
[0011]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述固化劑采用聚酰胺或過氧化甲乙酮。
[0012]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述促進(jìn)劑采用環(huán)烷酸鈷。
[0013]所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的制備方法步驟為:
第一步:按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在90-10(TC下烘干40-60min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理；
第二步:再用超聲波處理30-40min,將納米二氧化娃團(tuán)震碎,依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合l_2h后加入剩余原料，攪拌均勻；
第三步:將第二步混合后的物料升溫至130-150°C，反應(yīng)60-90min，然后澆鑄于模具中，100-120°C固化1-2h即可。
[0014]有益效果:
本發(fā)明所述一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料及其制備方法采用以上技術(shù)方案和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:1、產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度28-34kJ/m2，比純不飽和聚酯增加60%，耐磨性提高1-2倍，硬度為3-4 ;2、彎曲模量2260-2400MPa，比純不飽和聚酯增加80%，彎曲強(qiáng)度80-90MPa，比純不飽和聚酯增加80% ;3、拉伸強(qiáng)度28_32MPa，比純不飽和聚酯提高110%，斷裂伸長(zhǎng)率2.2%-2.6% ;4、拉伸模量1580-1600MPa，比純不飽和聚酯提高380%，可以廣泛生產(chǎn)并不斷代替現(xiàn)有材料。

【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
按重量份數(shù)配比稱取不飽和聚酯100份，丁腈橡膠2份，納米二氧化硅3份，聚甲基丙烯酸甲酯20份，聚硅氧烷2份，二硫化鑰15份，氨基硅烷0.15份，硬脂酸鋅10份，三氧化二鋁1份，偏苯三酸三辛酯25份，聚酰胺5份，硫酸鋇5份，過氧化二異丙苯2份，環(huán)烷酸鈷10份，按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在90 V下烘干40min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理，再用超聲波處理30min，將納米二氧化硅團(tuán)震碎，依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合Ih后加入剩余原料，攪拌均勻，混合后的物料升溫至130°C，反應(yīng)60min，然后澆鑄于模具中，100°C固化Ih即可。
[0016]產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度28kJ/m2，硬度為3 ;彎曲模量2260MPa，彎曲強(qiáng)度80MPa，拉伸強(qiáng)度28MPa,斷裂伸長(zhǎng)率2.2%。拉伸模量1580MPa。
實(shí)施例2:
按重量份數(shù)配比稱取不飽和聚酯100份，丁腈橡膠8份，納米二氧化硅5份，聚甲基丙烯酸甲酯30份，聚硅氧烷5份，二硫化鑰25份，氨基硅烷0.5份，硬脂酸鋅20份，三氧化二鋁5份，偏苯三酸三辛酯35份，聚酰胺25份，硫酸鋇15份，過氧化二異丙苯8份，環(huán)烷酸鈷30份，按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在100°C下烘干60min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理，再用超聲波處理40min，將納米二氧化硅團(tuán)震碎，依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合2h后加入剩余原料，攪拌均勻，混合后的物料升溫至150°C，反應(yīng)90min，然后澆鑄于模具中，120°C固化2h即可。
[0017]產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度30kJ/m2，硬度為3 ;彎曲模量2300MPa，彎曲強(qiáng)度82MPa，拉伸強(qiáng)度29MPa,斷裂伸長(zhǎng)率2.3%。拉伸模量1585MPa。
實(shí)施例3:
按重量份數(shù)配比稱取不飽和聚酯100份，丁腈橡膠4份，納米二氧化硅3.5份，聚甲基丙烯酸甲酯22份，聚硅氧烷3份，二硫化鑰17份，氨基硅烷0.25份，硬脂酸鋅13份，三氧化二鋁2份，偏苯三酸三辛酯27份，過氧化甲乙酮10份，硫酸鋇8份，過氧化二異丙苯3份，環(huán)烷酸鈷15份，按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在92°C下烘干45min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理，再用超聲波處理32min，將納米二氧化硅團(tuán)震碎，依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合1.2h后加入剩余原料，攪拌均勻，混合后的物料升溫至135°C，反應(yīng)70min，然后澆鑄于模具中，105°C固化
1.2h即可。
[0018]產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度32kJ/m2，硬度為3 ;彎曲模量2350MPa，彎曲強(qiáng)度85MPa，拉伸強(qiáng)度30MPa,斷裂伸長(zhǎng)率2.4%。拉伸模量1590MPa。
實(shí)施例4:
按重量份數(shù)配比稱取不飽和聚酯100份，丁腈橡膠6份，納米二氧化硅4.5份，聚甲基丙烯酸甲酯28份，聚硅氧烷4份，二硫化鑰23份，氨基硅烷0.4份，硬脂酸鋅17份，三氧化二鋁4份，偏苯三酸三辛酯33份，過氧化甲乙酮20份，硫酸鋇12份，過氧化二異丙苯7份，環(huán)烷酸鈷25份，按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在98°C下烘干55min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理，再用超聲波處理38min，將納米二氧化硅團(tuán)震碎，依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合2h后加入剩余原料，攪拌均勻，混合后的物料升溫至145°C，反應(yīng)80min，然后澆鑄于模具中，115°C固化2h即可。
[0019]產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度33kJ/m2，硬度為4 ;彎曲模量2380MPa，彎曲強(qiáng)度88MPa，拉伸強(qiáng)度3IMPa,斷裂伸長(zhǎng)率2.5%ο拉伸模量1595MPa。
實(shí)施例5:
按重量份數(shù)配比稱取不飽和聚酯100份，丁腈橡膠5份，納米二氧化硅4份，聚甲基丙烯酸甲酯25份，聚硅氧烷3.5份，二硫化鑰20份，氨基硅烷0.3份，硬脂酸鋅15份，三氧化二鋁3份，偏苯三酸三辛酯30份，過氧化甲乙酮15份，硫酸鋇10份，過氧化二異丙苯5份，環(huán)烷酸鈷20份，按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在95°C下烘干50min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理，再用超聲波處理35min，將納米二氧化硅團(tuán)震碎，依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合Ih后加入剩余原料，攪拌均勻，混合后的物料升溫至140°C，反應(yīng)75min，然后澆鑄于模具中，110°C固化2h即可。
[0020]產(chǎn)品沖擊強(qiáng)度34kJ/m2，硬度為4 ;彎曲模量2400MPa，彎曲強(qiáng)度90MPa，拉伸強(qiáng)度32MPa,斷裂伸長(zhǎng)率2.6%。拉伸模量1600MPa。
[0021]以上實(shí)施例中的所有組分均可以商業(yè)購買。
[0022]上述實(shí)施例只是用于對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行闡述，而不是限制，因此在和本發(fā)明的權(quán)利要求書相當(dāng)?shù)暮x和范圍內(nèi)的任何改變，都應(yīng)該認(rèn)為是包括在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料，其特征在于，所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的原料按重量份數(shù)配比如下:不飽和聚酯100份，丁腈橡膠2-8份，納米二氧化硅3-5份，聚甲基丙烯酸甲酯20-30份，聚硅氧烷2-5份，二硫化鑰15-25份，氨基硅烷0.15-0.5份，硬脂酸鋅10-20份，三氧化二鋁1-5份，偏苯三酸三辛酯25-35份，固化劑5_25份，硫酸鋇5-15份，過氧化二異丙苯2-8份，促進(jìn)劑10-30份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料，其特征在于，所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的原料按重量份數(shù)配比如下:不飽和聚酯100份，丁腈橡膠4-6份，納米二氧化硅3.5-4.5份，聚甲基丙烯酸甲酯22-28份，聚硅氧烷3_4份，二硫化鑰17-23份，氨基硅烷0.25-0.4份，硬脂酸鋅13-17份，三氧化二鋁2_4份，偏苯三酸三辛酯27-33份，固化劑10-20份，硫酸鋇8-12份，過氧化二異丙苯3-7份，促進(jìn)劑15-25份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料，其特征在于，所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的原料按重量份數(shù)配比如下:不飽和聚酯100份，丁腈橡膠5份，納米二氧化硅4份，聚甲基丙烯酸甲酯25份，聚硅氧烷3.5份，二硫化鑰20份，氨基硅烷0.3份，硬脂酸鋅15份，三氧化二鋁3份，偏苯三酸三辛酯30份，固化劑15份，硫酸鋇10份，過氧化二異丙苯5份，促進(jìn)劑20份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料，其特征在于，所述固化劑采用聚酰胺或過氧化甲乙酮。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料，其特征在于:所述促進(jìn)劑采用環(huán)烷酸鈷。
6.一種權(quán)利要求1所述納米二氧化硅增韌不飽和聚酯材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步:按重量份數(shù)配比稱取納米二氧化硅、聚硅氧烷和氨基硅烷，將納米二氧化硅在90-10(TC下烘干40-60min，采用原位聚合法進(jìn)行包裹處理； 第二步:再用超聲波處理30-40min,將納米二氧化娃團(tuán)震碎,依次加入不飽和聚酯、丁腈橡膠和聚甲基丙烯酸甲酯，混合l_2h后加入剩余原料，攪拌均勻； 第三步:將第二步混合后的物料升溫至130-150°C，反應(yīng)60-90min，然后澆鑄于模具中，100-120°C固化1-2h即可。
【文檔編號(hào)】C08K5/12GK104072963SQ201410340566
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】應(yīng)璐 申請(qǐng)人:應(yīng)璐